1一、工作簡況（一）任務來源為扎實推進實施軍民標準通用化工程，加強重點領域軍民通用標準制定，中國和平利用軍工技術協會結合工業互聯網實際建設需求和當下發展趨勢，于2023年2月15日提出了《工業數字孿生》系列團體標準編制計劃并予以立項。本項團體標準為《工業數字孿生應用與服務要求》，計劃編號為：T/CPUMT-P-2023012。本標準由中國和平利用軍工技術協會提出并歸口。本標準由航空工業成都飛機工業(集團)有限責任公司為牽頭單位的起草小組組織起草。（二）標準制訂的目的水平。在運維階段，數字孿生可以將仿真技術與大數據技術結合，不但能夠知道工廠或設備“什么2021年我國各部委和地方政府開始紛紛出臺數字孿生相關政策文件。國家發改委“上云用數賦企業利用AR/VR提升數字孿生人機交互效果，工業自動化企業華龍迅達構建虛實聯動的煙草設備數字孿生。但是目前在數字孿生方面除了在研的20221218-Z-604《自動化系統與集成工業數據數字孿準化協會等單位起草了《工業互聯網標準體系（3.0版）》，建議從基礎共性、網絡、邊緣計算、平2開座談會，擬定首先從“平臺”、“工業數字孿生”、“5G+工業數字孿生總體框架工業數字孿生通用要求工業數字孿生開發運維通用要求工業數字孿生數據交換與接口要求工業數字孿生應用和服務規范工業數字孿生應用成熟度評估方法工業數字孿生工業互聯網數據中心數字孿生技術規范（三）主要工作過程（1）項目預研專家座談會2023年8月30日，由中國和平利用軍工技術協會主辦，北京藍象標準咨詢服務有限公司承辦的《工業數字孿生》系列團體標準預研研討會在北京召開。中國和平利用軍工技術協會標準化工作委員會副主任委員李錦程出席會議并點評，中國和平利用軍工技術協會標準化工作委員會副主任委員喬華陽出席會議并致辭和總結。航空工業信息技術中心設計與制造工程部部長（一級技術專家）許鴻杰、中國標準化研究院原副院長（研究員）湯萬金出席會議并點評。《工業數字孿生》系列團體標準主編單位及核心參編單位代表等30余人參加了本次會議。會議由中國和平利用軍工技術協會標準化工作委員會高級工程師（北京藍象標準咨詢服務有限公司首席技術官）張德保主持。航空工業成都飛機工業(集團)有限責任公司代表介紹了公司在工業數字孿生應用方面的主要工作、標準化戰略布局等情況，以及《工業數字孿生》系列團體標準的研制思路與核心內容。參會專家和代表重點圍繞《工業數字孿生》系列團體標準的定位、核心內容、標準名稱和范圍展開了熱烈的討論，并研討了系列標準之間的關系，認為該系列標準應該堅持需求牽引，急用先行，優先解決現有成熟場景的標準化問題，對數字孿生場景和模型做好研究，并在此基礎上推進系列標準的研制。同時，該系列標準作為協會首批工業數字孿生領域的標準，應為后續標準研制留有開口，逐步對該系列標準進行擴展。會后，標準研制組根據會議的建議和意見進行分析和研究，對《工業數字孿生應用和服務規范》標準草案進行相應修改與完善。3（2）首次研討會2024年7月2日，由中國和平利用軍工技術協會主辦、藍象標準（北京）科技有限公司承辦的《工業數字孿生》系列7項團體標準首次研討會在北京召開。中國和平利用軍工技術協會標準化工作委員會副主任委員喬華陽出席會議并致辭，公安部科技信息化局原黨委書記、局長（研究員）厲劍出席會議并點評，標準主編單位、副主編單位、部分參編單位代表等30余人參加了本次會議。會議由中國和平利用軍工技術協會標準化辦公室技術負責人、藍象標準（北京）科技有限公司首席技術官張德保主持。航空工業成都飛機工業(集團)有限責任公司代表標準研制組對標準研制思路、核心內容進行了介紹。參會專家和代表重點圍繞系列標準的統一協調性以及標準的名稱、技術框架、性能指標、條款的陳述方式等方面展開了熱烈的討論。經標準研制組討論，將標準名稱改為《工業數字孿生應用和服務要求》。會后，標準研制組根據會議的建議和意見進行分析和研究，會前和會上各單位和專家提出的8條修改建議進行了處理，并對標準草案進行了相應修改與完善，形成征求意見稿，報中國和平利用軍工技術協會審批。（四）主要參加起草單位和工作組成員所做的工作本標準起草工作組由航空工業成都飛機工業(集團)有限責任公司為牽頭單位組成。起草組承擔了標準起草的組織、標準文本的編制、重點企業意見征求、標準編制說明的撰寫和內審等工作。二、標準編制原則和確定標準主要內容的依據（一）標準編寫原則（一）標準編寫原則本標準按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。