GB-T 47691-2026《工业数字孪生系统建设实施指南》

1工业数字孪生系统建设实施指南1范围本文件提供了工业数字孪生系统建设中实施路径、实施范围、实施目标及分级的指导，给出了实施过程中涉及的技术、管理、成效等核心要素，以及各阶段的具体要求等信息。第三方机构提供工业数字孪生系统的咨询评估、建设实施服务。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，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。管理要素managementelement影响工业数字孪生系统实施应用目标达成及产生成效的制度体系、人力资源、资金投入、保障能力等管理因素。成效要素performanceelem实施就绪度评估implementationreadinessassessment由拟建设实施工业数字孪生系统的主体或由其委托的第三方，针对为建设实施工业数字孪生系统所做的技术、管理等方面准备及资源投入是否能够支撑系统实施目标实现的综合性评估活动。应用成熟度评估applicationmaturityassessment由工业数字孪生系统实施应用主体或由其委托的第三方，针对工业数字孪生系统应用而为企业带2来的竞争力提升、社会经济效益提高等应用成效等方面的综合性评估活动。4总则4.1实施路径根据工业数字孪生系统的建设实施目的，确定系统的实施范围，分级确定实施目标。在系统的策划、实施、应用、改进等四个阶段，围绕技术、管理、成效等要素开展活动并适时开展实施就绪度、系统服务商能力、应用成熟度评估，分析确定存在的瓶颈短板，按照PDCA(Plan-Do-Check-Action,计划-执行-评估-改进)循环推动系统不断改进提升，促进工业数字孪生系统应用不断深化，为系统实施应用主体带来可持续、稳定递增的价值见图1。实施就绪实施就绪度评估自治级要素应用建设实施活动图1工业数字孪生系统建设实施路径4.2实施范围根据系统建设实施目的，按照系统的功能要求和应用领域，工业数字孪生系统的实施范围如下。a)设备域。设备级工业数字孪生系统应用于单一生产设备，映射该设备上一个或多个功能。b)产线域。产线级工业数字孪生系统应用于单一生产线，映射该生产线上一个或多个功能。c)车间域。车间级工业数字孪生系统应用于单一车间，能够覆盖车间的主要功能，映射该车间的一项或多项业务功能。3根据对工业数字孪生系统的功能要求和影响范围，不同实施范围之间的覆盖和包含关系如图2所示。车间域产线域设备域图2工业数字孪生系统建设实施范围示意图4.3实施目标及分级工业数字孪生系统实施目标是指系统建设实施主体基于业务需求和技术可行性，在指定实施范围内通过构建并部署能够实现物理实体与虚拟模型动态映射、实时交互、仿真优化及智能决策的数字化系统，在策划阶段确立的实施后预期效果。工业数字孪生系统投入应用后应对实施后效果开展应用成熟度评估，根据评估结果分级判定工业数字孪生系统实施目标达成情况。系统应用成熟度划分为五级，具体如下。a)初始级。已经具备一定数字化、网络化基础，刚开展或计划开展设备及基础设施的信息化改造，但还没有开始建设实施工业数字孪生系统，或者工业数字孪生系统正在建设实施中，还未能真正地发挥作用。b)基本级。系统建设实施主体实施数字孪生系统实现核心价值的起点。已经具备必要的数字化、网络化、智能化基础，能够较好地支撑数字孪生系统的实施应用。对系统实施范围完成建模，数字孪生系统能够对系统实施范围进行实时监测和采集，能够支持控制逻辑的几何运动学仿真分析，并能够以适当的方式进行可视化展示，能够支撑该实施范围的业务。c)优化级。系统建设实施主体实施数字孪生系统的进阶阶段。在达到基本级基础上，实施应用的数字孪生系统中能够有效支撑业务活动，对于系统实施范围的模型融入了行业和领域知识，建立了机理模型及信息模型，具备实现物理实体与虚拟空间中数字孪生体相互映射、实现虚实同步的能力，可以对运行状态进行识别，开展运行优化和仿真预测，能够有效支撑系统实施范围的业务。e)自治级。企业实施数字孪生系统应用的最高水平。