工业数字孪生建设与运维管理要求.docx

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工业数字孪生建设与运维管理要求

1范围

本文件规定了工业数字孪生系统的建设和运维管理要求，包括场景调研、可行性评估、系统开发、系统验证、系统部署、日常运维。

本文件适用于工业数字孪生的开发和运维等活动。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T25069信息安全技术术语

T/CPUMTAAAA工业数字孪生总体框架

3术语和定义

GB/T25069、T/CPUMTAAAA界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1

验证validation

从预期使用用途角度，评估模型、仿真及其相关数据表征真实世界的准确程度的过程。3.2

解耦decoupling

独立系统的各个组件或模块，降低系统中不同部分之间的依赖性。3.3

耦合coupling

系统中不同组件或模块之间的关联、制约、调用。

4缩略语

ERP：企业资源计划（EnterpriseResourcePlanning）

MES：制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem）IT：互联网技术（InternetTechnology）

SCADA：数据采集与监视控制系统(SupervisoryControlAndDataAcquisition)

5概述

工业数字孪生作为一种将数字化技术应用于工业制造行业的创新模式，旨在实现工业制造的数字化转型和升级。工业数字孪生建设与运维管理需要在工业数字孪生项目实施过程中，考虑场景调研、可行性评估、系统开发、结果验证、系统部署、日常运维6个阶段的系统性定义及可执行要求。

6场景调研

场景调研应通过详细分析和理解目标应用场景，来确定数字孪生系统的功能需求、数据需求、技术要求和设备资源需求。包括对当前运营环境、工作流程和预期结果的深入研究，应符合下列要求：

a)确定具体的应用场景，如特定的设备、生产线、车间或工厂整体；

b)分析当前的工作流程、数据流和决策过程，了解现有系统的运作方式；

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c)明确的数字孪生建设业务目标，例如提高生产效率、降低维护成本、优化资源配置等。

7可行性评估

可行性评估是基于场景调研在运营环境、工作流程和预期结果方面的调研结果，对数字孪生系统物理层、数据层、资源层3个方面进行结果分析，评估该场景是否具备建设工业数字孪生系统的客观实施条件。

a)物理层分析

1)运营环境应具备实时采集和监控物理设备和环境数据的能力，覆盖场景的所有关键领域；

2)工作流程上的数据采集设备不应存在空采、漏采、数据解析错误等问题，采集频率应稳定；

3)工作流程中使用的控制系统（如SCADA、MES、ERP等）应具备数据流畅传输、业务流程协同的通信条件，各个系统与设备之间接口应具备互通条件。

b)数据层分析

1)运营环境中各数据类型（如传感器数据、生产数据、环境数据等）及其来源应完整且可信；

2)数据存储架构应能支撑海量数据的存储、检索和管理，并保证数据安全性。

c)资源层分析

1)考虑到数据量大及计算需求高，现有IT系统和设备应能满足大规模数据处理和存储需求；

2)应用场景中不应存在可能干扰数据通信的其他因素。

8系统开发

工业数字孪生系统开发包括在构建数字孪生系统过程中，从初始设计到最终部署所涉及的一系列开发和测试活动，以确保系统的架构、功能和可靠性满足预期需求。

a)系统架构

1)系统的整体架构应实现模块化、可扩展、可替代、易维护；

2)系统物理层、资源层、数据层、服务层、应用层之间的数据格式应具备统一性，各层之间通信接口应使用标准化接口；

3)系统应具备数据采集模块、可视化模块、数据库模块、孪生模型计算模块、交互模块和监控模块等；

4)系统设计应支持水平和垂直扩展，预留冗余接口，以适应未来数据量增长和功能扩展需

b)系统功能

1)数据采集模块应具备数据清洗、排序等功能；

2)可视化模块应能快速响应用户操作和查询，展示实时数据，提供分析建议；

3)数据库模块应能支撑大规模数据存储及数据高并发访问；

4)孪生模型计算模块所使用的虚拟模型应支持基于实际场景部分历史数据进行可行性验证，确保关键功能技术实现。

c)系统可靠性

1)系统应具备数据安全措施，包括数据加密、访问控制和审计机制，防止数据泄露和未授权访问；

2)系统应包含自我监控功能，支持按日、周、月、年等时间跨度保存运行日志，确保系统的长期稳定运行；

3)系统应具备自我停止功能，遭