跨企业工业数字孪生平台技术规范编制说明

1一、工作简况（一）任务来源为扎实推进实施军民标准通用化工程，加强重点领域军民通用标准制定，中国和平利用军工技术协会结合工业互联网实际建设需求和当下发展趋势，于2023年2月15日提出了《工业互联网平台》系列团体标准编制计划并予以立项。本项团体标准为《工业数字孪生跨企业工业数字孪生平台技术规范》，计划编号为：T/CPUMT-P-2023014。本标准由中国和平利用军工技术协会提出并归口。本标准由电子科技大学为牵头单位的起草小组组织起草。（二）标准制订的目的工业数字孪生作为工业互联网数据驱动的智能优化闭环的核心使能技术，打通了数字空间和物理世界，为企业开展智能化升级提供了新型应用模式。近两年，国内外企业积极探索数字孪生在工业中的应用，在缩短产品研制周期、提高生产效益和设备运行效率等方面取得良好成效，展现了巨大的赋能潜力与广阔的推广前景。随着我国工业互联网创新发展战略深入实施，部分应用企业已基于工业互联网完成了数字化、网络化改造，少数头部企业渴望通过工业互联网开展智能化升级。数字孪生在工业研发、生产、运维全链条均发挥重要作用。在研发阶段，数字孪生能够通过虚拟调试加快推动产品研发低成本试错。在生产阶段，数字孪生能够构建实时联动的三维可视化工厂，提升工厂一体化管控水平。在运维阶段，数字孪生可以将仿真技术与大数据技术结合，不但能够知道工厂或设备“什么时候发生故障”，还能够了解“哪里发生了故障”，极大提升了运维的安全可靠性。2021年我国各部委和地方政府开始纷纷出台数字孪生相关政策文件。国家发改委“上云用数赋智”、科协“未来十大先进技术”、工信部“智能船舶标准”均将数字孪生列为未来发展关键技术，上海和海南在城市规划中也提出要打造数字孪生城市。在产业实践方面，我国多类主体均开展数字孪生探索，如恒力石化、中广核等流程行业应用企业积极构建三维数字化工厂，湃睿科技、摩尔软件等企业利用AR/VR提升数字孪生人机交互效果，工业自动化企业华龙迅达构建虚实联动的烟草设备数字孪生。但是目前在数字孪生方面除了在研的20221218-Z-604《自动化系统与集成工业数据数字孪生的可视化元素》标准外，没有相关标准针对工业数字孪生进行规范和引导。造成系统冲突、信息不流通、设备相互间的兼容性和通用性较差，造成资源浪费等问题，亟需制定相关标准进行规范和引导。2工业数字孪生总体框架工业数字孪生通用要求工业数字孪生开发运维通用要求工业数字孪生数据交换与接口要求工业数字孪生应用和服务规范工业数字孪生应用成熟度评估方法工业数字孪生工业互联网数据中心数字孪生技术规范跨企业工业数字孪生平台作为一种新型的协同平台，能够打破企业之间的数据孤岛，实现数据共享、资源整合和协同创新。它不仅能够提升企业内部的运营效率，还能够促进供应链上下游企业之间的协同合作，进而提升整个产业链的竞争力。然而，跨企业的特性也带来了数据标准化、安全性、隐私保护和合规性等方面的复杂挑战。本技术规范旨在为跨企业工业数字孪生平台的建设和运营提供系统化、标准化的指导。通过明确数据标准、应用标准、安全标准、合规要求和运维标准，本规范致力于为平台的互操作性、兼容性和一致性提供保障，从而推动跨企业数字孪生技术的广泛应用和深度发展。（三）主要工作过程（1）项目预研专家座谈会2023年8月30日，由中国和平利用军工技术协会主办，北京蓝象标准咨询服务有限公司承办的《工业数字孪生》系列团体标准预研研讨会在北京召开。中国和平利用军工技术协会标准化工作委员会副主任委员李锦程出席会议并点评，中国和平利用军工技术协会标准化工作委员会副主任委员乔华阳出席会议并致辞和总结。航空工业信息技术中心设计与制造工程部部长（一级技术专家）许鸿杰、中国标准化研究院原副院长（研究员）汤万金出席会议并点评。《工业数字孪生》系列团体标准主编单位及核心参编单位代表等30余人参加了本次会议。会议由中国和平利用军工技术协会标准化工作委员会高级工程师（北京蓝象标准咨询服务有限公司首席技术官）张德保主持。航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司代表介绍了企业在工业互联网平台应用方面的主要工作、标准化战略布局等情况，以及《工业数字孪生工业互联网数据中心数字孪生技术规范》标准的研制思路与核心内容。