工业数字孪生数字模型与数据集成交换要求

1工业数字孪生数字模型与数据集成交换要求本文件适用于工业领域数字孪生系统，数字模型与数据集成的设计、开发、应用等活计GB/T43441.1信息技术数字孪生第1部分：通用T/CPUMTAAAA工业数字孪生4数字模型4.1概述息交换、数据映射等方式，实现需求设计、运维服务、生产制造等数字模型的关联4.2需求设计模型4.2.1适用场景2——在需求分析阶段应对工业产品的应用背景、概念方案、参数指标、通用性要求、试验需求进行数字化描述，向下传递概念方案、参数指标、通用性要求等模型中要素，支撑——在产品设计阶段应对产品设计要求、方案可行性、产品功能性能、物理结构等进行数字化描述，向下传递物理结构中的要素，支撑工业产品方案快速设计、虚拟仿真与初期评估，实现4.2.2分类及描述1)应用背景模型：应描述工业产品的使用背景、使用需求、功能需求，包括在实际使用过程中经历的工作场景、工作环境、人机交互等，包括需求背景、使用要求、使用流程、2)参数指标模型：应描述工业产品的功能性能指标参数，具体情况根据工业产品功能需求3)通用性要求模型：应描述工业产品开发过程中必须满足的特性，包括可靠性、维修性、4)概念方案模型：应描述产品在产品设计过程中的结构与接口关系，包括产品组成、产品各模块间的功能逻辑、主要约束、数据交互接口、物5)试验需求模型：应描述产品在全寿命周期过程中需开展的试验，包括产品功能验证、性能验证、系统联试，从而验证工业产品在功能、性能等各方面能满足使用场景及需求情产品设计模型应包括设计要求模型、可行性模型、功能模型、性能模型及物理模型：1)设计要求模型：应基于需求分析模型将产品需求分析结果转化为实际的产品设计要求供后续设计中对照，包括功能要求、性能要求、集成接口要求、通用性要求、测试验证要2)可行性模型：在产品设计过程中应采用可行性模型对设计可行性评估，应包含技术实现可行性评估和财务可行性评估。技术实现可行性评估应考虑物料、工艺、设备、质量等3)功能模型：对标设计要求模型中的功能要求，功能模型应描述产品功能与功能要求的匹声光、控制等学科特性，需包括单学科性能仿真模型、多学科联合仿真模型和通用性分5)物理模型：基于各设计模型，面向产品生产制造，物理模型应描述产品几何特性及物理4.2.3模型要素34.3生产制造模型4.3.1适用场景量检验、备料及物流运输等业务流程，来描述生产制造数字模型的种类、要素组成。4.3.2分类及描述4及状态间切换，应包括装配清单、物料库存模型、供应4.3.3模型要素4.4运维服务模型4.4.1适用场景障处置、产品升级、报废回收等信息，并通过虚实交互实现数字孪生体与实体产品间的4.4.2分类及描述运维服务模型应包括产品构成模型、产品特性模型及产品运用保障应描述工业产品功能性能特性、目标特性和通用性特4.4.3模型要素55.1数据交换方式一软件系统的不同版本之间的数据交换通常采用直接间三维模型的数据交换应符合GB/T166565.2传递接口要求数字孪生系统之间进行数据交换时，数据传输接口应符合a)数据格式规范化：接口应采用统一的数据格式，以确保数据在不同系统、不同平台间的互通b)传输协议规范化：接口应采用标准的传输协议，以确保数据安全、快速地传输；c)数据安全性要求：接口应具备安全性，具备完善的安全机制和措施保证数据在传输过程中的d)数据交换可查性：通过接口执行的数据交换动作应支持数据追溯，在数据交互过程中应进行e)接口可扩充性要求：接口应支持可扩充性，以满足未来业务需求的变化；f)接口性能要求：接口应具备高性能，以支持大数据量、高并发的数据处理，确保实体产品与g)文档规范化要求：接口应具有详细、准确、规范的说明文档，以方便用户了解和使用接口。5.3集成交换关系工业产品数字模型集成交换关系见图1。数字模型间集成交6运维服务模型运维服务模型制造过程记录装配清单实作物料清单供应链使用手册需求设计模型需求分析模型产品运维服务模型运维服务模型制造过程记录装配清单实作物料清单供应链使用手册需求设计模型需求分析模型产品设计模型概念方案参数指标通用性要求试验需求生产制造模型生产制造模型几何设计工艺设计流程设计工程物料清单生产生产制造模型功能实现设计方案b)生产制造模型要素交互关系产品设计模型，用于对产品设计方案进行修改程中暴露的问题反馈给产品设计模型，用于支持产品设计迭代更7系统具备孪生模型构建、孪生数据处理、数实物联网（IOT）连接、虚实交互配置、算法调用适配和多a)数字孪生车间体系架构互能力，以间接实现物理车间与车间孪生模型的动态状态映射。数字孪生车间体系架构见图A.1。——首先针对物理车间进行基础模型的构建，根据物理对象的实际需求，从多领域多维度等方面构建相应的几何、物理、行为、规则与机械、电气、液压等模型。构建的模型应进行验证以确保其正确性、准确性。若当前的模型不能满足需求，需进行模型校正，并对校正后的模型——其次，利用空间维度对几何模型进行组装实现从设备到产线，再到车间的几何模型构建，组——随后，考虑模型之间的耦合关系，将各学科各领域的模型进行融合以全面刻画车间设备健康特征、产线任务执行情况、车间运行状态。融合后的模型需再次进行验证以确保融合方式以数字孪生车间数模联动包括“几何-物理-行为-规则”多维度模型数模联动规则，多领域模型数模8——模型初始化：选取模型驱动数据对数字孪生车间模型赋初始值，实现数字孪生车间模型初始——模型实时驱动：负责选择模型驱动数据对数字孪生车间模型进行连续性赋值，实现数字孪生——虚实映射模块根据输入的模型驱动数据实时映射物理车间状态。——数模联动模块选取数字孪生车间模型的驱动数据并驱动数字——模型校正模块对模型的动态进行校验与修正。通过验证模型准确度并修正模型偏差参——交互控制模块应根据车间运行需求做出决策方案，并据此向物理车间下达控制指令。通过调用、配置多种可视化插件，以AR形式，实现物流装备远程巡检、视频通话与维护指导；9工业数字模型集成交换关系框架示例见图B.1，包括交换关系框架、需求设计模型要素间