GBT 43064.2-2024 智能工厂建设导则　第2部分：虚拟工厂建设标准立项发展报告

智能工厂建设导则第2部分：虚拟工厂建设标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:GuidelinesforSmartFactoryConstruction–Part2:VirtualFactoryConstruction摘要随着新一代信息技术与制造业深度融合，智能工厂作为智能制造的重要载体，其建设与发展已成为推动我国制造业转型升级的关键路径。虚拟工厂作为智能工厂的核心组成部分，通过数字化建模、仿真分析与数据驱动，实现物理实体与虚拟模型的双向映射和实时交互，对于缩短工厂规划建设周期、优化生产运营过程、提升资源利用效率具有重要意义。然而，当前虚拟工厂建设缺乏统一的技术指导和实施规范，各企业在建设过程中存在概念理解不一、技术路径差异大、系统集成度低等突出问题。本报告围绕国家标准GB/T43064.2-2024《智能工厂建设导则第2部分：虚拟工厂建设》的立项背景、编制历程、核心技术内容及推广应用前景展开系统论述。该标准于2024年3月15日由国家标准化管理委员会正式发布，并于2024年10月1日起实施。标准确立了虚拟工厂建设的通用要求、系统架构、建设流程和分级要求，为各类制造企业开展虚拟工厂规划、设计、实施与运维提供了系统性的技术指引和规范依据。本报告旨在为相关企事业单位和标准化工作者提供全面深入的标准解读与参考。关键词：智能工厂；虚拟工厂；数字化转型；数字孪生；智能制造；标准化；工厂建设一、引言智能工厂建设是我国实施制造强国战略的核心内容之一。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出，要深入实施智能制造工程，建设智能工厂和数字化车间，推动制造业数字化转型。党的二十大报告进一步强调，要加快建设制造强国、网络强国、数字中国，促进数字经济和实体经济深度融合。在此背景下，虚拟工厂作为连接物理世界与数字世界的桥梁，正在成为智能工厂建设的核心基础设施和关键使能技术。然而，虚拟工厂建设涉及数字化建模、仿真分析、数据管理、系统集成等多个技术领域，具有较强的综合性和交叉性。国内尚无统一的虚拟工厂建设标准，导致各企业在实施过程中缺乏系统的方法论和技术路径指导，普遍存在"重硬件投入、轻软件建设"、"重局部优化、轻系统集成"、"重建设实施、轻运维管理"等问题。不同厂商提供的虚拟工厂解决方案在数据格式、接口协议、功能架构等方面互不兼容，造成"信息孤岛"和"数据烟囱"现象严重，制约了智能工厂整体效能的发挥。因此，制定统一的虚拟工厂建设标准，明确虚拟工厂的建设原则、架构框架、实施流程和评价方法，对于引导行业规范有序发展、促进系统互联互通、降低企业建设风险具有迫切的现实需求和重要的战略意义。二、标准立项背景与编制历程（一）立项背景1.政策驱动：自2015年国务院发布《中国制造2025》以来，国家相继出台了《智能制造发展规划（2016-2020年）》《"十四五"智能制造发展规划》《制造业数字化转型行动方案》等一系列政策文件，均将智能工厂建设作为重点任务予以部署。虚拟工厂作为智能工厂的重要组成部分，亟需标准规范予以支撑。2.产业需求：据工业和信息化部统计数据，截至2023年底，我国已培育建设数字化车间和智能工厂近万家，覆盖电子信息、装备制造、原材料、消费品等多个重点行业。但调研显示，超过60%的企业在虚拟工厂建设中遇到技术标准缺失、实施路径不清晰等问题，急需标准引导。3.技术基础：近年来，数字孪生、工业互联网、人工智能、高性能计算等技术的快速成熟，为虚拟工厂建设提供了坚实的技术支撑。相关技术的工程化应用已积累了丰富的实践经验，为标准编制奠定了良好基础。4.国际趋势：国际上，工业发达国家纷纷布局数字孪生和虚拟工厂相关标准。德国工业4.0参考架构模型（RAMI4.0）、美国工业互联网参考架构（IIRA）以及国际标准化组织ISO23247《数字孪生制造框架》等相继发布。为提升我国在该领域的国际竞争力和话语权，亟需建立自主的虚拟工厂建设标准体系。（二）编制历程GB/T43064.2-2024由中国机械工业联合会提出，全国智能制造标准化技术委员会（SAC/TC529）归口管理。标准编制工作于2020年12月正式启动，历经预研、立项、起草、征求意见、技术审查和报批等阶段，历时三年有余。编制过程中，起草组广泛调研了国内典型智能工厂和虚拟工厂建设案例，系统梳理了行业最佳实践和共性技术要求，多次组织行业专家、企业代表和科研机构进行研讨论证。标准草案先后经过两轮大规模征求意见，共收到来自制造业企业、系统集成商、科研院所、行业协会等各方反馈意见300余条，经逐条处理和充分论证后采纳或部分采纳200余条，确保了标准的科学性、适用性和协调性。2024年1月，全国智能制造标准化技术委员会组织召开标准审查会，专家组一致同意标准通过审查。2024年3月15日，国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）正式批准发布该标准，自2024年10月1日起实施。三、标准主要内容解读GB/T43064.2-2024《智能工厂建设导则第2部分：虚拟工厂建设》是《智能工厂建设导则》系列标准的重要组成部分。该系列标准从系统层面为智能工厂建设提供总体性、框架性技术指导。