智能制造數(shù)字孿生研究體系1

數(shù)字孿生五維模型及理論思考2

New

IT

使能數(shù)字孿生3

數(shù)字孿生理論技術(shù)體系4

數(shù)字孿生工具體系5

數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系1.1

五維數(shù)字孿生模型1.2

數(shù)字孿生應(yīng)用準(zhǔn)則1.3

基于數(shù)字孿生五維模型的十大領(lǐng)域應(yīng)用探索1.4

基于五維數(shù)字孿生模型的理論難題與科學(xué)問題思考1

數(shù)字孿生五維模型及理論思考1.1

五維數(shù)字孿生模型圖1.1數(shù)字孿生五維模型

1.1.1物理實(shí)體物理實(shí)體（PE）是數(shù)字孿生的根基。數(shù)字孿生通過數(shù)字化方式為PE創(chuàng)建虛擬模型，以反映其屬性、模擬其行為、預(yù)測其趨勢。PE是客觀存在的，指一類可感知、可交互的物理系統(tǒng)或物理活動過程，通常由各種部件、子系統(tǒng)組成，并具有獨(dú)立完成至少一種任務(wù)的能力。PE根據(jù)自然法則開展活動并應(yīng)對不確定的環(huán)境。對PE的感知通常通過各種傳感器、執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)，通過接觸或非接觸的傳感器的狀態(tài)感知或與PE的執(zhí)行器的接口連接等方式，實(shí)時監(jiān)測PE的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境數(shù)據(jù)。根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)，PE可以分為3個級別：單元級別、系統(tǒng)級別和復(fù)雜統(tǒng)（SoS）級。1.1.2虛擬模型虛擬模型（VE）為

1.1.3孿生數(shù)據(jù)孿生數(shù)據(jù)（DD）是數(shù)字孿生的驅(qū)動：

1.1.4應(yīng)用服務(wù)應(yīng)用服務(wù)（Ss）是指對數(shù)字孿生應(yīng)用過程中所需各類數(shù)據(jù)、模型、算法、仿真、結(jié)果進(jìn)行服務(wù)化封裝，形成的以工具組件、中間件、模塊引擎等形式支撐數(shù)字孿生內(nèi)部功能運(yùn)行與實(shí)現(xiàn)的“功能性服務(wù)（FService）”，以及以應(yīng)用軟件、移動端App等形式滿足不同領(lǐng)域不同用戶不同業(yè)務(wù)需求的“業(yè)務(wù)性服務(wù)(BService)”，其中，F(xiàn)Service為BService的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行提供支撐。1.1.5交互連接

CN_PD實(shí)現(xiàn)PE和DD的交互；CN_PV實(shí)現(xiàn)PE和VE的交互；CN_PS實(shí)現(xiàn)PE和Ss的交互；CN_VD實(shí)現(xiàn)VE和DD的交互；CN_VS實(shí)現(xiàn)VE和Ss的交互；CN_SD實(shí)現(xiàn)Ss和DD的交互。1.2

數(shù)字孿生應(yīng)用準(zhǔn)則圖1.2數(shù)字孿生五維模型與應(yīng)用準(zhǔn)則

1.3

基于數(shù)字孿生五維模型的十大領(lǐng)域應(yīng)用探索1.3.1數(shù)字孿生衛(wèi)星工程為適應(yīng)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)面對的技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級、工程需求的挑戰(zhàn)，提升衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、服務(wù)化水平，陶飛團(tuán)隊(duì)將數(shù)字孿生技術(shù)引入衛(wèi)星工程中，參照數(shù)字孿生五維模型，與衛(wèi)星工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵場景、關(guān)鍵對象緊密結(jié)合，提出了數(shù)字孿生衛(wèi)星工程的概念，基于模型與數(shù)據(jù)對物理空間的衛(wèi)星工程進(jìn)行實(shí)時的模擬、監(jiān)控、反映，并借助算法、管理方法、專家知識、軟件等對衛(wèi)星工程進(jìn)行分析、評估同步，進(jìn)而輔助衛(wèi)星工程各階段管控與協(xié)同。圖1.3數(shù)字孿生衛(wèi)星工程概念內(nèi)涵

