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團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CPUMTXXXX—XXXX

工業(yè)數(shù)字孿生總體框架

Industrialdigitaltwin—Overallframework

征求意見稿

完成日期：2024年9月12日

在提交反饋意見時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)布

T/CPUMTXXXX—XXXX

工業(yè)數(shù)字孿生總體框架

1范圍

本文件給出了工業(yè)數(shù)字孿生的總體架構(gòu)。

本文件適用于制造業(yè)、能源、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)等行業(yè)開展工業(yè)數(shù)字孿生總體框架構(gòu)建、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、

應(yīng)用、運(yùn)營、運(yùn)維、評(píng)估等活動(dòng)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T39815工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)參考架構(gòu)

3術(shù)語和定義

GB/T39815界定的以及術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

工業(yè)數(shù)字孿生industrialdigitaltwin

適用于可觀測(cè)元素的數(shù)字表示，能夠?qū)崿F(xiàn)元素與其數(shù)字同步。

[來源：ISO23247-1:2021,3.2.3]

3.2

數(shù)字孿生digitaltwin

適用于可觀測(cè)元素的數(shù)字表示，能夠?qū)崿F(xiàn)元素與其數(shù)字同步。

[來源：ISO23247-1:2021,3.2.3]

3.3

數(shù)據(jù)采集dataacquisition

從物理世界獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的過程。

注：包括傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)等。

3.4

云服務(wù)cloudserving

基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交互模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是

虛擬化的資源。

3.5

虛擬映射virtualmapping

在進(jìn)行外網(wǎng)訪問內(nèi)網(wǎng)或反向訪問的過程中，借助系統(tǒng)工具可以實(shí)行對(duì)某一個(gè)外網(wǎng)IP地址虛擬映射

到內(nèi)網(wǎng)路由器之中，從而實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)對(duì)內(nèi)網(wǎng)訪問的一個(gè)過程。

4總體原則

4.1先進(jìn)性

貫徹以用戶、知識(shí)、效益為中心的新發(fā)展理念，結(jié)合國家長期發(fā)展目標(biāo)，運(yùn)用開發(fā)性架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)化

思維、大數(shù)據(jù)方法、新一代信息等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建創(chuàng)新引領(lǐng)的工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)。

4.2系統(tǒng)性

1

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綜合考慮工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)物理層、資源層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層橫向各層關(guān)鍵因素，同時(shí)也

包括運(yùn)營運(yùn)維、安全要求、標(biāo)準(zhǔn)要求縱向各方面主要內(nèi)容，從而保障框架內(nèi)容系統(tǒng)全面。

4.3準(zhǔn)確性

充分利用物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，將物理世界中的情況準(zhǔn)確、及時(shí)地在虛擬空間中完

成映射，反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。

4.4安全性

工業(yè)數(shù)字孿生符合國家相關(guān)安全保密要求，落實(shí)物理環(huán)境、物聯(lián)感知、網(wǎng)絡(luò)傳輸、計(jì)算存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)

應(yīng)用和保密安全管理等方面的安全防護(hù)技術(shù)措施和規(guī)定，核心軟硬件設(shè)備冗余備份，不同網(wǎng)域間信息傳

遞有技術(shù)安全措施和相應(yīng)策略機(jī)制。

4.5實(shí)用性

圍繞各領(lǐng)域工業(yè)數(shù)字孿生使用需求，以解決現(xiàn)實(shí)問題為導(dǎo)向，確保工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)建設(shè)針對(duì)各領(lǐng)

域用戶特點(diǎn)，力求功能實(shí)用、層測(cè)簡約、操作簡便等，有效推動(dòng)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高生產(chǎn)效率、降低

成本、優(yōu)化資源配置。

4.6擴(kuò)展性

在總體設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)等方面，充分考慮后續(xù)發(fā)展，預(yù)留與未來新模塊的交互接口，同時(shí)在新需求

實(shí)現(xiàn)、新應(yīng)用拓展時(shí)，不改變系統(tǒng)總體架構(gòu)；采用模塊化、服務(wù)化設(shè)計(jì)，各分系統(tǒng)、功能模塊等具備柔

性組合功能。

5總體架構(gòu)

5.1概述

工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)以工業(yè)各場(chǎng)景為基礎(chǔ)，構(gòu)建真實(shí)世界的虛擬映射，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備全生命周期管理，及