在达到智能级基础上，实施应用的数字孪生系统能够针对业务具体问题，基于系统智能分析决策能力建立起完整的反馈策略体系，在无外界干预或少干预情况下实现自治运行，自主生成决策和控制指令，能够高效地支撑系统实施范围的业务并显著增强系统建设实施主体竞争力。4.4实施要素工业数字孪生系统建设实施要素主要包括技术要素、管理要素、成效要素。技术要素和管理要素的不同配置及相互作用情况，将影响工业数字孪生系统建设实施成效，三者逻辑关系见图3,各实施范围下实施要素要点按照附录A进行确定。社会经济效益成效要素人力资源资金投入保障能力人力资源管理要素图3工业数字孪生系统实施要素5要素内容5.1技术要素影响工业数字孪生系统模型的主要要素如下。a)模型保真度。系统模型属性满足系统实施应用需求的情况，模型属性包括不限于模型的几何b)模型适配性。系统模型通过更新参数适配系统实施应用需求的情况，更新范围包括不限于几c)模型接口。系统模型的数据接口、控制接口满足系统实施应用需求的情况。d)模型通用性。系统模型及接口标准化、可复用情况。e)模型编码。系统按照分级分类管理原则为模型进行编码统一管理的情况。f)其他模型相关的技术要素。影响工业数字孪生系统控制的主要要素如下。b)虚实同步。系统根据外界环境变化情况，及时对系统模型以及控制算法参数进行更新优化，保障系统不受外界干扰保持稳定可靠运行，满足系统实施应用需求的情况。c)其他控制相关的技术要素。5影响工业数字孪生系统连接的主要要素如下。a)网络互联。系统支持的网络接入方式，以及支持的网络覆盖范围、网络带宽等满足系统应用实施需求的情况。b)接口集成。系统兼容不同协议，支持不同接口集成的情况。d)其他连接相关的技术要素。a)数据处理。系统支持的数据获取、验证、保障数据质量的能力，以及对数据进行分析挖掘的能力满足系统应用实施需求的情况。c)其他数据相关的技术要素。影响工业数字孪生系统应用的主要要素如下。d)其他应用相关的数据要素。5.1.6交互影响工业数字孪生系统交互的主要要素如下。b)多维度交互。系统支持多种类型信息输入和反馈的能力满足系统实施应用需求的情况。c)其他交互相关的技术要素。影响工业数字孪生系统安全的主要要素如下。a)网络和设施设备安全。系统的网络安全防护措施，包括不限于防病毒软件、网络防火墙、访问控制、数据传输安全保障措施等；设备设施防盗防毁、防电磁干扰、防电磁泄漏等安全防护措施以及冗余备份设置等满足系统安全稳定运行需求的情况。b)信息系统及信息资源安全。系统的信息资源安全防护体系满足系统安全稳定运行需求的情况。6c)其他安全相关的技术要素。5.2管理要素5.2.1制度体系影响工业数字孪生系统建设实施的制度体系相关的要素主要包括以下内容。a)管理制度。系统建设实施主体建立并运行的管理制度体系满足工业数字孪生系统策划、实施、应用需求情况，管理制度体系包括不限于信息系统规划、实施、运行相关管理制度。b)标准规范。系统建设实施主体制定或采用的信息系统相关标准满足工业数字孪生系统策划、实施、应用需求情况，标准规范包括不限于信息系统实施、运行相关标准规范。c)其他制度体系相关的管理要素。5.2.2人力资源影响工业数字孪生系统建设实施的人力资源相关的要素主要包括以下内容。a)人才队伍。系统建设实施主体的管理人员、生产技术人员、操作人员的数量、技能水平等满足系统实施应用需求的情况。b)组织机构。系统建设实施主体的主责部门、主责领导设置满足系统策划、实施、应用需求的情况。c)其他人力资源相关的管理要素。影响工业数字孪生系统建设实施的资金投入相关的要素主要包括以下内容。a)建设实施资金投入。系统建设实施主体关于工业数字孪生系统策划、实施、应用的资金投入情况，包括不限于资金保障制度、立项、拨付等情况。c)其他资金投入相关的管理要素。5.2.4保障能力影响工业数字孪生系统建设实施的保障能力相关的要素主要包括以下内容。a)建设实施保障。系统建设实施主体关于工业数字孪生系统策划、实施、应用的保障人员设置、部门间沟通机制设置满足系统实施应用需求的情况。b)运行维护保障。系统建设实施主体关于工业数字孪生系统运行、维护的管理制度体系设置、操作人员和维护人员设置满足系统实施应用需求的情况。c)其他保障能力相关的管理要素。5.3成效要素5.3.1竞争力影响为工业数字孪生系统为建设实施主体带来竞争力提升的相关因素主要包括以下内容。