圖1.4空間維度的數(shù)字孿生衛(wèi)星工程圖1.5時間維度的數(shù)字孿生衛(wèi)星工程

1.3.2數(shù)字孿生船舶全生命周期管控圖1.6數(shù)字孿生船舶全生命周期管控

1.3.3數(shù)字孿生車輛抗毀傷評估圖1.7數(shù)字孿生車輛抗毀傷性能評估

1.3.4數(shù)字孿生電廠智能管控圖1.8基于數(shù)字孿生的電廠智能管控系統(tǒng)

1.3.5數(shù)字孿生飛機(jī)起落架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)圖1.9

數(shù)字孿生驅(qū)動的飛機(jī)起落架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.3.6數(shù)字孿生復(fù)雜機(jī)電裝備故障預(yù)測與健康管理圖4.10基于數(shù)字孿生的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱故障預(yù)測1.3.7數(shù)字孿生立體倉庫圖1.11數(shù)字孿生立體倉庫

1.3.8數(shù)字孿生醫(yī)療圖1.12數(shù)字孿生醫(yī)療

1.3.9數(shù)字孿生車間隨著信息技術(shù)的深入應(yīng)用，車間在數(shù)據(jù)實(shí)時采集、信息系統(tǒng)構(gòu)建、數(shù)據(jù)集成、虛擬建模及仿真等方面獲得了快速的發(fā)展，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)車間信息與物理空間的互聯(lián)互通與進(jìn)一步融合將是車間的發(fā)展趨勢，也是實(shí)現(xiàn)車間智能化生產(chǎn)與管控的必經(jīng)之路。（1）數(shù)字孿生車間設(shè)備健康管理；（2）數(shù)字孿生車間能耗多維分析與優(yōu)化；（3）數(shù)字孿生車間動態(tài)生產(chǎn)調(diào)度；（4）數(shù)字孿生車間過程實(shí)時控制。1.3.10數(shù)字孿生城市借助數(shù)字孿生技術(shù)，參照數(shù)字孿生五維模型，構(gòu)建數(shù)字孿生城市，將極大改變城市面貌，重塑城市基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)城市管理決策協(xié)同化和智能化，確保城市安全、有序運(yùn)行。（1）物理城市；（2）虛擬城市；（3）城市大數(shù)據(jù)；（4）虛實(shí)交互；（5）智能服務(wù)。圖1.13

數(shù)字孿生城市

1.4

基于五維數(shù)字孿生模型的理論難題與科學(xué)問題思考數(shù)字孿生在制造和相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用過程中，還存在一系列科學(xué)問題和難點(diǎn)有待突破。圍繞數(shù)字孿生五維模型，存在以下理論難題與科學(xué)問題：（1）在物理實(shí)體維度，難題主要體現(xiàn)在如何實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)物理實(shí)體的智能感知與互聯(lián)互通。（2）在虛擬模型維度，難題包括如何構(gòu)建動態(tài)多維多時空尺度高保真模型，如何保證和驗(yàn)證模型與物理實(shí)體的一致性/真實(shí)性/有效性/可靠性，如何實(shí)現(xiàn)多源多學(xué)科多維模型的組裝與集成等。（3）在孿生數(shù)據(jù)維度，難題包括如何實(shí)現(xiàn)全要素/全業(yè)務(wù)/全流程多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時采集與高效傳輸，如何實(shí)現(xiàn)信息物理數(shù)據(jù)的深度融合與綜合處理，如何實(shí)現(xiàn)孿生數(shù)據(jù)與物理實(shí)體、虛擬模型、服務(wù)/應(yīng)用的精準(zhǔn)映射與實(shí)時交互等。（4）在連接與交互維度，難題體現(xiàn)在如何實(shí)現(xiàn)跨協(xié)議/跨接口/跨平臺的實(shí)時交互，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)-模型-應(yīng)用的迭代交互與動態(tài)演化等。（5）在服務(wù)/應(yīng)用維度，難題包括如何基于多維模型和孿生數(shù)據(jù)，提供滿足不同領(lǐng)域、不同層次用戶、不同業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)服務(wù)按需使用的增值增效等。通過以下幾步有助于為解決上述理論難題與科學(xué)問題鋪平道路，讓數(shù)字孿生的研發(fā)步調(diào)更加一致：首先，統(tǒng)一數(shù)據(jù)和模型標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，統(tǒng)一輸出為某種通用格式，如果存在其他數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，也可廣泛推行。此外，數(shù)字孿生還需要兼容所有模型的通用設(shè)計(jì)和開發(fā)平臺。第二，共享數(shù)據(jù)和模型。創(chuàng)立一個共享數(shù)字孿生的公開數(shù)據(jù)庫，由政府資助機(jī)構(gòu)或校企聯(lián)盟負(fù)責(zé)管理，數(shù)據(jù)歸屬和開放性的問題應(yīng)當(dāng)?shù)玫酵咨铺幚怼?.1