多類數(shù)字化技術(shù)集成融合和創(chuàng)新應(yīng)用，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行規(guī)劃、管理、診斷，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效率、低成

本、高質(zhì)量發(fā)展，工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)包括物理層、資源層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層五個(gè)核心層面，以

及運(yùn)營運(yùn)維、安全要求、標(biāo)準(zhǔn)要求三個(gè)貫穿始終的縱向要求，共同構(gòu)成了工業(yè)數(shù)字孿生的基石。工業(yè)數(shù)

字孿生總體架構(gòu)如圖1所示。

a)物理層：包括生產(chǎn)線、設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器等。

b)資源層：包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源和資源調(diào)度等。

c)數(shù)據(jù)層：包括數(shù)據(jù)關(guān)系、知識(shí)庫構(gòu)建、模型庫、智能分析等。

d)服務(wù)層：包括可視化、預(yù)測(cè)、優(yōu)化、決策等。

e)應(yīng)用層：包括概念設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、使用保障、供應(yīng)鏈管理等。

f)運(yùn)營運(yùn)維：包括系統(tǒng)監(jiān)控、日志管理、維護(hù)升級(jí)、性能優(yōu)化等。

g)安全要求：包括身份認(rèn)證、訪問控制、數(shù)據(jù)加密、容錯(cuò)設(shè)計(jì)等。

h)標(biāo)準(zhǔn)要求：包括接口標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)格式、互操作性、兼容性等。

2

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應(yīng)用層接

系身

口

統(tǒng)份

標(biāo)

監(jiān)認(rèn)

準(zhǔn)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造使用保障供應(yīng)鏈管理等控證

化

服務(wù)層

可視化預(yù)測(cè)優(yōu)化決策日訪數(shù)

志問據(jù)

管控格

理制式

數(shù)據(jù)層

運(yùn)營安全標(biāo)準(zhǔn)

運(yùn)維要求要求

數(shù)據(jù)關(guān)系知識(shí)庫構(gòu)建模型庫智能分析等

維數(shù)互

資源層護(hù)據(jù)操

升加作

級(jí)密性

計(jì)算資源存儲(chǔ)資源網(wǎng)絡(luò)資源資源調(diào)度等

物理層性容

能錯(cuò)兼

優(yōu)設(shè)容

化計(jì)性

生產(chǎn)線設(shè)備傳感器執(zhí)行器等等等等

圖1工業(yè)數(shù)字孿生總體架構(gòu)

5.2物理層

物理層作為數(shù)字孿生與物理世界互動(dòng)的起點(diǎn)，負(fù)責(zé)收集來自工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，采用工業(yè)通信協(xié)

議、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)、傳感器和前端智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面捕捉；確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性

和實(shí)時(shí)性，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析奠定基礎(chǔ)。

5.3資源層

資源層提供計(jì)算與存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施以及用戶終端設(shè)備的支持；承載數(shù)據(jù)

的初步處理和存儲(chǔ)任務(wù)，確保數(shù)據(jù)的可用性和網(wǎng)絡(luò)的暢通無阻；構(gòu)建彈性、可靠的基礎(chǔ)設(shè)施，支撐上層

的數(shù)據(jù)深度處理和應(yīng)用服務(wù)。

5.4數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)采集可以通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接口、傳感器、工控系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)，各邊緣側(cè)可將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚，通過接

入網(wǎng)關(guān)接入到工業(yè)云內(nèi)部，進(jìn)行統(tǒng)一分析處理。數(shù)據(jù)層涉及數(shù)據(jù)的深度處理、知識(shí)庫構(gòu)建、模型開發(fā)和

智能分析；通過建立數(shù)據(jù)關(guān)系，開發(fā)通用與專用模型庫，運(yùn)用數(shù)據(jù)智能分析中臺(tái)進(jìn)行高級(jí)分析；支持從

海量數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息，為決策提供數(shù)據(jù)支持。

5.5服務(wù)層

服務(wù)層提供一系列面向用戶的增值服務(wù)，包括可視化、預(yù)測(cè)、優(yōu)化、決策、仿真和分析服務(wù)；支持

個(gè)性化服務(wù)請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)人機(jī)授權(quán)、機(jī)器對(duì)機(jī)器授權(quán)和系統(tǒng)間授權(quán)；通過豐富的服務(wù)，滿足工業(yè)場(chǎng)景下的

