1一、工作簡況（一）任務(wù)來源為扎實推進實施軍民標準通用化工程，加強重點領(lǐng)域軍民通用標準制定，中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實際建設(shè)需求和當下發(fā)展趨勢，于2023年2月15日提出了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺》系列團體標準編制計劃并予以立項。本項團體標準為《工業(yè)數(shù)字孿生數(shù)字模型與數(shù)據(jù)集成交換要求》，計劃編號為：T/CPUMT-P-2023011。本標準由中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會提出并歸口。本標準由中國運載火箭技術(shù)研究院裝備綜合保障中心為牽頭單位的起草小組組織起草。（二）標準制訂的目的工業(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。數(shù)字孿生在工業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、運維全鏈條均發(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)試加快推動產(chǎn)品研發(fā)低成本試錯。在生產(chǎn)階段，數(shù)字孿生能夠構(gòu)建實時聯(lián)動的三維可視化工廠，提升工廠一體化管控水平。在運維階段，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)“未來十大先進技術(shù)”、工信部“智能船舶標準”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)字孿生人機交互效果，工業(yè)自動化企業(yè)華龍迅達構(gòu)建虛實聯(lián)動的煙草設(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》標準外，沒有相關(guān)標準針對工業(yè)數(shù)字孿生進行規(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，造成資源浪費等問題，亟需制定相關(guān)標準進行規(guī)范和引導(dǎo)。近期，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織中國信息通信研究院、中國航天科工集團有限公司、中國通信標準化協(xié)會等單位起草了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系（3.0版）》，建議從基礎(chǔ)共性、網(wǎng)絡(luò)、邊緣計算、平臺、安全、應(yīng)用共6個維度對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系進行完善。在“工業(yè)數(shù)字孿生”方面擬定制定7項標準進行配套2工業(yè)數(shù)字孿生總體框架工業(yè)數(shù)字孿生通用要求工業(yè)數(shù)字孿生開發(fā)運維通用要求工業(yè)數(shù)字孿生數(shù)據(jù)交換與接口要求工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用和服務(wù)規(guī)范工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用成熟度評估方法工業(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（三）主要工作過程（1）項目預(yù)研專家座談會2023年8月30日，由中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會主辦，北京藍象標準咨詢服務(wù)有限公司承辦的《工業(yè)數(shù)字孿生》系列團體標準預(yù)研研討會在北京召開。中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)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(shù)協(xié)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(jié)。航空工業(yè)信息技術(shù)中心設(shè)計與制造工程部部長（一級技術(shù)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(yè)數(shù)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(shù)協(xié)會標準化工作委員會高級工程師（北京藍象標準咨詢服務(wù)有限公司首席技術(shù)官）張德保主持。中國運載火箭技術(shù)研究院裝備綜合保障中心代表介紹了公司在工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用方面的主要工作、標準化戰(zhàn)略布局等情況，以及《工業(yè)數(shù)字孿生》系列團體標準的研制思路與核心內(nèi)容。參會專家和代表重點圍繞《工業(yè)數(shù)字孿生》系列團體標準的定位、核心內(nèi)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(guān)系，認為該系列標準應(yīng)該堅持需求牽引，急用先行，優(yōu)先解決現(xiàn)有成熟場景的標準化問題，對數(shù)字孿生場景和模型做好研究，并在此基礎(chǔ)上推進系列標準的研制。同時，該系列標準作為協(xié)會首批工業(yè)數(shù)字孿生領(lǐng)域的標準，應(yīng)為后續(xù)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(jù)會議的建議和意見進行分析和研究，對《工業(yè)數(shù)字孿生數(shù)據(jù)交換與接口要求》標準草案進行相應(yīng)修改與完善。（2）首次研討會2024年7月2日，由中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會主辦、藍象標準（北京）科技有限公司承辦的《工業(yè)數(shù)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(shù)協(xié)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(shù)協(xié)會標準化辦公室技術(shù)負責人、藍象標準（北京）科技有限公司首席技術(shù)官張德保主持。