IT技術(shù)發(fā)展歷程與NewIT的內(nèi)涵2.2

數(shù)字孿生與NewIT的融合2

NewIT

使能數(shù)字孿生2.1

IT技術(shù)發(fā)展歷程與NewIT的內(nèi)涵自1946年第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC問世，IT技術(shù)就不斷地驅(qū)動制造向著信息化的方向發(fā)展。20世紀(jì)50年代，美國麻省理工學(xué)院研制成功了第一臺數(shù)控銑床，制造業(yè)進(jìn)入了數(shù)控時代。圖2.1制造與IT的融合發(fā)展

圖2.2工業(yè)技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成

2.2

數(shù)字孿生與NewIT的融合圖2.3數(shù)字孿生五維模型與NewIT的關(guān)系

2.2.1數(shù)字孿生與物聯(lián)網(wǎng)國際電信聯(lián)盟（ITU）對物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的解釋：“隨時隨地都可以智能互聯(lián)?！蔽锫?lián)網(wǎng)可以從面向互聯(lián)網(wǎng)、面向物和面向語義3個角度來理解。從面向物的角度來看，IoT由大量事物組成，包括各種物理元素以及環(huán)境中的元素等；從面向互聯(lián)網(wǎng)的角度來看，IoT是Internet和Web到物理領(lǐng)域的擴(kuò)展，從用于互連最終用戶設(shè)備的Internet轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜诨ミB空間分布的物理對象的Internet；從面向語義的角度來看，IoT具有提取知識的能力，包括識別和分析數(shù)據(jù)以做出正確的決定以提供所需的服務(wù)。

數(shù)字孿生是基于數(shù)據(jù)和模型驅(qū)動，通過采集物理傳感器的數(shù)據(jù)，由此實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前狀態(tài)的評估、對過去發(fā)生問題的診斷，以及對未來趨勢的預(yù)測，并給予分析的結(jié)果，模擬各種可能性，提供更全面的決策支持。

對物理世界的全面感知是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的重要基礎(chǔ)和前提，物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別、二維碼、傳感器等數(shù)據(jù)采集方式為物理世界的整體感知提供了技術(shù)支持。因此，數(shù)字孿生必須與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)密切配合使用。2.2.2數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)項(xiàng)目大數(shù)據(jù)數(shù)字孿生背景NewIT的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用以及數(shù)據(jù)量的指數(shù)增長NewIT的飛速發(fā)展以及對信息物理集成的渴望概念包括數(shù)據(jù)和處理；專注于大批量和高價(jià)值包括物理和虛擬世界以及將兩個世界聯(lián)系在一起的數(shù)據(jù)；專注于虛擬現(xiàn)實(shí)的雙反射功能挖掘行為特征和模式；洞察趨勢；數(shù)據(jù)可視化；預(yù)測和分析問題；協(xié)助決策；優(yōu)化和改進(jìn)流程虛擬驗(yàn)證；仿真運(yùn)行；超高保真實(shí)時監(jiān)控；預(yù)測和診斷問題；優(yōu)化和改進(jìn)流程應(yīng)用從設(shè)計(jì)到MRO等的產(chǎn)品生命周期從設(shè)計(jì)到MRO等的產(chǎn)品生命周期影響提高效率，客戶滿意度和管理精度；延長產(chǎn)品和設(shè)備的使用壽命；降低成本；促進(jìn)智能制造提高效率，客戶滿意度和管理精度；延長產(chǎn)品和設(shè)備的使用壽命；降低成本和開發(fā)周期；促進(jìn)智能制造關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)；云計(jì)算；數(shù)據(jù)清理；數(shù)據(jù)挖掘;機(jī)器學(xué)習(xí)等物聯(lián)網(wǎng)；虛擬現(xiàn)實(shí)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；CPS；仿真等表