多元化需求。

5.6應(yīng)用層

應(yīng)用層面向工業(yè)生產(chǎn)和管理，覆蓋產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)；支持從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造到使用

保障和供應(yīng)鏈管理，提供全方位的應(yīng)用支持；優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提升生產(chǎn)效率，加強(qiáng)質(zhì)量控制，確保生產(chǎn)

3

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安全；支持實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品概念推演、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品試驗(yàn)、產(chǎn)品生產(chǎn)制造、產(chǎn)品使用保障，產(chǎn)品生產(chǎn)安全，

產(chǎn)品供應(yīng)鏈，產(chǎn)品質(zhì)量控制等。

5.7運(yùn)營運(yùn)維

運(yùn)營運(yùn)維方面包括下列內(nèi)容：

a)明確系統(tǒng)運(yùn)營和運(yùn)維的目標(biāo)、范圍與責(zé)任，確保各層面的有效管理和維護(hù)；

b)具備系統(tǒng)監(jiān)控、故障恢復(fù)、性能優(yōu)化和軟件升級(jí)等功能；

c)支持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。

5.8安全要求

安全要求包括下列內(nèi)容：

a)物理安全：包括設(shè)備設(shè)施、環(huán)境控制、容災(zāi)機(jī)制等；

b)網(wǎng)絡(luò)安全：包括數(shù)據(jù)加密、訪問控制和安全審計(jì)機(jī)制等；

c)數(shù)據(jù)安全：包括訪問控制、數(shù)據(jù)脫敏脫密、數(shù)據(jù)備份、安全審計(jì)和監(jiān)控等；

d)服務(wù)安全：包括服務(wù)監(jiān)控和審計(jì)、服務(wù)容錯(cuò)和高可用性、漏洞管理和安全更新等。

5.9標(biāo)準(zhǔn)要求

標(biāo)準(zhǔn)要求包括下列內(nèi)容：

a)系統(tǒng)遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)；

b)確保系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，促進(jìn)不同系統(tǒng)間的互操作性；

c)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)成熟度的持續(xù)提升，符合行業(yè)最佳實(shí)踐。

4

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參考文獻(xiàn)

[1]GB/T41723自動(dòng)化系統(tǒng)與集成復(fù)雜產(chǎn)品數(shù)字孿生體系架構(gòu)

[2]IEC62264工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成——制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）

[3]ISO23247-1:2021Automationsystemsandintegration-Digitaltwinframeworkfor

manufacturing-Part1:Overviewandgeneralprinciples（自動(dòng)化系統(tǒng)和集成.制造業(yè)

的數(shù)字雙框架.第1部分：概述和一般原理）

[4]ISO/IEC29100:2024Informationtechnology—Securitytechniques—Privacyframework

（信息技術(shù)—安全技術(shù)—隱私框架）

5

《工業(yè)數(shù)字孿生總體框架》（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡況

（一）任務(wù)來源

為扎實(shí)推進(jìn)實(shí)施軍民標(biāo)準(zhǔn)通用化工程，加強(qiáng)重點(diǎn)領(lǐng)域軍民通用標(biāo)準(zhǔn)制定，中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)

結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)際建設(shè)需求和當(dāng)下發(fā)展趨勢(shì)，于2023年2月15日提出了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)》系列團(tuán)體

標(biāo)準(zhǔn)編制計(jì)劃并予以立項(xiàng)。本項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)為《工業(yè)數(shù)字孿生總體框架》，計(jì)劃編號(hào)為：T/CPUMT-P-2023008。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)提出并歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)由國網(wǎng)湖北信通公司為牽頭單位的起草小組組織起草。

（二）標(biāo)準(zhǔn)制訂的目的

工業(yè)數(shù)字孿生作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能優(yōu)化閉環(huán)的核心使能技術(shù)，打通了數(shù)字空間和物理世

界，為企業(yè)開展智能化升級(jí)提供了新型應(yīng)用模式。近兩年，國內(nèi)外企業(yè)積極探索數(shù)字孿生在工業(yè)中的應(yīng)用，