c)质量与客户满意度。系统的实施应用促进产品合格率提升、合同兑现率提高、客户变更响应速度提升等情况。7d)其他竞争力相关的成效要素。5.3.2社会经济效益影响为工业数字孪生系统为建设实施主体带来社会经济效益的相关因素主要包括以下内容。a)降本增效。系统的实施应用促进产品设计、生产制造、仓储运输、产品销售成本下降，以及促进销售收入、数量增加等情况。c)安全生产。系统的实施应用促进安全生产事故下降的情况。d)其他社会经济效益相关的成效要素。6建设实施过程6.1.1确定实施范围宜按照4.2明确工业数字孪生系统实施并发挥作用的主要范围。6.1.2明确实施目标宜按照4.3明确工业数字孪生系统实施目标，确定最终能达到的效果。6.1.3制定实施方案6.1.4确定资源需求围绕工业数字孪生系统能够达到实施应用目的，明确各类要素提供的技术和管理资源的最小集合，并确定各项资源需求时间、内容、数量等。资源需求包括不限于以下内容：a)制度体系；b)人力资源；d)技术；e)其他系统建设实施所需资源。6.1.5制定建设实施计划a)任务内容；b)任务目标；c)任务时间节点；d)任务分工；8e)风险控制方案；f)其他建设实施前需要明确的内容。6.1.6评估实施就绪情况工业数字孪生系统建设实施主体在策划准备过程中，对系统实施就绪程度进行多轮次评估，确保已经具备必要的建设实施基础。系统实施就绪程度评估时，可根据系统实施范围和实施目标，围绕技术要素、管理要素进行评估，确定系统建设实施准备就绪水平，分析发现存在瓶颈短板并改进完善，保障能够按照计划稳定建设实施。6.2实施6.2.1确定系统服务商工业数字孪生系统建设实施主体宜按照GB/T47693—2026优选合适的系统服务商。6.2.2开展建设实施活动工业数字孪生系统建设实施主体根据实施方案开展系统建设实施工作，依据建设实施计划进行系统技术要素、管理要素的开发部署及系统试运行，宜采用科学、成熟项目管理方法对建设实施全过程进行跟踪和监督，确保按照建设实施计划稳步推进并达到系统建设实施目标。6.3.1建立运行维护机制工业数字孪生系统建设实施主体围绕系统正常稳定运行需求，建立实施运行维护制度，投入足够运行维护所需资源，主要包括不限于：a)运行维护人才；a)运行维护资金；b)运行维护所需的软硬件工具；c)其他运行维护所需要素。6.3.2评估应用成熟度在工业数字孪生系统正式投入应用后，系统建设实施主体宜根据外界环境变化定期围绕系统技术要素、管理要素、成效要素评估系统应用带来的竞争力提升、社会经济效益提高等成效，并与系统建设实施目标进行对标，分析存在的瓶颈短板。应用成熟度结果将作为下一步改进提升的重要输入。随着工业数字孪生系统实施应用持续深入，系统建设实施主体根据外部环境变化及系统建设实施主体需求变化，及时识别改进时机，将系统应用成熟度分析结果、系统建设实施目的等作为系统改进的重要输入，按6.1～6.3开展系统改进或新系统的策划、实施、应用。D(规范性)工业数字孪生系统实施要点A.1技术要素技术要素见表A.1～表A.7。实施要点设备模型的几何尺寸、物理特性；c)设备数字孪生系统关于生产线模型的几何尺寸、物理特性；局及设备机理模型；c)产线数字孪生系统关于生产线加工工艺流程车间模型的几何尺寸、物理特性；车间模型中产线布局c)车间数字孪生系统关于车间模型的加工流程d)车间数字孪生系统关于车间模型的物流和信息型或服务；或服务；c)工厂数字孪生系统关于服务；d)工厂数字孪生系统关于机理模型或服务于产业链上工厂的信息流模型或服务；实施要点行适配；线模型通过更新参数进行适配；新参数进行适配；c)产线数字孪生系统对产线加工工艺模型通过更间模型参数化通过更新参数进行适配；间物流、信息流设备模型通过更新参数进行新参数进行适配；过更新参数进行适配；新参数进行适配；理模型通过更新参数进型通过更新参数进行模型接口a)设备模型传感接口；b)设备模型控制接口接口传感接口；的控制接口的传感接口；控制接口接口a)设备模型格式标准化；b)设备模型接口标准化；c)设备模型可复用c)产线上的设备模型间d)产线模型可复用线模型标准化；c)车间中产线和设备模型间兼容性；d)车间模型可复用型标准化；型接口标