2.1

制造中大數(shù)據(jù)與數(shù)字孿生的對比

項(xiàng)目大數(shù)據(jù)數(shù)字孿生數(shù)據(jù)源在產(chǎn)品生命周期的每個階段都來自物理實(shí)體，信息系統(tǒng)和Internet在產(chǎn)品生命周期的每個階段都來自物理實(shí)體，虛擬模型及其融合數(shù)據(jù)量大量，從PB到EB，甚至ZB無具體數(shù)量數(shù)據(jù)特征結(jié)構(gòu)化，半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)多源關(guān)聯(lián)專注于數(shù)據(jù)屬性并突出功能之間的關(guān)系專注于多源數(shù)據(jù)的一致性及其演化和集成數(shù)據(jù)獲取工具傳感器，RFID和其他感應(yīng)設(shè)備；SDK，API；網(wǎng)絡(luò)搜尋器等傳感器，RFID和其他感應(yīng)設(shè)備；模型數(shù)據(jù)接口等數(shù)據(jù)處理通過大數(shù)據(jù)處理工具，算法平臺等沒有具體方法數(shù)據(jù)融合產(chǎn)品生命周期中各個階段的各種對象數(shù)據(jù)融合整個產(chǎn)品生命周期中的全元素，全流程，全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合時效性和準(zhǔn)確性高高可視化表格，圖表，圖形和文件打印等圖像，視頻，虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等。結(jié)果驗(yàn)證通過物理執(zhí)行過程或來自第三方的模擬；比較慢通過自身的虛擬仿真和演化功能執(zhí)行預(yù)驗(yàn)證；相對提前表

2.1

（續(xù)）圖2.4

基于大數(shù)據(jù)的數(shù)字孿生應(yīng)用

2.2.3數(shù)字孿生與云霧邊云計(jì)算：一種模型，用于使人們能夠?qū)蚕淼目膳渲糜?jì)算資源的池進(jìn)行普遍、方便、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問?？梢酝ㄟ^最少的管理工作或服務(wù)提供商的交互來快速配置和發(fā)布。霧計(jì)算：云計(jì)算向邊緣網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，提供了靠近用戶邊緣設(shè)備的服務(wù)，而不是將數(shù)據(jù)發(fā)送到云。特征在于位置感知、低延遲、邊緣定位、實(shí)時交互、互操作性以及對與云的在線交互的支持等。邊緣計(jì)算：一個分散的體系結(jié)構(gòu)，由越來越多的智能終端、物聯(lián)網(wǎng)中的大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及計(jì)算機(jī)組件成本的降低驅(qū)動。可以定義為更多的朝向終端的資源，不僅是數(shù)據(jù)消費(fèi)者，而且是數(shù)據(jù)生產(chǎn)者。通過邊緣設(shè)備中的數(shù)據(jù)分析和處理，可以實(shí)現(xiàn)底層對象與對象之間的感測，交互和控制。圖2.5基于云、霧、邊的數(shù)字孿生分層

2.2.4

數(shù)字孿生與人工智能人工智能（AI）是通過將計(jì)算機(jī)科學(xué)與生理智能相結(jié)合來使計(jì)算機(jī)具有人類智能并像人類一樣行為的科學(xué)。包含兩個含義：（1）智能是人工智能的核心目標(biāo)和最終追求；（2）人工智能屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)。數(shù)字孿生需要結(jié)合AI來應(yīng)對實(shí)施挑戰(zhàn)。AI可以從感知、認(rèn)知、學(xué)習(xí)和適應(yīng)等方面解決數(shù)字孿生的挑戰(zhàn)。（1）通過圖像、視頻，聲音等收集信息的能力，AI可以幫助數(shù)字孿生獲取大量隱含數(shù)據(jù)。（2）通過知識推理認(rèn)知，AI支持?jǐn)?shù)字孿生理解模型參數(shù)的含義并做出最佳決策。（3）AI通過自學(xué)習(xí)能力使數(shù)字孿生能夠追蹤數(shù)據(jù)之間的隱藏關(guān)系并建立基于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確模型。（4）AI通過自檢，自診斷和自適應(yīng)，使得模型的參數(shù)更新以確保對物理空間的準(zhǔn)確映射。2.3.5

數(shù)字孿生與3RVR/AR/MR通過計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)建3D動態(tài)沉浸式虛擬場景，允許參與者與虛擬對象進(jìn)行交互，從而可以突破空間、時間和其他客觀限制，實(shí)現(xiàn)對真實(shí)世界的模擬和體驗(yàn)。3R技術(shù)提供的深度沉浸的交互方式使得數(shù)字化的世界在感官和操作體驗(yàn)上更加接近物理世界，使得數(shù)字孿生應(yīng)用超越了虛實(shí)交互的多種限制。無論是虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)還是混合現(xiàn)實(shí)，在數(shù)字孿生的各個場景中都有巨大的應(yīng)用潛力。2.2.6