在縮短產(chǎn)品研制周期、提高生產(chǎn)效益和設(shè)備運(yùn)行效率等方面取得良好成效，展現(xiàn)了巨大的賦能潛力與廣闊

的推廣前景。隨著我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略深入實(shí)施，部分應(yīng)用企業(yè)已基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)完成了數(shù)字化、

網(wǎng)絡(luò)化改造，少數(shù)頭部企業(yè)渴望通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開展智能化升級(jí)。數(shù)字孿生在工業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)維全鏈

條均發(fā)揮重要作用。在研發(fā)階段，數(shù)字孿生能夠通過虛擬調(diào)試加快推動(dòng)產(chǎn)品研發(fā)低成本試錯(cuò)。在生產(chǎn)階段，

數(shù)字孿生能夠構(gòu)建實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)的三維可視化工廠，提升工廠一體化管控水平。在運(yùn)維階段，數(shù)字孿生可以將

仿真技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合，不但能夠知道工廠或設(shè)備“什么時(shí)候發(fā)生故障”，還能夠了解“哪里發(fā)生

了故障”，極大提升了運(yùn)維的安全可靠性。

2021年我國各部委和地方政府開始紛紛出臺(tái)數(shù)字孿生相關(guān)政策文件。國家發(fā)改委“上云用數(shù)賦智”、

科協(xié)“未來十大先進(jìn)技術(shù)”、工信部“智能船舶標(biāo)準(zhǔn)”均將數(shù)字孿生列為未來發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)，上海和海

南在城市規(guī)劃中也提出要打造數(shù)字孿生城市。在產(chǎn)業(yè)實(shí)踐方面，我國多類主體均開展數(shù)字孿生探索，如恒

力石化、中廣核等流程行業(yè)應(yīng)用企業(yè)積極構(gòu)建三維數(shù)字化工廠，湃睿科技、摩爾軟件等企業(yè)利用AR/VR

提升數(shù)字孿生人機(jī)交互效果，工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)華龍迅達(dá)構(gòu)建虛實(shí)聯(lián)動(dòng)的煙草設(shè)備數(shù)字孿生。但是目前在數(shù)

字孿生方面除了在研的20221218-Z-604《自動(dòng)化系統(tǒng)與集成工業(yè)數(shù)據(jù)數(shù)字孿生的可視化元素》標(biāo)準(zhǔn)外，

沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)工業(yè)數(shù)字孿生進(jìn)行規(guī)范和引導(dǎo)。造成系統(tǒng)沖突、信息不流通、設(shè)備相互間的兼容性和通

用性較差，造成資源浪費(fèi)等問題，亟需制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范和引導(dǎo)。

標(biāo)委會(huì)近期對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面的國家政策、行業(yè)情況、標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，并對(duì)中國工業(yè)互聯(lián)

網(wǎng)研究院、中國信息通信研究院、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院等單位重要專家進(jìn)行了調(diào)研，于2023年1月13

日組織相關(guān)專家召開座談會(huì)，擬定首先從“平臺(tái)”、“工業(yè)數(shù)字孿生”、“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”3個(gè)方

1

面對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。在“工業(yè)數(shù)字孿生”方面擬定制定7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配套使用，見下表（標(biāo)

準(zhǔn)名稱為立項(xiàng)文件名稱）。

序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱

1.工業(yè)數(shù)字孿生總體框架

2.工業(yè)數(shù)字孿生通用要求

3.工業(yè)數(shù)字孿生開發(fā)運(yùn)維通用要求

4.工業(yè)數(shù)字孿生數(shù)據(jù)交換與接口要求

5.工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用和服務(wù)規(guī)范

6.工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用成熟度評(píng)估方法

7.工業(yè)數(shù)字孿生工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生技術(shù)規(guī)范

本項(xiàng)目《工業(yè)數(shù)字孿生總體框架》擬定主要規(guī)定工業(yè)數(shù)字孿生整體框架，同時(shí)以附錄的形式給出了

一些優(yōu)秀的參考案例，建立工業(yè)數(shù)字孿生框架經(jīng)典模式，為其他企業(yè)、研究單位等提供可復(fù)制、可借鑒的

優(yōu)秀范例，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行推廣，達(dá)到產(chǎn)業(yè)示范的效果。

（三）主要工作過程

（1）項(xiàng)目預(yù)研專家座談會(huì)