准化；部门等模型间兼容性；d)工厂模型可复用口标准化；复用实施要点a)模型按照分级分类编号；实施要点闭环控制a)设备数字孪生系统对加线模型进行更新、修正的算法模型；工工艺流程模型进行更法模型需求；的算法模型；程模型、物流和信息流算法模型法模型；运行数据对工厂和车间模型进行更新、修正算法模型；型、各业务部门工作机制算法模型；统运行数据对产业链信息流和物流模型进行更新、修正的算法模型；c)根据产业链数字孪生系二实施要点同步设备模型状态；备运行及时优化控制；c)当外界环境出现噪声、等干扰因素时，系统能c)产线模型中的设备模型他设备模型数据及时更新状态；d)当外界环境出现噪声、等干扰因素时，系统能间状态发生变化时及时同步车间模型状态；对车间生产运行及时优化控制；或其他产线、设备模型数据及时更新状态；d)当外界环境出现噪声、够保持稳定运行厂生产运行经营及时优化控制；c)工厂中的车间、生产线、业务部门等模型根据工厂模型或其他车间、业数据及时更新状态；d)当外界环境出现噪声、等干扰因素时，系统能现及时同步产业链协作模型状态；数据对工厂生产经营及时优化控制；据缺失或异常等干扰因实施要点网络互联a)网络覆盖范围；b)网络服务带宽；a)网络覆盖范围；b)网络服务带宽；c)产线内各设备、系统间a)覆盖范围；b)网络服务带宽；a)网络覆盖范围；b)网络服务带宽；a)网络覆盖范围；b)网络服务带宽；实施要点a)兼容多种协议，能够实现不同协议间转换；a)系统边缘计算接入能力；实施要点a)数据获取能力；据质量的能力；c)对设备数字孪生系统的数据进行分析挖掘a)数据获取能力；据质量的能力；c)对产线数字孪生系统的数据进行分析挖掘a)数据获取能力；据质量的能力；c)对车间数字孪生系统的数据进行分析挖掘a)数据获取能力；据质量的能力；c)对工厂数字孪生系统的数据进行分析挖掘a)数据获取能力；质量的能力；的数据进行分析挖掘他系统间数据集成；b)设备数据交换统一编码；他系统间数据集成；b)设备数据交换统一编码；他系统间数据集成；b)设备数据交换统一编码；他系统间数据集成；b)设备数据交换统一编码；a)产业链数字孪生系统与其他系统间数据集成；b)设备数据交换统一编码；品二实施要点的功能；行验证和优化应用线上各设备运行参数进行分析、验证、优化的行验证和优化应用程进行验证和优化；运行数据对车间物流和信息流流动过程进行验产计划、采购计划进行分析、验证、优化；流和信息流进行验证、运行数据对各业务部门工作机理进行验证和a)基于产业链数字孪生系证、优化；证和优化；c)基于产业链数字孪生系链采购计划进行验证、智能预测产过程的分析和预测功能；能预测和对比采用不同参数设定方案时未来设产过程中状态，以及物流、信息流状态参数进能预测和对比采用不同参数设定方案时未来产产过程的状态参数，以及物流、信息流状态参能预测和对比采用不同参数设定方案时未来车间、生产线生产过程数配送计划、交付计划执行情况进行分析和预测的功能；能预测和对比采用不同参数设定方案时未来工产线的生产经营过程数据功能a)基于产业链数字孪生系行情况进行分析和预测功能应用；能预测和对比采用不同参数设定方案时未来供据功能应用实施要点运行数据，根据不同目标策略制定并提供设备参数设定方案；运行数据，根据不同目标策略制定并提供产线参数设定方案；运行数据，根据不同目标策略制定并提供车间流配送计划等方案；等不同备选方案运行数据，根据不同目标策略制定并提供工厂生产计划、物料采购计a)基于供应链数字孪生系标策略制定并提供供应链上各工厂物流配送计计划等方案；并提供供应链上各工厂的生产计划、物料采购二二实施要点a)可视化展示产线和产线上各设备加工过程；行过程；配送过程；定制a)可视化展示工厂生产制造过程；送和信息流流转过程；定制业协同过程；定制实施要点多维度交互多种信息输入方式；多种信息反馈方式多种信息输入方式；多种信息反馈方式多种信息输入方式；多种信息反馈方式多种信息输入方式；多种信息反馈方式持多种信息输入方式；实施要点网络和设施泄漏等防护措施；据传输安全保障等防护措施；了冗余备份息资源安全信息资源灾备体系；全所需的管理体系信息资源灾备体系；需的安全管理体系信息资源灾备体系；需的安全管理体系信息资源灾备体系；需的安全管理