數(shù)字孿生與5G5G是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，是繼4G、3G和2G系統(tǒng)之后的延伸。其核心含義是：以最佳方式，連接、控制、交換、定位、協(xié)作所有事物，并超越空間和時間的限制來創(chuàng)建新的業(yè)務(wù)模式。5G通信技術(shù)具有高速率、大容量、低時延、高可靠的特點(diǎn)，能夠契合數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)傳輸要求，滿足虛擬模型與物理實(shí)體的海量數(shù)據(jù)低延遲傳輸、大量設(shè)備的互通互聯(lián)，從而更好地推進(jìn)數(shù)字孿生的應(yīng)用落地。因此，無論是孿生數(shù)據(jù)的收集，還是孿生模型的構(gòu)建或應(yīng)用，都需要5G確定性網(wǎng)絡(luò)的支撐。圖

2.65G對數(shù)字孿生何用2.2.7

數(shù)字孿生與區(qū)塊鏈區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€分布式的共享賬本和數(shù)據(jù)庫，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護(hù)、公開透明等特點(diǎn)。其本質(zhì)是一個去中心化的數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)任何規(guī)模和類型的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的訪問，打破了數(shù)據(jù)平臺的障礙。區(qū)塊鏈可對數(shù)字孿生的安全性提供可靠保證，可確保孿生數(shù)據(jù)不可篡改、全程留痕、可跟蹤、可追溯等；可防止數(shù)字孿生被篡改而出現(xiàn)錯誤和偏差，以保持?jǐn)?shù)字孿生的安全；可以確保服務(wù)交易的安全，從而讓用戶安心使用數(shù)字孿生提供的各種服務(wù)。3.1

數(shù)字孿生的功能和技術(shù)體系3.2

數(shù)字孿生中認(rèn)識和改造物理世界的技術(shù)3.3

數(shù)字孿生建模技術(shù)3.4

數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理技術(shù)3.5

數(shù)字孿生服務(wù)應(yīng)用技術(shù)3.6

數(shù)字孿生連接技術(shù)3

數(shù)字孿生理論技術(shù)體系3.1

數(shù)字孿生的功能和技術(shù)體系數(shù)字孿生反映了虛擬現(xiàn)實(shí)與物理世界和虛擬世界之間的映射關(guān)系。數(shù)字孿生可以分為實(shí)體數(shù)字孿生和場景數(shù)字孿生?；?D幾何模型，實(shí)體數(shù)字孿生的功能是集成不同的信息。在整個生命周期中普遍跟蹤實(shí)體。物理實(shí)體將具有與其狀態(tài)、運(yùn)行軌跡和行為特征完全相同的虛擬雙胞胎。對于數(shù)字孿生場景，物理場景在虛擬空間中用靜態(tài)和動態(tài)信息表示。靜態(tài)信息包括空間布局、設(shè)備和地理位置，動態(tài)信息涉及環(huán)境、能耗、設(shè)備運(yùn)行、動態(tài)過程等。物理場景中的活動可以由數(shù)字孿生模擬。圖

3.1數(shù)字孿生的組成與應(yīng)用

在數(shù)字孿生的實(shí)際應(yīng)用中，以下要點(diǎn)需要更多注意：（1）任何數(shù)字孿生的核心都是高保真虛擬模型.（2）雖然虛擬模型是數(shù)字孿生的關(guān)鍵部分，但數(shù)字孿生建模是一個復(fù)雜且反復(fù)的過程。一個好的虛擬模型的特點(diǎn)是高度標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化，輕量級和健壯性。（3）模型和服務(wù)的操作全部由數(shù)據(jù)驅(qū)動。（4）數(shù)字孿生的最終目標(biāo)是為用戶提供增值服務(wù)。圖3.2

數(shù)字孿生使能技術(shù)體系

3.2

數(shù)字孿生中認(rèn)識和改造物理世界的技術(shù)圖3.3認(rèn)知和控制物理世界的技術(shù)虛擬模型需要發(fā)展以逐步改善與物理實(shí)體的對應(yīng)性，這需要對物理世界有充分的了解和感知。另一方面，在將物理實(shí)體數(shù)字化之后，可以發(fā)現(xiàn)許多隱式關(guān)聯(lián)，這些關(guān)聯(lián)可以用來促進(jìn)物理實(shí)體的進(jìn)化以改變物理世界。