2023年8月30日，由中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)主辦，北京藍(lán)象標(biāo)準(zhǔn)咨詢服務(wù)有限公司承辦的《工

業(yè)數(shù)字孿生》系列團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研研討會(huì)在北京召開。中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)副主任

委員李錦程出席會(huì)議并點(diǎn)評(píng)，中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)副主任委員喬華陽出席會(huì)議并

致辭和總結(jié)。航空工業(yè)信息技術(shù)中心設(shè)計(jì)與制造工程部部長（一級(jí)技術(shù)專家）許鴻杰、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院

原副院長（研究員）湯萬金出席會(huì)議并點(diǎn)評(píng)?！豆I(yè)數(shù)字孿生》系列團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主編單位及核心參編單位代

表等30余人參加了本次會(huì)議。會(huì)議由中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)高級(jí)工程師（北京藍(lán)

象標(biāo)準(zhǔn)咨詢服務(wù)有限公司首席技術(shù)官）張德保主持。國網(wǎng)湖北信通公司參編代表介紹了企業(yè)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

平臺(tái)應(yīng)用方面的主要工作、標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略布局等情況，以及《工業(yè)數(shù)字孿生總體框架》標(biāo)準(zhǔn)的研制思路與

核心內(nèi)容。

參會(huì)專家和代表重點(diǎn)圍繞《工業(yè)數(shù)字孿生》系列團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的定位、核心內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)名稱和范圍展開了

熱烈的討論，并研討了系列標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系，認(rèn)為該系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該堅(jiān)持需求牽引，急用先行，優(yōu)先解決現(xiàn)

有成熟場(chǎng)景的標(biāo)準(zhǔn)化問題，對(duì)數(shù)字孿生場(chǎng)景和模型做好研究，并在此基礎(chǔ)上推進(jìn)系列標(biāo)準(zhǔn)的研制。同時(shí)，

該系列標(biāo)準(zhǔn)作為協(xié)會(huì)首批工業(yè)數(shù)字孿生領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)研制留有開口，逐步對(duì)該系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行

擴(kuò)展。

會(huì)后，標(biāo)準(zhǔn)研制組根據(jù)會(huì)議的建議和意見進(jìn)行分析和研究，對(duì)《工業(yè)數(shù)字孿生總體框架》標(biāo)準(zhǔn)草案

進(jìn)行相應(yīng)修改與完善。

（2）首次研討會(huì)

2024年7月2日，由中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)主辦、藍(lán)象標(biāo)準(zhǔn)（北京）科技有限公司承辦的《工業(yè)

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數(shù)字孿生》系列7項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)首次研討會(huì)在北京召開。中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)副主

任委員喬華陽出席會(huì)議并致辭，公安部科技信息化局原黨委書記、局長（研究員）厲劍出席會(huì)議并點(diǎn)評(píng)，

標(biāo)準(zhǔn)主編單位、副主編單位、部分參編單位代表等30余人參加了本次會(huì)議。會(huì)議由中國和平利用軍工技

術(shù)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室技術(shù)負(fù)責(zé)人、藍(lán)象標(biāo)準(zhǔn)（北京）科技有限公司首席技術(shù)官張德保主持。國網(wǎng)湖北信通

公司代表標(biāo)準(zhǔn)研制組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)研制思路、核心內(nèi)容進(jìn)行了介紹。

參會(huì)專家和代表重點(diǎn)圍繞系列標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)性以及標(biāo)準(zhǔn)的名稱、技術(shù)框架、性能指標(biāo)、條款的陳述

方式等方面展開了熱烈的討論。標(biāo)準(zhǔn)研制組根據(jù)會(huì)議的建議和意見進(jìn)行分析和研究，會(huì)前和會(huì)上各單位和

專家提出的20條修改建議進(jìn)行了處理，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了相應(yīng)修改與完善，形成征求意見稿，報(bào)中國

和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)審批。

（四）主要參加起草單位和工作組成員所做的工作

本標(biāo)準(zhǔn)起草工作組由國網(wǎng)湖北信通公司為牽頭單位組成。起草組承擔(dān)了標(biāo)準(zhǔn)起草的組織、標(biāo)準(zhǔn)文本的