（一）标准定位与适用范围本标准定位为智能工厂建设系列标准中的指导性标准，为制造业企业开展虚拟工厂建设提供原则框架和通用指南。标准适用于指导制造业企业开展虚拟工厂的规划、设计、建设和运维等活动，也适用于从事虚拟工厂建设相关产品研发、系统集成和技术服务的企事业单位，以及开展虚拟工厂评估评价的第三方机构和行业组织。（二）核心理念标准确立了以下虚拟工厂建设的核心理念：1.物理与虚拟融合：强调虚拟工厂应以物理工厂为对象和基础，建立与物理实体一致的数字映射关系，实现物理空间与数字空间的深度融合和协同联动。2.数据驱动：以数据为关键生产要素，通过数据的采集、传输、存储、处理和分析，驱动虚拟工厂的建模、仿真、优化和决策全过程。3.全生命周期覆盖：覆盖工厂从规划设计、工程建设、运营优化到改造升级的全生命周期，实现各阶段虚拟模型的无缝衔接和持续演进。4.集成协同：注重虚拟工厂与企业资源计划（ERP）、制造执行系统（MES）、产品生命周期管理（PLM）等信息系统的集成，以及不同专业、不同层级虚拟模型之间的协同。（三）体系架构标准提出了虚拟工厂建设的体系架构，从纵向和横向两个维度进行了系统规划。纵向维度涵盖设备级、产线级、车间级和工厂级四个层级，各层级虚拟模型之间存在数据传递和向上聚合关系。横向维度涵盖物理工厂、虚拟工厂以及连接两者的数据交互层，通过数据采集与反向控制实现双向映射。在功能层面，标准将虚拟工厂划分为基础资源层、模型服务层和业务应用层。基础资源层提供计算、存储、网络等基础设施资源；模型服务层提供各类数字化模型的建模、管理和服务能力；业务应用层面向具体业务场景提供仿真验证、生产优化、人员培训、运维管理等应用功能。（四）建设流程标准将虚拟工厂建设划分为规划、设计、实施、运维四个主要阶段，各阶段环环相扣、逐步递进。规划阶段重点完成现状评估和建设目标设定，明确建设范围和需求；设计阶段确定总体技术方案，包含系统架构设计和详细模型设计；实施阶段开展数据采集与治理、模型开发与部署、系统集成与调试等工作；运维阶段涵盖模型的持续更新维护和系统运行监测与优化。（五）分级要求考虑到不同行业、不同规模企业在技术基础、资源投入和发展阶段上的差异，标准引入了虚拟工厂建设分级要求，将虚拟工厂建设水平划分为基础级、集成级和智能级三个等级。基础级实现关键设备的数字化建模和重点业务的仿真分析；集成级实现多源数据集成、多模型协同和模型与业务的系统集成；智能级实现模型驱动的自主优化和智能决策。（六）关键技术要素标准对虚拟工厂建设涉及的关键技术要素提出了明确要求，涵盖多源异构数据采集与治理、多尺度多学科建模（几何模型、物理模型、行为模型和规则模型）、模型验证与确认、仿真计算与优化求解、数字孪生交互与可视化等方面。四、主要参与单位介绍GB/T43064.2-2024的制定汇聚了国内智能制造领域的优势力量。标准起草单位包括中国电子技术标准化研究院、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、中国信息通信研究院等权威科研机构，以及中国航空工业集团有限公司、中国船舶集团有限公司等龙头制造企业和国内知名智能制造系统解决方案供应商。五、标准实施意义与预期效果GB/T43064.2-2024的发布实施，填补了我国在虚拟工厂建设领域国家标准缺失的空白，对推进智能制造走深向实、加快制造业数字化转型具有深远意义。在产业引导方面，标准为各类制造企业提供了清晰、统一、可操作的虚拟工厂建设方法论和参考框架，有助于企业把握建设重点、明确发展方向、规避投资风险。在互联互通方面，标准参照了ISO23247等国际标准的相关框架，有利于促进国内标准与国际标准的协调一致，推动不同系统、不同平台之间的互操作和数据交换。在推进新型工业化方面，标准通过引导虚拟工厂高水平和规范化建设，有助于提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平，为推进新型工业化提供有力支撑。预期标准实施后，将重点在以下几个方面发挥实效：一是引导企业按照统一架构和流程开展虚拟工厂建设，显著降低盲目建设和技术选型风险；二是推动不同系统之间的数据互联互通，有效打破信息孤岛；三是通过分级要求引导企业根据自身基础合理规划建设路径，按照基础级、集成级、智能级循序渐进，避免好高骛远、脱离实际；四是为行业标杆遴选和第三方评估提供评价依据。六、结论与展望GB/T43064.2-2024《智能工厂建设导则第2部分：虚拟工厂建设》作为智能工厂建设领域的一项重要基础性标准，系统提出了虚拟工厂建设的核心理念、体系架构、建设流程和分级要求，为各类制造企业开展虚拟工厂建设提供了科学、系统、可操作的技术指引。标准的发布标志着我国虚拟工厂建设进入了标准化、规范化发展的新阶段。参考文献[1]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T43064.2-2024智能工厂建设导则第2部分：虚拟工厂建设[S].北京:中国标准出版社,2024.[2]工业和信息化部,国家发展和改革委员会,教育部,等."十四五"智能制造发展规划[Z].2021.[3]工业和信息化部.制造业数字化转型行动方案[Z].2023.[4]国家制造强国建设战略咨询委员会.中国制造2025蓝皮书（2023）[M].北京:电