3.3

數(shù)字孿生建模技術(shù)3.3.1數(shù)字孿生模型構(gòu)建準(zhǔn)則數(shù)字孿生模型“四化四可八用”構(gòu)建準(zhǔn)則：以滿足實(shí)際業(yè)務(wù)需求和解決具體問題為導(dǎo)向，以“八用”（可用、通用、速用、易用、聯(lián)用、合用、活用、好用）為目標(biāo)，提出數(shù)字孿生模型“四化”（精準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化、輕量化、可視化）的要求，以及在其運(yùn)行和操作過程中的“四可”(可交互、可融合、可重構(gòu)、可進(jìn)化）需求。圖3.4數(shù)字孿生模型構(gòu)建準(zhǔn)則：四化四可八用3.3.2數(shù)字孿生模型構(gòu)建理論體系圖3.5數(shù)字孿生模型構(gòu)建理論體系：建-組-融-驗(yàn)-校-管

數(shù)字孿生模型構(gòu)建體系的六大組成部分：模型構(gòu)建模型組裝模型融合模型驗(yàn)證模型校正模型管理3.3.3數(shù)字孿生模型技術(shù)體系圖3.6數(shù)字孿生建模技術(shù)

3.4

數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理技術(shù)圖3.7數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理技術(shù)

3.5

數(shù)字孿生服務(wù)應(yīng)用技術(shù)圖3.8數(shù)字孿生服務(wù)應(yīng)用技術(shù)

3.6

數(shù)字孿生連接技術(shù)圖3.9數(shù)字孿生的連接技術(shù)

4.1

數(shù)字孿生中物理實(shí)體相關(guān)工具4.2

數(shù)字孿生中建模相關(guān)工具4.3

數(shù)字孿生中數(shù)據(jù)管理工具4.4

數(shù)字孿生中服務(wù)應(yīng)用工具4.5

數(shù)字孿生中連接相關(guān)工具4.6

綜合性工具4

數(shù)字孿生工具體系4.1

數(shù)字孿生中物理實(shí)體相關(guān)工具圖4.1數(shù)字孿生中物理實(shí)體相關(guān)工具

4.2

數(shù)字孿生中建模相關(guān)工具圖4.2數(shù)字孿生中建模相關(guān)工具

4.3

數(shù)字孿生中數(shù)據(jù)管理工具圖4.3數(shù)字孿生中數(shù)據(jù)管理工具

4.4

數(shù)字孿生中服務(wù)應(yīng)用工具圖4.4數(shù)字孿生中服務(wù)應(yīng)用工具

4.5

數(shù)字孿生中連接相關(guān)工具圖4.5數(shù)字孿生中連接相關(guān)工具

4.6

綜合性工具

類別PredixPTC’sThingworxSiemens’MindSphereANSYS達(dá)索3DExperienceFoxconn'sBeacon物理感知和控制認(rèn)識物理世界

√√

改造物理世界√

√

建模幾何建模

√

物理建模

√√

行為建模

√

規(guī)則建模

√

孿生數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)采集√√√

√數(shù)據(jù)傳輸

√√

數(shù)據(jù)存儲

√

√√數(shù)據(jù)處理√

√√數(shù)據(jù)融合√

√√數(shù)據(jù)可視化

√√服務(wù)仿真√

√√√√優(yōu)化√

√

√診斷/預(yù)測√√√√

√平臺服務(wù)√√√

√√連接信息世界連接√

√

√

信息物理連接√√√

√√表4.1

綜合性工具及其在數(shù)字孿生各個方面的作用

實(shí)施數(shù)字孿生系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，是一個漫長的過程，需要多種技術(shù)和工具才能協(xié)同工作。數(shù)字孿生涉及由不同公司發(fā)明或開發(fā)的多種技術(shù)和工具。關(guān)于這些技術(shù)和工具，存在不同的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。為了使這些技術(shù)和工具能夠協(xié)同工作，數(shù)據(jù)和模型應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化并以通用格式、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)提供。通過通用格式、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，這些技術(shù)和工具可以共同實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)。5.1

