TCSNAME 155-2025 沿海内河船船舶智能设备虚实融合测试方法

ICS47.020.60CCS

U61团 体 标 准T/CSNAME155—2025沿海内河船舶智能设备虚实融合测试方法Virtual-realfusiontestingmethodforintelligentequipmentofcoastalandinlandwaterwayvessels2025-12-31发布 2026-03-31实施中国造船工程学会 发布T/CSNAME155—2025T/CSNAME155—2025II前 言本文件按照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。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会提出。本文件由中国造船工程学会归口。胡彬彬、李强、吴诗寒、杜明雅。T/CSNAME155—2025T/CSNAME155—2025PAGEPAGE2沿海内河船舶智能设备虚实融合测试方法范围对象、测试体系架构、测试准备、测试流程和测试数据管理。测试阶段、运行阶段。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T26100—2010机械产品数字样机通用要求GB/T36457—2018复杂产品虚拟样机建模方法GB/T42383.5—2023智能制造网络协同设计第5部分：多学科协同仿真T/CSNAME146—2025沿海内河船舶智能设备与系统标准指南术语和定义GB/T26100—2010、GB/T36457—2018和GB/T42383.5—2023界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1数字样机 digitalmock-up，DMU对机械产品整机或具有独立功能的子系统的数字化描述,这种描述不仅反映了产品对象的几何属性,还至少在某一领域反映了产品对象的功能和性能。3.2虚拟试验 virtualtesting基于数字样机技术，通过定义边界条件对目标系统进行仿真计算，得到对应不同工况的试验结果。3.3虚实融合测试 virtual-realfusiontesting通过模拟、仿真和实际测试相结合，验证和评估设备性能、可靠性和安全性的测试技术。3.4多学科协同仿真multidisciplinarycollaborativesimulation根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相关关系的基础上，建立能描述系统结构或行为专业的协同仿真分析。3.5模型在环model-in-the-loop（如数字样机模型环仿真测试，实现在虚拟仿真环境中对特定模型或系统进行测试和评估。3.6硬件在环hardware-in-the-loop3.7数字孪生digitaltwin通过数据驱动的虚拟模型，对物理实体（如设备、系统、流程）的全生命周期进行实时映射、仿真优化的闭环赋能。测试目的证，测试方法能够服务于产品方案论证、研发设计流程，以提高产品设计效率，降低测试成本。测试对象T/CSNAME146—2025中3.1所定义的智能设备。测试体系架构测试体系架构图典型虚实融合测试体系架构如图1所示。图1典型虚实融合测试体系架构硬件层虚实融合测试环境构建的硬件载体，针对不同的测试环境，对硬件的需求不同：中心；硬件在环，硬件需求为上位机（实物控制器、操作台）、实时仿真机、交换机等；（软件层虚拟模型库库应包括以下模型：基础数据模型，包含材料模型、三维几何模型、环境数据模型等；机械模型，通过对机械结构的力学建模，评估强度、刚度、疲劳寿命和振动特性等；流体模型，通过对流体机械及组件的力学建模，评估水动力、流速、对流散热等；特性；控制系统模型，通过对控制策略的建模，评估控制系统的动态特性、稳定性；故障模型，根据典型设备故障模式构建故障模型，将故障模型注入数字样机模拟故障行为。虚拟试验流程模板障场景等，为测试提供丰富的虚拟场景。虚拟测试管理系统对虚拟测试过程进行管理和控制，包括测试用例的创建、执行、结果记录等功能。接口层下接口类型：协议和数据格式等，以确保仿真平台能够正确地获取和处理被测系统的传感器数据和执行器控制信号；FMI（FunctionalMock-upInterface）标准，能够进行多学科仿真数据实时交互；工具与环境层流程搭建、数据分析及优化等，具体要求如下：理；对于多专业多学科的数字样机构建，支持多学科协同仿真，如机电液联合仿真；对于硬件在环的虚实融合测试，建模工具能够支持模型上传实时仿真机、模型调度等功能；对于数字孪生环境，建模工具能够满足可视化、实时通讯需求。平台层对于智能设备系统级别的虚实融合测试平台，应包含以下工具：边界条件，帮助测试人员快速生成有效的测试用例；设备的运行状态、测试数据的变化等，以便及时发现问题并进行处理；面的测试信息。测试准备测试需求分析通讯协议。设计输入确认制策略、边界条件等。数字样机构建根据不同专业学科领域，使用虚拟模型库构建相应功能、性能数字样机。需建立硬件-软件通信接口。边界条件确认试验人员或智能设备设计人员沟通确认。数字样机调试传输正确，包含数据格式、单位制等。测试流程测试流程虚实融合测试流程如图2所示。图2虚实融合测试流程工况确认虚实融合测试工况包含物理试验工况和关键工况。物理试验工况为进行数字样机可信度修正的工况，包含智能设备的物理试验数据。关键工况为测试智能设备功能和性能的工况，如额定工况、极限工况、满载工况等。明确虚实融合测试精度明确虚拟试验精度需求，包括各学科虚拟试验精度、系统虚拟试验精度需求。物理试验工况虚拟试验根据物理试验工况，在数字样机中设置相应的工况参数，包括模型约束、载荷条件、材料参数等。虚拟试验具体内容如下：7.57.4虚拟试验的工况覆盖率≥80%，工况覆盖率计算如公式（1）。 𝜂=𝜂𝑣················································································(1)𝜂0式中：𝜂——工况覆盖率；𝜂0——物理试验工况数；𝜂𝑣——物理试验工况对应的虚拟试验工况数。需评估工况覆盖率的情况如下：工况覆盖率体现完成情况；对于数字样机的修正，出现无法确保所有物理试验工况的虚拟试验都满足试验精度的情况下，会排除部分工况，通过工况覆盖率体现虚拟试验精度。提取虚拟试验结果数据，要求如下：情况，虚拟试验不完全枚举物理工况时，对工况参数偏差需说明；进行拟合、滤波等处理。试验误差判断将处理后的虚拟试验、物理试验数据根据公式（2），计算并统计各工况试验误差。

=1−|𝑑𝑣−𝑑0|·······································································(2)𝑑0式中：𝑒𝑣——虚拟试验精度；𝑑𝑣——虚拟试验数据；如果虚拟试验精度满足8.3中确认的测试精度要求，可根据8.7要求进行关键工况虚拟试验。如果虚拟试验精度不满足8.3中确认的测试精度要求，应根据8.6要求进行数字样机可信度修正并重新进行虚拟试验，直至满足测试精度要求。数字样机可信度修正数字样机可信度修正可通过调整参数方法具体如下：分析虚拟试验精度和影响精度的因素；参数、边界条件参数、个性化建模参数（如有限元网格划分方法、尺寸等）；要求，需要对数字样机进行简化或降阶处理。仿真模型需通过验证与确认，测试误差≤目标误差。不同专业领域的仿真模型的目标误差不同，建议结合专业发展、历史经验在需求分析时确认。关键工况虚拟试验利用已满足测试精度要求的数字样机，对关键工况进行虚拟试验，并记录试验结果。交付物虚实融合测试最终的交付物根据任务要求输出，一般包含以下内容：