起草過程，充分考慮現有相關標準的統一和協調；標準的要求充分考慮了國內當前的行業技術水平，對草案內容進行多次征求意見和充分討論。（二）主要內容本文件旨在明確工業數字孿生的服務方向，指導企業在工業產品全生命周期的各個階段應用數字孿生技術，在數字孿生數據的驅動下，利用已有物理產品與虛擬產品的協同，不斷挖掘產生新穎、獨特、具有價值的產品數據和能力，不斷降低產品實際行為與設計期望行為間的不一致。通過全生命周期的虛實融合，以及超高逼真度的虛擬仿真建模等方法，全面提高工業產品設計的效率和質量；基于集成所有產線/設備的物聯網，實現生產過程物理世界與信息世界的深度融合，通過智能化服務平臺及工具，實現生產過程的精準控制，全面提高生產產能，從而提升企業的競爭力和可持續發展能力。經預研階段標準核心參編單位討論，本文件涵蓋了工業數字孿生應用與服務的各個方面，覆蓋了工業產品從概念、設計、試驗、生產、使用的全生命周期，旨在為工業數字孿生的應用與服務提供一套通用要求和指導原則。本系列標準定位是通用性標準，不對行業進行區分。1.工業數字孿生應用與服務總體架構工業數字孿生在工業領域應用前景廣泛，覆蓋工業產品從概念、設計、試驗、生產、使用的全生命周期，有助于工業領域產業鏈的數字化轉型與升級。工業數字孿生應用與服務架構構建出數字孿生數據融合、服務和應用的三層結構，是工業數字孿生項目開展應用的重要依據。工業數字孿生應用與服務總體架構見圖1。4圖1工業數字孿生應用與服務總體架構2.數字孿生服務要求工業數字孿生服務要求主要從基礎服務、授權服務、可視化服務、預測服務、優化服務、決策服務、仿真服務和分析服務等方面考慮。基礎服務：包括數據管理、數據檢索、數據備份與恢復、日志記錄、系統運維和系統升級等方面。授權服務：采用不同的授權方式，對數字孿生系統內的各個對象授予指定的權限，使數字孿生系統穩定、可控運行，包括人機授權、機對機授權以及系統對系統授權。可視化服務：使用計算機圖形和圖像處理技術構建出包含工業產品數字模型和使用場景的三維虛擬空間，以二維或三維的數字化表達方式，顯示工業產品的功能、性能特征或者運行參數等，幫助用戶直觀看到在產品實物上的信息，包括產品信息可視化、數據分析可視化、運行場景可視化、運行狀態可視化、性能特征可視化、故障表征可視化、裝配/維修過程可視化。預測服務：通過分析物理實體對象產生的歷史數據及實時運行數據，預先推測該對象后續可能發生的狀態，包括目標實體的性能狀態、安全狀態、工作狀態等，可用于健康狀態預測、預測性維護、故障預警等。優化服務：通過在數字空間進行仿真、分析和預測，對物理實體對象進行改進和完善，并實時、動態和持續作用于物理空間，包括造型優化、性能優化、功能優化、制造過程優化、供應鏈優化等。決策服務：基于目標實體和數字實體相關信息進行分析與推理，針對預設目標提出科學合理的解決方案，并向決策人員提供實施建議或向目標實體下達及時、準確的控制指令，包括產品定性決策、風險決策和應急響應決策。5仿真服務：采用數字化手段，模擬工業產品內在的物理特性、運行機理以及外在的使用場景，支持虛擬空間中的工業產品數字模型具備與產品實體等同的內在、外在特征，使虛擬空間更準確地匹配真實空間。包括物理特性仿真、運行機理仿真和使用場景仿真。分析服務：對物理實體對象在運行過程中產生的數據進行清洗、提取及研究，實現實時運行狀態檢測、故障定位等；對比物理實體對象和虛擬對象的同步數據，檢測數據差異，包括運行狀態分析、故障分析和數據校驗分析。3.數字孿生應用要求工業數字孿生應用要求包括產品概念推演、產品設計、產品試驗、生產制造和使用保障等內容。產品概念推演：在產品概念設計階段，通過構建產品總體性虛擬模型及其使用場景虛擬空間，以同系產品的歷史數據或全新的概念仿真數據，模擬產品的使用過程，驗證關鍵指標的合理性。產品設計：在產品初步/詳細設計階段，構建產品數字孿生體模型，快速開展設計方案優化迭代，提高設計效率和質量，包括產品外形、結構、系統、性能仿真、設備布置、維修性仿真、產品評審、成本預測等方面。產品試驗：在產品試驗階段，分別在物理空間和虛擬空間構建試驗臺和試驗對象，虛擬空間中的試驗臺和試驗對象，通過實時獲取物理空間中試驗產生的數據，以多類型可視化方式同步驅動虛擬試驗過程，幫助用戶監控試驗過程、分析試驗結果。生產制造：在產品生產制造階段，分別在物理空間和虛擬空間構建生產設備和生產件。虛擬空間中的生產設備和生產件通過實時獲取物理空間中生產產生的數據，以多類型可視化方式同步驅動虛擬生產過程，幫助用戶監控生產過程、統計生產結果。