参会专家和代表重点围绕《工业数字孪生》系列团体标准的定位、核心内容、标准名称和范围展开了热烈的讨论，并研讨了系列标准之间的关系，认为该系列标准应该坚持需求牵引，急用先行，优先解决现有成熟场景的标准化问题，对数字孪生场景和模型做好研究，并在此基础上推进系列标准的研制。同时，该系列标准作为协会首批工业数字孪生领域的标准，应为后续标准研制留有开口，逐步对该系列标准进行扩展。3会后，标准研制组根据会议的建议和意见进行分析和研究，对标准草案进行相应修改与完善。（2）首次研讨会2024年7月2日，由中国和平利用军工技术协会主办、蓝象标准（北京）科技有限公司承办的《工业数字孪生》系列7项团体标准首次研讨会在北京召开。中国和平利用军工技术协会标准化工作委员会副主任委员乔华阳出席会议并致辞，公安部科技信息化局原党委书记、局长（研究员）厉剑出席会议并点评，标准主编单位、副主编单位、部分参编单位代表等30余人参加了本次会议。会议由中国和平利用军工技术协会标准化办公室技术负责人、蓝象标准（北京）科技有限公司首席技术官张德保主持。电子科技大学代表标准研制组对标准研制思路、核心内容进行了介绍。参会专家和代表重点围绕系列标准的统一协调性以及标准的名称、技术框架、性能指标、条款的陈述方式等方面展开了热烈的讨论。建议将标准名称改为《工业数字孪生跨企业工业数字孪生平台技术规范》。标准研制组根据会议的建议和意见进行分析和研究，会前和会上各单位和专家提出的3条修改建议进行了处理，并对标准草案进行了相应修改与完善，形成征求意见稿，报中国和平利用军工技术协会审批。（四）主要参加起草单位和工作组成员所做的工作本标准起草工作组由电子科技大学为牵头单位组成。起草组承担了标准起草的组织、标准文本的编制、重点企业意见征求、标准编制说明的撰写和内审等工作。二、标准编制原则和确定标准主要内容的依据（一）标准编写原则本标准按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。起草过程，充分考虑现有相关标准的统一和协调；标准的要求充分考虑了国内当前的行业技术水平，对草案内容进行多次征求意见和充分讨论。（二）主要内容本文件在《工业数字孪生总体框架》的架构基础上，通过物理层、资源层、数据层、服务层和应用层的分层设计，以及运营运维、安全要求和标准要求的纵向保障，对跨企业工业数字孪生平台的特性进一步展开描述。1）术语和定义在分析调研船舶、交通、石化、核工业、信息工业、航空工业、航天工业等领域的基础上，借鉴了GB/T43441.1《信息技术数字孪生第1部分：通用要求》标准中相关的术语定义，提出了跨企业平台、多因素认证的术语定义，T/CPUMTAAAA相关术语本标准适用，并在系列标准中做好统一。标准格式符合GB/T1.1相关规定。2）总体架构跨企业工业数字孪生平台技术规范旨在构建一个综合性的平台，使用数字化手段实现跨企业的协同和优化，更加专注于跨企业数据中心内的数字孪生技术，以确保高效的数据管理和计算资源分配。按照T/CPUMTAAAAA中的工业数字孪生总体框架，本文件通过物理层、资源层、数据层、服务层和应用层的分层设计，以及运营运维、安全要求和标准要求的纵向保障，构建了一个功能全面、性能优越、安全可靠的跨企业协同平台。该平台将推动工业数字化转型，提高企业间的协同效率和创新能力。4a)物理层：是跨企业工业数字孪生平台的基础，其跨企业特性主要体现在互操作性、数据共享和安全性等方面。b)资源层：负责管理和调度计算、存储和网络资源，其跨企业特性确保了不同企业能够高效、安全地共享和协同使用这些资源，包括资源共享与隔离、跨企业协同计算和资源安全等方面。c)数据层：负责数据的存储、管理、处理和共享，其跨企业特性确保了不同企业能够安全、高效地共享和处理数据，包括数据共享与隔离、跨企业数据处理和数据安全等方面。d)应用层：负责为用户提供各种应用服务和功能，其跨企业特性确保不同企业能够高效、安全地使用和协同应用，包括应用共享与定制、跨企业协同应用和应用安全等方面。e)运营运维：确保平台的稳定运行、性能优化和高效维护，其跨企业特性确保不同企业能够在共享平台的同时，享有高效、可靠的运维服务，包括多租户运维管理、跨企业监控与报警和自动化运维优化等方面。f)安全要求：确保不同企业的数据和操作在共享平台上的隐私性、完整性和可用性，包括数据安全、身份认证与访问控制和网络安全等方面。