工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)設(shè)備數(shù)字孿生模型體系結(jié)構(gòu)（征求意見稿）目 次前言 III范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型總體框架 1基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型體系 2角色視圖 2功能視圖 2應(yīng)用視圖 3維度視圖 3層次視圖 4工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)設(shè)備數(shù)字孿生模型體系的支撐作用 4參考文獻(xiàn) 5IPAGEPAGE1PAGEPAGE2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)設(shè)備數(shù)字孿生模型體系結(jié)構(gòu)范圍本文件規(guī)定了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生的模型體系總體結(jié)構(gòu)框架，該結(jié)構(gòu)包含由本文件適用于基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開展設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)過程的數(shù)字孿生模型體系結(jié)構(gòu)的頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)。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/T23021—2022信息化和工業(yè)化融合管理體系設(shè)備管理能力成熟度評(píng)價(jià)術(shù)語和定義GB/T23000—2017及GB/T23021—2022界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1設(shè)備數(shù)字孿生digitaltwinsforproductionequipment通過充分利用歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多維度過程，實(shí)現(xiàn)物理系統(tǒng)向虛擬空間數(shù)字化模型的映射，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備精準(zhǔn)的模型化描述。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型總體框架基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型總體框架見圖1，主要由包含角色視圖、應(yīng)用視圖、功能視圖、維度視圖與層次視圖五項(xiàng)視圖在內(nèi)的設(shè)備數(shù)字孿生模型體系，以及起到模型匯聚、連接、交互、配置等支持作用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)組成。圖1基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型體系總體框架基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型體系角色視圖基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型的角色視圖主要從模型開發(fā)者、管理者與使用者等角色進(jìn)行模型構(gòu)建、管理與應(yīng)用等方面的功能進(jìn)行闡述，主要包括：開發(fā)者：通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)分析設(shè)備模型構(gòu)建需求、要求、標(biāo)準(zhǔn)與模型應(yīng)用環(huán)境，可進(jìn)行設(shè)備數(shù)字孿生模型工具的部署與構(gòu)建，不斷豐富模型庫以滿足更多模型構(gòu)建與應(yīng)用過程；管理者：通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)有效管理并利用設(shè)備數(shù)字孿生模型的視圖、函數(shù)等，可對(duì)已開發(fā)完成的數(shù)字孿生模型進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、測(cè)試與運(yùn)維等工作，確保模型應(yīng)用過程的有效性；使用者：通過對(duì)已有設(shè)備數(shù)字孿生模型庫中模型功能與實(shí)際需求的有效對(duì)接，可有效利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)模型的調(diào)用與匹配，從而提高模型利用效率。功能視圖基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型的功能視圖主要從設(shè)備對(duì)物理實(shí)體的描述、設(shè)計(jì)、診斷、預(yù)測(cè)、優(yōu)化、控制、反饋等方面的功能進(jìn)行闡述，主要包括：設(shè)計(jì)：通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘分析與統(tǒng)一建模，分析并抽取設(shè)計(jì)需求，在面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)過程中對(duì)設(shè)計(jì)全流程進(jìn)行抽象、繼承、封裝等操作，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的形象化表述，以提高設(shè)備應(yīng)用成效；診斷：基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)數(shù)據(jù)建模服務(wù)建立設(shè)備故障特征庫與維修知識(shí)庫，可有效支撐開展設(shè)備故障辨識(shí)、診斷、定位和隔離等工作，以提高設(shè)備維修維護(hù)效率；預(yù)測(cè)：通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開展數(shù)據(jù)采集與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，采集并分析設(shè)備特征信息、歷史故障數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，可分析并挖掘數(shù)據(jù)相關(guān)關(guān)系，開展設(shè)備壽命預(yù)測(cè)、故障預(yù)警等工作，以降低設(shè)備故障損失；優(yōu)化：通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)高效分析設(shè)備使用目標(biāo)、環(huán)境約束及資源狀況，開展數(shù)據(jù)優(yōu)化模型的智能調(diào)度，可實(shí)現(xiàn)功能、特征、屬性與資源的最佳配置，以有效提升設(shè)備的綜合利用效率；控制：通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)大數(shù)據(jù)挖掘與分析服務(wù)有效分析設(shè)備控制參數(shù)、全流程管控的過程、系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行過程中的進(jìn)度、質(zhì)量、成本等要素的智能管控，以提高設(shè)備管理成效；應(yīng)用視圖基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型的應(yīng)用視圖主要從設(shè)備的需求規(guī)劃、選型購置、安裝調(diào)試、運(yùn)行管理、維修維護(hù)、改造報(bào)廢等設(shè)備全生命周期各個(gè)階段進(jìn)行闡述，主要包括：需求規(guī)劃：根據(jù)企業(yè)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和實(shí)際需求，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建立需求池、資源池，開展設(shè)備功能與性能需求分析、可行性分析、效益分析、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