使用保障：在產品使用保障階段，在虛擬空間構建產品使用場景，通過實時獲取物理空間中產品使用產生的數據，同步驅動虛擬產品，在虛擬空間中真實映射物理產品的使用狀態（三）主要依據本標準在響應工業數字孿生相關政策法規，通過研究分析相關國家標準和行業標準，提出本項目的研制思路。主要參考引用以下標準：GB/T43441.1信息技術數字孿生第1部分：通用要求本標準除了要與國家法律、法規和國家標準、行業標準相協調的基礎上，還將與工業互聯網相關標準體系相協調。三、國外相關法律、法規和標準情況的說明美國從戰略規劃、應用實踐、產業創新等方面全方位布局數字孿生發展。一是“政產研”合力推動數字孿生上升為國家戰略。二是依托航空航天基礎優勢，探索形成了成熟的應用路徑。三是供給側企業加快6技術創新，利用新一代信息技術優化數字孿生應用效果。美國數字孿生綜合優勢體現在在三個方面：一是構建了基于模型的系統工程方法論，通過統一語義和語法標準、給定系統集成路徑，為數字孿生應用提供理論指導。二是擁有強大的仿真產業，ANSYS、MathWorks、Altair等企業為數字孿生應用提供基礎建模工具。三是擁有豐富的應用數據和模型，空客、洛克希德馬丁、特斯拉等應用在產品研制過程中積累了大量機理模型，持續優化數字孿生精度。德國立足標準制定基礎優勢，面向數字孿生打造了數據互聯、信息互通、模型互操作的標準體系（即管理殼理論），實現各類數字化資產（數據、信息、模型）之間的無縫集成融合，提升物理實體在虛擬空間映射精準度。相較于美國更多開展“裝備級”數字孿生，德國具有西門子單點優勢，是全球極少數能夠提供“工廠級”數字孿生的工業服務商。工業自動化巨頭西門子近10年花費100多億美元收購了幾乎全類工業軟件，涵蓋了產品生命周期管理（Teamcenter）、計算機輔助設計(NX)、電子設計自動化(Mentor)、事件仿真(Simcenter)、制造運營管理系統（Opcenter）等，并持續將各類工業軟件集成至Mindsphere工業互聯網平臺。四、我國有關現行法律、法規和其他強制性標準的關系我國在理論研究方面，中國關于數字孿生思想的研究由來已久，1978年錢學森提出系統工程理論，由此開創國內學術界研究系統工程的先河。2004年，繼美國提出數字孿生概念，中國科學院王飛躍聚焦解決復雜系統方法論，首次提出平行系統的概念，將系統工程與新一代信息技術結合；在產業實踐方面，我國多類主體均開展數字孿生探索，如恒力石化、中廣核等流程行業應用企業積極構建三維數字化工廠，湃睿科技、摩爾軟件等企業利用AR/VR提升數字孿生人機交互效果，工業自動化企業華龍迅達構建虛實聯動的煙草設備數字孿生。盡管我國多類主體探索數字孿生熱情高漲，但產業實踐大多數停留在簡單的可視化和數據分析，與國外基于復雜機理建模的分析應用還存在一定差距。五、重大意見分歧的處理結果依據本標準在標準起草過程中，對標準中的技術內容沒有發生重大分歧。六、數據驗證本標準通過收集、整理當前工業互聯網及數字孿生相關國內外文獻10余篇，查閱相關現行國家、行業標準12項，并調研涉及工業數字孿生應用的7個行業，對標準進行了充分的試點驗證。1）術語和定義本部分在分析調研船舶、交通、石化、核工業、信息工業、航空工業、航天工業等領域的基礎上，借鑒了GB/T43441.1《信息技術數字孿生第1部分：通用要求》標準中相關的術語定義，提出了工業數字孿生、數字孿生體、數字模型、物理空間、虛擬空間、產品的術語定義，并在系列標準中做好統一。標準格式符合GB/T1.1相關規定。2）工業數字孿生應用與服務總體架構本部分重點對船舶、交通、石化、核工業、信息工業、航空工業、航天工業等領域主流企業進行調研，如探月與航天工程中心、三一重工股份有限公司、北京方州科技有限公司、中航工業西安飛行自動控制研究所、國網湖北信通公司、通用技術集團機床工程研究院有限公司、中國運載火箭技術研究院、中國汽車7工程研究院股份有限公司、中國航空工業集團公司成都飛機設計研究所、電子科技大學等企業，總體框架符合各行各業的通用性。相關條款表述符合GB/T1.1相關規定。3）數字孿生服務要求工業數字孿生服務要求主要從基礎服務、授權服務、可視化服務、預測服務、優化服務、決策服務、仿真服務和分析服務等方面考慮。編寫組對對船舶、交通、石化、核工業、信息工業、航空工業、航天工業等領域主流企業進行試點驗證，如探月與航天工程中心、三一重工股份有限公司、北京方州科技有限公司、中航工業西安飛行自動控制研究所、國網湖北信通公司、通用技術集團機床工程研究院有限公司