g)标准要求：确保平台的互操作性、兼容性和一致性。包括数据、应用和运维标准化等方面。（三）主要依据本标准在响应工业互联网相关政策法规，通过研究分析相关国家标准和行业标准，提出本项目的研制思路。主要参考引用以下标准：GB/T22239信息安全技术信息系统安全等级保护基本要求GB/T25069信息安全技术术语GB/T37721信息技术大数据分析系统功能要求GB/T37973信息安全技术大数据安全管理指南GB/T38666信息技术大数据工业应用参考架构GB/T38667信息技术大数据数据分类指南GB/T41723自动化系统与集成复杂产品数字孪生体系架构T/CAMETA001009.1工业数字孪生系统评估第1部分：总则T/CPUMTAAAAA工业数字孪生总体框架本标准除了要与国家法律、法规和国家标准、行业标准相协调的基础上，还将与工业互联网相关标准体系相协调。三、国外相关法律、法规和标准情况的说明美国从战略规划、应用实践、产业创新等方面全方位布局数字孪生发展。一是“政产研”合力推动数字孪生上升为国家战略。二是依托航空航天基础优势，探索形成了成熟的应用路径。三是供给侧企业加快技术创新，利用新一代信息技术优化数字孪生应用效果。美国数字孪生综合优势体现在在三个方面：一是构建了基于模型的系统工程方法论，通过统一语义和语法标准、给定系统集成路径，为数字孪生应用提供理论指导。二是拥有强大的仿真产业，ANSYS、MathWorks、Altair等企业为数字孪生应用提供基础建模工具。三是拥有丰富的应用数据和模型，空客、洛克希德马丁、特斯拉等应用在产品研制过程中积累了大5量机理模型，持续优化数字孪生精度。德国立足标准制定基础优势，面向数字孪生打造了数据互联、信息互通、模型互操作的标准体系（即管理壳理论），实现各类数字化资产（数据、信息、模型）之间的无缝集成融合，提升物理实体在虚拟空间映射精准度。相较于美国更多开展“装备级”数字孪生，德国具有西门子单点优势，是全球极少数能够提供“工厂级”数字孪生的工业服务商。工业自动化巨头西门子近10年花费100多亿美元收购了几乎全类工业软件，涵盖了产品生命周期管理（Teamcenter）、计算机辅助设计(NX)、电子设计自动化(Mentor)、事件仿真(Simcenter)、制造运营管理系统（Opcenter）等，并持续将各类工业软件集成至Mindsphere工业互联网平台。四、我国有关现行法律、法规和其他强制性标准的关系我国在理论研究方面，中国关于数字孪生思想的研究由来已久，1978年钱学森提出系统工程理论，由此开创国内学术界研究系统工程的先河。2004年，继美国提出数字孪生概念，中国科学院王飞跃聚焦解决复杂系统方法论，首次提出平行系统的概念，将系统工程与新一代信息技术结合；在产业实践方面，我国多类主体均开展数字孪生探索，如恒力石化、中广核等流程行业应用企业积极构建三维数字化工厂，湃睿科技、摩尔软件等企业利用AR/VR提升数字孪生人机交互效果，工业自动化企业华龙迅达构建虚实联动的烟草设备数字孪生。尽管我国多类主体探索数字孪生热情高涨，但产业实践大多数停留在简单的可视化和数据分析，与国外基于复杂机理建模的分析应用还存在一定差距。五、重大意见分歧的处理结果依据本标准在标准起草过程中，对标准中的技术内容没有发生重大分歧。六、数据验证本标准通过收集、整理当前工业互联网及数字孪生相关国内外文献10余篇，查阅相关现行国家、行业标准12项，并调研涉及工业数字孪生应用的7个行业，对标准进行了充分的试点验证。1）术语和定义本部分在分析调研船舶、交通、石化、核工业、信息工业、航空工业、航天工业等领域的基础上，借鉴了GB/T32919—2016《信息安全技术工业控制系统安全控制应用指南》、GB/T42021—2022《工业互联网总体网络架构》、GB/T42562—2023《工业互联网平台选型要求》、GB/T35295—2017《信息技术大数据术语》等标准中相关的术语定义，提出了跨企业平台和多因素认证的术语定义。标准格式符合GB/T1.1相关规定。2）总体架构和要求跨企业工业数字孪生平台对括物理层、资源层、数据层、服务层、应用层五个核心层面，以及运营运维、安全要求、标准要求三个贯穿始终的纵向要求进行了约束。通过重点对船舶、交通、石化、核工业、信息工业、航空工业、航天工业等领域主流