中國運載火箭技術(shù)研究院裝備綜合保障中心代表標準研制組對標準研制思路、核心內(nèi)容進行了介紹。根據(jù)會議討論，標3準名稱修改為《工業(yè)數(shù)字孿生數(shù)字模型與數(shù)據(jù)集成交換要求》。參會專家和代表重點圍繞系列標準的統(tǒng)一協(xié)調(diào)性以及標準的名稱、技術(shù)框架、性能指標、條款的陳述方式等方面展開了熱烈的討論。會后，標準研制組根據(jù)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10條修改建議進行了處理，并對標準草案進行了相應(yīng)修改與完善，形成標準征求意見稿報協(xié)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中國運載火箭技術(shù)研究院為牽頭單位組成。起草組承擔了標準起草的組織、標準文本的編制、重點企業(yè)意見征求、標準編制說明的撰寫和內(nèi)審等工作。二、標準編制原則和確定標準主要內(nèi)容的依據(jù)（一）標準編寫原則本標準按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(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)標準的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)；標準的要求充分考慮了國內(nèi)當前的行業(yè)技術(shù)水平，對草案內(nèi)容進行多次征求意見和充分討論。（二）主要內(nèi)容本文件規(guī)定了工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)建設(shè)流程和運維要求，包括場景調(diào)研、可行性評估、系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)驗證、系統(tǒng)部署和日常運維等，旨在為工業(yè)數(shù)字孿生的開發(fā)和運維提供一套通用要求和指導(dǎo)原則。這些要求和指導(dǎo)原則旨在幫助企業(yè)建立和維護高效、可靠的數(shù)字孿生系統(tǒng)，從而實現(xiàn)工業(yè)過程的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和優(yōu)化。本文件的目標是確保數(shù)字孿生技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心以及工廠物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間數(shù)據(jù)接口共通、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議共通、安全防護共通等多方面開發(fā)運維的接口共通要求，從而提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗、減少故障率，并為決策者提供準確的數(shù)據(jù)和洞察力。通過遵循本規(guī)范，在數(shù)據(jù)接口共通的情況下，面對不同場景、不同需求的情況下可通過遷移已有的工業(yè)數(shù)字孿生模型作為開發(fā)基礎(chǔ)，大大地減少前期建模工作量，提高數(shù)字孿生建模效率，從而提升企業(yè)的競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。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》標準中相關(guān)的術(shù)語定義，提出了數(shù)字孿生體、數(shù)字模型、數(shù)據(jù)交換的術(shù)語定義，并在系列標準中做好統(tǒng)一，T/CPUMTAAAA《工業(yè)數(shù)字孿生總體框架》的術(shù)語定義也適合本標準。相關(guān)條款描述符合GB/T1.1相關(guān)規(guī)定。2）數(shù)字模型綜合考慮工業(yè)數(shù)字孿生體多物理、多階段、多學(xué)科、多尺度、多層次、動態(tài)化等特征，以業(yè)務(wù)應(yīng)用為牽引，模型數(shù)據(jù)為核心，工具手段為支撐，可信環(huán)境為依托，構(gòu)建工業(yè)數(shù)字孿生領(lǐng)域數(shù)字模型，模型按照4工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)階段應(yīng)分為需求設(shè)計模型、生產(chǎn)制造模型及運維服務(wù)模型。模型間應(yīng)通過接口調(diào)用、信息交換、數(shù)據(jù)映射等方式，實現(xiàn)需求設(shè)計、運維服務(wù)、生產(chǎn)制造等數(shù)字模型的關(guān)聯(lián)傳遞。需求設(shè)計模型：包括適用場景、分類描述和模型要素①適用場景：需求設(shè)計模型主要適用于工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計階段，以覆蓋產(chǎn)品需求分析及產(chǎn)品設(shè)計工作，應(yīng)配合需求分析、概念設(shè)計、詳細設(shè)計等業(yè)務(wù)流程，完善細化產(chǎn)品需求及設(shè)計方案。②分類描述：根據(jù)工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計流程，需求設(shè)計模型應(yīng)涵蓋需求分析模型及產(chǎn)品設(shè)計模型。③模型要素：對工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計需求分析模型和產(chǎn)品設(shè)計模型進行分類，給出模型種類、名稱和要素組生產(chǎn)制造模型：包括適用場景、分類描述和模型要素①適用場景：生產(chǎn)制造模型主要適用于工業(yè)產(chǎn)品研制生產(chǎn)階段，應(yīng)對工業(yè)設(shè)計、制造過程進行數(shù)字化描述，向下傳遞質(zhì)量、制造過程中的模型要素，支撐產(chǎn)品虛擬加工、裝配、虛實結(jié)合的測試驗證，實現(xiàn)高質(zhì)量、低成本生產(chǎn)制造。生產(chǎn)制造模型應(yīng)包括工藝規(guī)劃、詳細工藝設(shè)計、產(chǎn)品制造裝配、生產(chǎn)進度管控、出廠質(zhì)量檢驗、備料及物流運輸?shù)葮I(yè)務(wù)流程，來描述生產(chǎn)制造數(shù)字模型的種類、要素組成。