【儀表網(wǎng) 行業(yè)標準】近日，由中國標準化研究院等單位起草，TC159(全國自動化系統(tǒng)與集成標準化技術委員會)歸口的國家標準計劃《自動化系統(tǒng)與集成 面向制造的數(shù)字孿生框架 第4部分：信息交換》征求意見稿已編制完成，現(xiàn)公開征求意見。
 

　　數(shù)字孿生是推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展實現(xiàn)工業(yè) 4.0 的先進使能技術和方法，廣受學術界、產(chǎn)業(yè)界關注。當前，全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展如火如荼，為數(shù)字孿生提供良好孵化床，各種應用場景加速落地，應用領域范圍不斷拓寬，無論是制造業(yè)、還是城市管理(智慧城市)等領域都是熱點。
 

　　據(jù)統(tǒng)計，截止目前共有來自美國、中國、德國等40多個國家，超過160家機構的500多位研究人員開展了數(shù)字孿生理論與應用研究，并有相關研究成果發(fā)表，同時西門子公司、特斯拉公司、ANSYS 公司、通用電氣公司等全球知名企業(yè)開展了數(shù)字孿生在相關領域的落地應用實踐。如在制造領域，以德國西門子公司為代表的企業(yè)研究了將數(shù)字孿生技術應用于產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)、制造、運營、服務、回收等全生命周期過程。國內北航數(shù)字孿生小組在2017年提出了數(shù)字孿生車間的概念，闡述了數(shù)字孿生車間的關鍵技術，探索了數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)、云計算、人機交互、信息物理系統(tǒng)等技術的關系，開展了數(shù)字孿生在設計、制造、服務領域的應用研究，并與國內 12 家單位共同發(fā)起了數(shù)字孿生會議。在航空航天領域，美國國家航空航天局(NASA)、洛克希德·馬丁公司、美國空軍研究實驗室等開展了數(shù)字孿生在飛行器結構優(yōu)化、狀態(tài)監(jiān)測、壽命預測與健康管理等方面的應用研究。在交通領域，特斯拉公司、DNVGL 船級社公司、SNC-蘭萬靈公司(SNC-LAVALIN)等研究了數(shù)字孿生在汽車、船舶、火車等領域的應用。此外，在電力、醫(yī)療、智慧城市等領域均有相關企業(yè)和科研單位開展數(shù)字孿生的應用。與此同時，國內北航數(shù)字孿生小組提出了數(shù)字孿生五維模型，并和相關企業(yè)共同探討了數(shù)字孿生五維模型在衛(wèi)星/空間通信網(wǎng)絡、船舶、車輛、發(fā)電廠、飛機、復雜機電裝備、立體倉庫、醫(yī)療、制造車間、智慧城市10個領域的落地應用探索。
 

　　我國國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦印發(fā)《關于推進“上云用數(shù)賦智”行動培育新經(jīng)濟發(fā)展實施方案》，工業(yè)和信息化部出臺《智能船舶標準體系建設指南( 征求意見)》，上海和雄安等地均在城市規(guī)劃中提出打造數(shù)字孿生城市。Gartner 連續(xù)3年將數(shù)字孿生列為未來十大戰(zhàn)略趨勢，Global Market Insights 預測數(shù)字孿生市場在2020—2026年將保持 30%多的穩(wěn)定增長，從目前的40多億美元增長到350多億美元。由此可見，發(fā)展工業(yè)數(shù)字孿生意義重大。然而，多年的數(shù)字孿生理論研究與應用實踐中，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：缺乏數(shù)字孿生相關術語、系統(tǒng)架構、相關模型、數(shù)據(jù)等標準的參考，導致不同用戶從不同的應用維度與技術需求層面出發(fā)，對數(shù)字孿生有不同的理解與認識，模型間、數(shù)據(jù)間、模型與數(shù)據(jù)間、系統(tǒng)間集成難、一致性差、兼容性低、互操作難等問題，從而造成數(shù)字孿生研究和落地應用過程中存在交流困難、集成困難、協(xié)作困難等問題；以上問題嚴重阻礙了數(shù)字孿生的進一步發(fā)展與落地應用，亟需相關標準的指導與參考。
 

　　本文件是《自動化系統(tǒng)與集成 面向制造的數(shù)字孿生框架》的第 4 部分，給出了參考體系結構中實體之間信息交換的技術要求。本文件等同采用ISO 23247-4:2021《自動化系統(tǒng)與集成 面向制造的數(shù)字孿生框架 第4部分：信息交換》。
 

　　本文件做了下列最小限度的編輯性改動：
 

　　——刪去了ISO前言和引言，按照我國國家標準規(guī)定重新起草了前言和引言；
 

　　——參考文獻的順序按我國國家標準規(guī)定重新進行了編排。
 

　　本文件規(guī)定了參考體系結構中實體之間信息交換的技術要求。包括用戶實體和數(shù)字孿生實體的用戶網(wǎng)絡要求、連接數(shù)字孿生實體內子實體的業(yè)務網(wǎng)絡要求、將設備通信實體連接到數(shù)字孿生實體和用戶實體的接入網(wǎng)絡要求、將設備通信實體與可觀測制造元素相連接的鄰近網(wǎng)絡要求。
 

　　本文件的主要技術內容包括：
 

　　——數(shù)字孿生參考模型的網(wǎng)絡視圖；
 

　　——用戶網(wǎng)絡中信息交換的要求；
 

　　——服務網(wǎng)絡中信息交換的要求；
 

　　——接入網(wǎng)絡中信息交換的要求；
 

　　——鄰近網(wǎng)絡中信息交換的要求；
 

　　——附錄 A 技術討論—制造用數(shù)字孿生框架的實施方案；
 

　　——附錄 B 動態(tài)調度使用案例；
 

　　——附錄 C 高級計量用例；
 

　　——附錄 D 材料移除操作優(yōu)化用例；
 

　　——附錄 E 增強型 G 代碼示例。
 

　　本文件的實施可支持創(chuàng)建可觀察制造元素的數(shù)字孿生，包括人員、設備、材料、制造過程、設施、環(huán)境、產(chǎn)品和支持文檔。數(shù)字孿生有助于檢測制造過程中的異常情況，以實現(xiàn)實時控制、預測性維護、過程內適應、大數(shù)據(jù)分析和機器學習等功能目標。數(shù)字孿生通過不斷更新相關的操作和環(huán)境數(shù)據(jù)來監(jiān)測其可觀測制造元素。通過數(shù)字孿生實現(xiàn)過程和執(zhí)行的可見性，進而增強制造運營和業(yè)務合作。