編制、重點(diǎn)企業(yè)意見征求、標(biāo)準(zhǔn)編制說明的撰寫和內(nèi)審等工作。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)

（一）標(biāo)準(zhǔn)編寫原則

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。起草過程，充分考慮現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)；標(biāo)準(zhǔn)的要求充分考慮了國內(nèi)當(dāng)前的行業(yè)技術(shù)水平，

對(duì)草案內(nèi)容進(jìn)行多次征求意見和充分討論。

（二）主要內(nèi)容

本文件作為系列文件的框架性標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)介紹了工業(yè)數(shù)字孿生的總體架構(gòu)，明確了工業(yè)數(shù)字孿生物理

層、資源層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層、運(yùn)營運(yùn)維、安全要求、標(biāo)準(zhǔn)要求的主要內(nèi)容，為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的制定

提供了基礎(chǔ)框架和理論支撐。通過本文件，可以全面理解工業(yè)數(shù)字孿生的核心要素和技術(shù)路徑，為后續(xù)標(biāo)

準(zhǔn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。適用于制造業(yè)、能源、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)等行業(yè)開展工業(yè)數(shù)字孿生總體框架構(gòu)建、規(guī)劃、

設(shè)計(jì)、應(yīng)用、運(yùn)營、運(yùn)維、評(píng)估等活動(dòng)。

1）術(shù)語和定義

在分析調(diào)研船舶、交通、石化、核工業(yè)、信息工業(yè)、航空工業(yè)、航天工業(yè)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，借鑒了

GB/T43441.1《信息技術(shù)數(shù)字孿生第1部分：通用要求》標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)的術(shù)語定義，提出了工業(yè)數(shù)字孿生、

數(shù)字孿生、數(shù)據(jù)采集、云服務(wù)、虛擬映射的術(shù)語定義，并在系列標(biāo)準(zhǔn)中做好統(tǒng)一。標(biāo)準(zhǔn)格式符合GB/T1.1

相關(guān)規(guī)定。

2）總體架構(gòu)

工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)以工業(yè)各場(chǎng)景為基礎(chǔ)，構(gòu)建真實(shí)世界的虛擬映射，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備全生命周期管理，及多

類數(shù)字化技術(shù)集成融合和創(chuàng)新應(yīng)用，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行規(guī)劃、管理、診斷，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效率、低成本、

高質(zhì)量發(fā)展，工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)包括物理層、資源層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層五個(gè)核心層面，以及運(yùn)營

運(yùn)維、安全要求、標(biāo)準(zhǔn)要求三個(gè)貫穿始終的縱向要求，共同構(gòu)成了工業(yè)數(shù)字孿生的基石。工業(yè)數(shù)字孿生總

體架構(gòu)如圖1所示。

a)物理層：包括生產(chǎn)線、設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器等。

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b)資源層：包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源和資源調(diào)度等。

c)數(shù)據(jù)層：包括數(shù)據(jù)關(guān)系、知識(shí)庫構(gòu)建、模型庫、智能分析等。

d)應(yīng)用層：包括概念設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、使用保障、供應(yīng)鏈管理等。

e)運(yùn)營運(yùn)維：包括系統(tǒng)監(jiān)控、日志管理、維護(hù)升級(jí)、性能優(yōu)化等。

f)安全要求：包括身份認(rèn)證、訪問控制、數(shù)據(jù)加密、容錯(cuò)設(shè)計(jì)等。

g)標(biāo)準(zhǔn)要求：包括接口標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)格式、互操作性、兼容性等。

圖1工業(yè)數(shù)字孿生總體框架

（三）主要依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)在響應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策法規(guī)，通過研究分析相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提出本項(xiàng)目的研制

思路。主要參考引用以下標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T39815—2021工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)參考架構(gòu)

T/CPUMTBBBBB工業(yè)數(shù)字孿生通用要求

T/CPUMTCCCCC工業(yè)數(shù)字孿生建設(shè)與運(yùn)維管理要求

T/CPUMTDDDDD工業(yè)數(shù)字孿生數(shù)字模型與數(shù)據(jù)集成交換要求

T/CPUMTEEEEE工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用和服務(wù)規(guī)范

本標(biāo)準(zhǔn)除了要與國家法律、法規(guī)和國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，還將與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