數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀5.2

數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)需求5.3

數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系框架5.4

數(shù)字孿生基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)5.5

數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)5

數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系5.6

數(shù)字孿生工具/平臺標(biāo)準(zhǔn)5.7

數(shù)字孿生測評標(biāo)準(zhǔn)5.8

數(shù)字孿生安全標(biāo)準(zhǔn)5.9

數(shù)字孿生行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)5.1

數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀5.1.1數(shù)字孿生國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀標(biāo)準(zhǔn)名稱歸口單位類別進(jìn)行階段20203707-T-604自動化系統(tǒng)與集成復(fù)雜產(chǎn)品數(shù)字孿生體系架構(gòu)全國自動化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會國家標(biāo)準(zhǔn)起草階段數(shù)字孿生公共信息模型（CIM）平臺總體框架中關(guān)村現(xiàn)代信息消費(fèi)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)已立項(xiàng)T/CAEE006—2020數(shù)字孿生仿真數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（SDM）數(shù)據(jù)模型規(guī)范中國電子裝備技術(shù)開發(fā)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)公布T/CAEE008—2020 數(shù)字孿生智能制造系統(tǒng)平臺組織結(jié)構(gòu)及權(quán)限管理規(guī)范中國電子裝備技術(shù)開發(fā)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)公布T/CAEE010—2020 數(shù)字孿生定制移動APP通用安全技術(shù)規(guī)范中國電子裝備技術(shù)開發(fā)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)公布T/CAEE011—2020數(shù)字孿生移動應(yīng)用程序通用測試規(guī)范中國電子裝備技術(shù)開發(fā)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)公布T/GDMES0018.1—2020數(shù)字孿生生產(chǎn)線第1部分：術(shù)語和定義廣東省機(jī)械工程學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)公布表5.1數(shù)字孿生相關(guān)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)名稱歸口單位類別進(jìn)行階段T/GDMES0018.2—2020數(shù)字孿生生產(chǎn)線第2部分：離散制造結(jié)構(gòu)模型

廣東省機(jī)械工程學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)公布T/GDMES0018.3—2020數(shù)字孿生生產(chǎn)線第3部分：離散制造設(shè)計(jì)平臺廣東省機(jī)械工程學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)公布T/TMAC025—2020智能建造數(shù)字孿生車間技術(shù)要求中國技術(shù)市場協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)公布Q/BCJX-2020注塑機(jī)數(shù)字孿生平臺博創(chuàng)智能裝備股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公布Q/110108JHWT001-2020基于模型系統(tǒng)工程的數(shù)字孿生在線協(xié)同設(shè)計(jì)平臺標(biāo)準(zhǔn)精航偉泰測控儀器(北京)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公布Q/300000CSY001-2020面向5G+數(shù)字創(chuàng)意的數(shù)字孿生可視化遠(yuǎn)程協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)磁石云(天津)數(shù)字科技有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公布Q/JEE030-2020面向新能源汽車動力系統(tǒng)智能生產(chǎn)線的機(jī)器人數(shù)字孿生體模型安徽巨一科技股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公布Q/JEE029-2020面向新能源汽車動力系統(tǒng)智能生產(chǎn)線的機(jī)器人數(shù)字孿生聯(lián)調(diào)測試安徽巨一科技股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公布表5.1（續(xù)）5.1.2

數(shù)字孿生國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀標(biāo)準(zhǔn)名稱組織領(lǐng)域進(jìn)行階段ISO/PRFTR24464:Automationsystemsandintegration-Industrialdata-VisualizationelementsofdigitaltwinsISO/TC184/SC4Industrialdata制造公布ISO/DIS23247：Automationsystemsandintegration-DigitalTwinframeworkformanufacturingISO/TC184/SC4Industrialdata制造征詢意見Securitymeasurefordigitaltwinsystemofsmartcities國際電信聯(lián)盟ITU-TSG17智慧城市已立項(xiàng)Securitymeasureforsmartresidentialcommunity國際電信聯(lián)盟ITU-TSG17智慧城市已立項(xiàng)SystemarchitectureofdigitalrepresentationforphysicalobjectsinfactoryenvironmentsIEEEP2806制造已立項(xiàng)StandardforconnectivityrequirementsofdigitalrepresentationforphysicalobjectsinfactoryenvironmentsIEEEP2806.1制造已立項(xiàng)Digitaltwin—Conceptsandterminology