)等工作，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)備需求匹配設(shè)計(jì)，有效提升需求規(guī)劃效益；選型購置：根據(jù)企業(yè)需求規(guī)劃成果，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)廣泛繪制多源供應(yīng)數(shù)據(jù)，可進(jìn)行設(shè)備選型評(píng)價(jià)、需求匹配與采購優(yōu)化等工作，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備選購與規(guī)劃，確保所購置設(shè)備的適宜性、可靠性和充分性；安裝調(diào)試：根據(jù)企業(yè)所采購配置的設(shè)備硬件實(shí)體與相關(guān)需求，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建立設(shè)備安裝調(diào)試方法庫與知識(shí)庫，可開展設(shè)備功能適配性檢驗(yàn)、性能測(cè)試、聯(lián)合調(diào)試分析等工作，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備組裝與調(diào)試，確保設(shè)備的正確安裝；運(yùn)行管理：根據(jù)企業(yè)的設(shè)備運(yùn)行特征數(shù)據(jù)，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能預(yù)測(cè)預(yù)警等服務(wù)，可開展設(shè)備運(yùn)作過程控制、排程優(yōu)化、能耗優(yōu)化、安全預(yù)警等工作，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、調(diào)度排產(chǎn)、能耗管理、安全管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正常高效運(yùn)轉(zhuǎn)；維修維護(hù)：根據(jù)企業(yè)設(shè)備故障特征數(shù)據(jù)、歷史信息等，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建立故障模式知識(shí)庫，可開展設(shè)備故障分析預(yù)測(cè)、備品備件庫存分析、維修方案優(yōu)化等工作，實(shí)現(xiàn)知識(shí)沉淀復(fù)用，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)和故障診斷處理，降低設(shè)備維修維護(hù)成本；改造報(bào)廢：根據(jù)企業(yè)改造報(bào)廢相關(guān)需求，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備全要素連接，可開展設(shè)備改造方案優(yōu)化、壽命預(yù)測(cè)與回收利用等相關(guān)工作，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備報(bào)廢高效處置和循環(huán)再利用。維度視圖本體模型：主要指設(shè)備各項(xiàng)屬性概念信息及其相互之間關(guān)系的概念化、形式化的抽象表達(dá)，在利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)維過程中均有應(yīng)用；機(jī)理模型：根據(jù)設(shè)備運(yùn)動(dòng)過程的運(yùn)行規(guī)則、技術(shù)過程、工作原理等知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、訣竅，利用物理、化學(xué)、材料、機(jī)械、電子等學(xué)科理論和工程技術(shù)構(gòu)建形成的，能夠客觀反映對(duì)象運(yùn)行規(guī)律、精準(zhǔn)描述運(yùn)行原理的模型，在利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)維過程中均有應(yīng)用；知識(shí)模型：指將設(shè)備相關(guān)的工業(yè)知識(shí)、專家經(jīng)驗(yàn)、技能訣竅等進(jìn)行挖掘分析、總結(jié)提煉形成的模型，是對(duì)設(shè)備相關(guān)知識(shí)的形式化、結(jié)構(gòu)化和體系化的抽象，在利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)維過程中均有應(yīng)用；幾何模型：綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及軟件工程等學(xué)科理論，構(gòu)建形成的具有設(shè)備幾何尺寸、材料屬性、組成結(jié)構(gòu)等信息的模型，在利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)維過程中均有應(yīng)用；通信模型：綜合運(yùn)用工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)等各類信息通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備各項(xiàng)屬性的語義表達(dá)、數(shù)據(jù)傳輸和信息交互的模型，主要應(yīng)用于利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備的生產(chǎn)與運(yùn)維過程；數(shù)據(jù)模型：基于設(shè)備采集得到的特征數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)構(gòu)建形成的，組成機(jī)理和運(yùn)行規(guī)律無法被解釋、認(rèn)知，但能夠依靠數(shù)據(jù)和算法發(fā)現(xiàn)規(guī)律與態(tài)勢(shì)、解決復(fù)雜工業(yè)問題的數(shù)據(jù)模型，主要應(yīng)用于利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備的運(yùn)維過程；管理模型：主要圍繞設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)維等各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行管理業(yè)務(wù)信息資源的定義、描述和關(guān)聯(lián)，包含對(duì)象屬性定義、方法組件、數(shù)據(jù)格式等要素的模型。層次視圖基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型的層次視圖主要從設(shè)備的零件、組件、部件、整機(jī)和生產(chǎn)系統(tǒng)等各個(gè)層次進(jìn)行闡述，主要包括：零件模型：描述設(shè)備組成、裝配的最小單元的零件信息、機(jī)理、性質(zhì)、特征的模型；組件模型：描述設(shè)備零件間的組合需求、原理，以及各組件間的相關(guān)關(guān)系的模型；部件模型：描述設(shè)備組件間組合需求、原理，以及各部件間的相關(guān)關(guān)系的模型；整機(jī)模型：描述設(shè)備部件間組合需求、原理，以及設(shè)備的屬性、規(guī)格、型號(hào)等信息的模型；生產(chǎn)系統(tǒng)模型：描述設(shè)備間組合需求、原理，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)整體組成、運(yùn)作、管理的抽象化描述的模型。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)設(shè)備數(shù)字孿生模型體系的支撐作用基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備數(shù)字孿生模型體系結(jié)構(gòu)中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的作用包括但不限于模型匯聚、模型連接、模型交互、模型配置等。模型匯聚：基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可廣泛匯聚供應(yīng)鏈上下游設(shè)備數(shù)字孿生模型資源，構(gòu)建設(shè)備數(shù)字孿生模型庫，為實(shí)現(xiàn)模型的共享集成與融合應(yīng)