體系相協(xié)調(diào)。本標(biāo)準(zhǔn)在《工業(yè)數(shù)字孿生》系列標(biāo)準(zhǔn)中起綱領(lǐng)性作用，為工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)建設(shè)提供宏觀導(dǎo)。

三、國外相關(guān)法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)情況的說明

美國從戰(zhàn)略規(guī)劃、應(yīng)用實(shí)踐、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等方面全方位布局?jǐn)?shù)字孿生發(fā)展。一是“政產(chǎn)研”合力推動(dòng)數(shù)

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字孿生上升為國家戰(zhàn)略。二是依托航空航天基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，探索形成了成熟的應(yīng)用路徑。三是供給側(cè)企業(yè)加快

技術(shù)創(chuàng)新，利用新一代信息技術(shù)優(yōu)化數(shù)字孿生應(yīng)用效果。美國數(shù)字孿生綜合優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在在三個(gè)方面：一是

構(gòu)建了基于模型的系統(tǒng)工程方法論，通過統(tǒng)一語義和語法標(biāo)準(zhǔn)、給定系統(tǒng)集成路徑，為數(shù)字孿生應(yīng)用提供

理論指導(dǎo)。二是擁有強(qiáng)大的仿真產(chǎn)業(yè)，ANSYS、MathWorks、Altair等企業(yè)為數(shù)字孿生應(yīng)用提供基礎(chǔ)建模

工具。三是擁有豐富的應(yīng)用數(shù)據(jù)和模型，空客、洛克希德馬丁、特斯拉等應(yīng)用在產(chǎn)品研制過程中積累了大

量機(jī)理模型，持續(xù)優(yōu)化數(shù)字孿生精度。德國立足標(biāo)準(zhǔn)制定基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，面向數(shù)字孿生打造了數(shù)據(jù)互聯(lián)、信息

互通、模型互操作的標(biāo)準(zhǔn)體系（即管理殼理論），實(shí)現(xiàn)各類數(shù)字化資產(chǎn)（數(shù)據(jù)、信息、模型）之間的無縫

集成融合，提升物理實(shí)體在虛擬空間映射精準(zhǔn)度。相較于美國更多開展“裝備級(jí)”數(shù)字孿生，德國具有西

門子單點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，是全球極少數(shù)能夠提供“工廠級(jí)”數(shù)字孿生的工業(yè)服務(wù)商。工業(yè)自動(dòng)化巨頭西門子近10

年花費(fèi)100多億美元收購了幾乎全類工業(yè)軟件，涵蓋了產(chǎn)品生命周期管理（Teamcenter）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)

計(jì)(NX)、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Mentor)、事件仿真(Simcenter)、制造運(yùn)營管理系統(tǒng)（Opcenter）等，并持續(xù)將

各類工業(yè)軟件集成至Mindsphere工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

四、我國有關(guān)現(xiàn)行法律、法規(guī)和其他強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

我國在理論研究方面，中國關(guān)于數(shù)字孿生思想的研究由來已久，1978年錢學(xué)森提出系統(tǒng)工程理論，

由此開創(chuàng)國內(nèi)學(xué)術(shù)界研究系統(tǒng)工程的先河。2004年，繼美國提出數(shù)字孿生概念，中國科學(xué)院王飛躍聚焦

解決復(fù)雜系統(tǒng)方法論，首次提出平行系統(tǒng)的概念，將系統(tǒng)工程與新一代信息技術(shù)結(jié)合；在產(chǎn)業(yè)實(shí)踐方面，

我國多類主體均開展數(shù)字孿生探索，如恒力石化、中廣核等流程行業(yè)應(yīng)用企業(yè)積極構(gòu)建三維數(shù)字化工廠，

湃?？萍?、摩爾軟件等企業(yè)利用AR/VR提升數(shù)字孿生人機(jī)交互效果，工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)華龍迅達(dá)構(gòu)建虛實(shí)

聯(lián)動(dòng)的煙草設(shè)備數(shù)字孿生。盡管我國多類主體探索數(shù)字孿生熱情高漲，但產(chǎn)業(yè)實(shí)踐大多數(shù)停留在簡單的可

視化和數(shù)據(jù)分析，與國外基于復(fù)雜機(jī)理建模的分析應(yīng)用還存在一定差距。

五、重大意見分歧的處理結(jié)果依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)起草過程中，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)