②分類描述：依據(jù)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)制造流程，生產(chǎn)制造模型應(yīng)分為工藝技術(shù)模型及制造過程模型③模型要素：給出工藝技術(shù)模型和制造過程模型的要素。運維服務(wù)模型：包括適用場景、分類描述和模型要素①適用場景：運維服務(wù)模型主要適用于交付運維階段，應(yīng)在生產(chǎn)制造模型上根據(jù)用戶需求調(diào)整要素，同時應(yīng)添加交付狀態(tài)、保障要求、使用方式、維修特性等要素，以支撐虛實結(jié)合的功能性能試驗，不斷迭代數(shù)字模型準確度，實現(xiàn)實體與數(shù)字產(chǎn)品同步交付。而后應(yīng)描述交付后的產(chǎn)品進行技術(shù)狀態(tài)管理、運行維護、故障處置、產(chǎn)品升級、報廢回收等信息，并通過虛實交互實現(xiàn)數(shù)字孿生體與實體產(chǎn)品間的數(shù)據(jù)交互。②分類描述：運維服務(wù)模型應(yīng)包括產(chǎn)品構(gòu)成模型、產(chǎn)品特性模型及產(chǎn)品運用保障模型③模型要素：給出產(chǎn)品構(gòu)成模型、產(chǎn)品特性模型及產(chǎn)品運用保障模型對應(yīng)的模型要素組成。3）數(shù)據(jù)集成交換要求數(shù)據(jù)交換方式：數(shù)字孿生數(shù)據(jù)交換一般具有直接交換和間接交換兩種傳遞接口要求：數(shù)字孿生系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換時，數(shù)據(jù)傳輸接口應(yīng)滿足數(shù)據(jù)格式規(guī)范化、傳遞協(xié)議規(guī)范化、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)交換可查、接口可擴充性、接口性能、文檔規(guī)范化等要求。集成交換要求：集成交換關(guān)系描述需求設(shè)計模型、生產(chǎn)制造模型、運維服務(wù)模型各階段數(shù)字模型集成交換流程，數(shù)據(jù)檢查要求，以及數(shù)據(jù)發(fā)送方及接收方的職責。為確保工業(yè)產(chǎn)品模型的權(quán)威性與一致性，全壽命周期間的數(shù)字模型間的集成交互關(guān)系主要包含正向傳遞和反饋迭代。5（三）主要依據(jù)本標準在編制過程中可能會參考借鑒以下標準：GB/T14213初始圖形交換規(guī)范GB/T16656.203工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達與交換第203部分：應(yīng)用協(xié)議：配置控制設(shè)計GB/T43441.1信息技術(shù)數(shù)字孿生第1部分：通用要求T/CPUMTAAAA工業(yè)數(shù)字孿生總體框架本標準的編制將嚴格按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求，參考借鑒數(shù)字孿生方面的相關(guān)國家標準、行業(yè)標準等，并考慮與已有法律法規(guī)、標準規(guī)范之間的協(xié)調(diào)性，與工業(yè)數(shù)字孿生系列其他標準之間的協(xié)調(diào)性和一致性。三、國外相關(guān)法律、法規(guī)和標準情況的說明美國從戰(zhàn)略規(guī)劃、應(yīng)用實踐、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等方面全方位布局數(shù)字孿生發(fā)展。一是“政產(chǎn)研”合力推動數(shù)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，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)勢體現(xiàn)在在三個方面：一是構(gòu)建了基于模型的系統(tǒng)工程方法論，通過統(tǒng)一語義和語法標準、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理模型，持續(xù)優(yōu)化數(shù)字孿生精度。德國立足標準制定基礎(chǔ)優(yōu)勢，面向數(shù)字孿生打造了數(shù)據(jù)互聯(lián)、信息互通、模型互操作的標準體系（即管理殼理論），實現(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，提升物理實體在虛擬空間映射精準度。相較于美國更多開展“裝備級”數(shù)字孿生，德國具有西門子單點優(yōu)勢，是全球極少數(shù)能夠提供“工廠級”數(shù)字孿生的工業(yè)服務(wù)商。工業(yè)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(yè)軟件，涵蓋了產(chǎn)品生命周期管理（Teamcenter）、計算機輔助設(shè)計(NX)、電子設(shè)計自動化(Mentor)、事件仿真(Simcenter)、制造運營管理系統(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。四、我國有關(guān)現(xiàn)行法律、法規(guī)和其他強制性標準的關(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)字孿生人機交互效果，工業(yè)自動化企業(yè)華龍迅達構(gòu)建虛實聯(lián)動的煙草設(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)本標準在標準起草過程中，對標準中的技術(shù)內(nèi)容沒有發(fā)生重大分歧。6六、數(shù)據(jù)驗證本標準通過收集、整理當前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及數(shù)字孿生相關(guān)國內(nèi)外文獻10余篇，查閱相關(guān)現(xiàn)行國家、行業(yè)標準12項，并調(diào)研涉及工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用的7個行業(yè)，對標準進行了充分的試點驗證。1）術(shù)語和定義本部分在分析調(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，核實了規(guī)范性引用文件GB/T43441.1《信息