3-2《数字化车间数字孪生算法计量评价方法》编制说明

第页共5页国家计量技术规范《数字化车间数字孪生算法计量评价方法》编制说明《数字化车间数字孪生算法计量评价方法》编制组2025年1月

《数字化车间数字孪生算法计量评价方法》编制说明一、任务来源及计划要求《数字化车间数字孪生算法计量评价方法》国家计量技术规范的编写任务，是由国家市场监督管理总局于2022年批准立项。根据国家市场监管总局的批复，由山东省计算中心（国家超级计算济南中心）、中国计量科学研究院等负责《数字化车间数字孪生算法计量评价方法》国家计量技术规范的起草工作。二、项目意义目前我国正处于由制造大国向制造强国迈进的关键时期，智能制造是制造强国建设的主攻方向，其发展程度直接关乎我国制造业质量水平。数字孪生模型算法作为建设数字化车间的核心技术之一，是智能制造实现数字化加工、装配的关键驱动因素。随着“中国制造2025”的不断推进，数字化车间的应用场景不断增加，对数字孪生模型的需求更加多元化，对模型算法性能的透明度也提出了更高要求。然而，数字孪生模型在构建校验、运行管理、重构优化等阶段缺乏系统性评价理论和方法指导，难以实现对算法模型的质量、性能、适用性等的量化分析，阻碍了数字化车间在各领域的深入推广和广泛应用。面向“中国制造2025”对制造业高质量发展的要求，研制数字化车间中数字孪生算法的计量评价技术规范，有助于实现对数字孪生算法模型的科学、准确评价，推动数字化车间的广泛应用，加速智能制造与工业互联网、物联网的融合，提升智能制造相关技术的研发效率、效益、效能，推动智能制造向更高层次发展，为我国建设制造强国提供有力支撑。三、编制依据JJF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》、JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范本规范主要参考了GB/T15532《计算机软件测试规范》、GB/T37413-2019《数字化车间术语和定义》、GB/T38634（所有部分）《系统与软件工程软件测试》、GB/T40021-2021《信息物理系统术语》、GB/T41905《软件与系统工程软件测试工具能力》等的技术要求，并结合数字孪生技术的最新进展与应用编制而成。四、编制过程4.1预研阶段2022年7月：由山东省计算中心（国家超算济南中心）、中国计量科学研究院等主要单位组成预研组，对开展了调研。开始起草了国家计量规范项目申报书。4.2起草阶段2022年9月-2022年12月：完成了规范草案的第1稿。2023年1月-2023年7月：修改、完善了规范草案的第2稿。2023年7月-2023年10月：完成了规范草案的第3稿。2023年10月-2024年4月：完成了规范草案的第4稿。2024年4月-2024年7月：完成了规范草案的第5稿，开展案例实地调研与评价。2024年7月-2025年1月：形成征求意见稿。五、主要技术内容的论据5.1编制思路数字化车间的物理实体与其数字孪生体之间可以实现孪生互动，数字化车间内的数字孪生基本架构如图1。物理实体包含数字化车间内的人、机、料、法、环等生产要素。数字孪生体表征数字空间中的物理实体，通过孪生互动与物理实体进行交互。孪生互动通过测量和感知、反馈和控制实现物理实体与数字孪生体之间、数字孪生体之间的双向互动。数字孪生体需匹配不同行业、车间类型的特点，保障可视化、仿真、分析、预测、优化、决策等功能的实现。数字孪生算法是构筑数字孪生体、实现孪生互动的基础，支撑数字孪生的功能实现与行业应用；其按照功能类型可分为建模算法、仿真算法、优化算法、决策算法等。5.2评价体系为评价数字化车间数字孪生体及相关算法，本规范设置了同步性、准确性、实时性、可靠性四个评价项目，评价体系参见图2。同步性评价旨在评价数字化车间数字孪生体与物理实体的同步程度，应遵循以下评价要求。同步频率：数字孪生体与物理实体之间应动态地进行内容信息同步，数字孪生体的同步频率应符合数字化车间实际生产的需求。同步精度：数字孪生体与物理实体之间应动态地进行内容信息同步，数字孪生体的同步精度（实测参数与同步参数之间的误差）应符合数字化车间实际生产的需求。准确性评价旨在评价数字化车间数字孪生体与物理实体在几何特征、物理属性、预测分析等方面的一致程度与准确程度，应遵循以下评价要求。尺寸准确性：数字孪生体应能准确反映物理实体的外观形状、尺寸大小几何特征，其尺寸误差应符合数字化车间实际生产的需求。位置准确性：数字孪生体应能准确反映物理实体在数字化车间的位置分布、相互关系等几何特征，其位置差异应符合数字化车间实际生产的需求。结构准确性：数字孪生体应能准确反映物理实体的内部结构、装配关系等几何特征，其结构差异应符合数字化车间实际生产的需求。物理化学属性准确性：数字孪生体应能准确反映物理实体的物理化学性质，其物理化学属性参数与实测参数之间的误差应符合数字化车间实际生产的需求。仿真预测数据准确性：数字孪生体应具备仿真、分析预测功能，数字孪生体仿真分析、预测等功能产生的预测数据与实测数据之间的误差应符合数字化车间实际生产的需求。实时性评价旨在评价数字孪生在数据获取、数据处理、数据传输、报警响应的及时性，应遵循以下评价要求。数据获取实时性：数字孪生体应能及时采集、读取、感知到数字化车间传感器传递的实时数据，其获取多源异构数据的时间应符合数字化车间实际生产的需求。数据处理实时性：数字孪生体应能及时预处理传感器传递的实时数据，包括实时数据的清洗、格式化和归一化等处理，其进行数据预处理的时间应符合数字化车间实际生产的需求。数据传输实时性：数字孪生体应能及时将数据传输给关联数字孪生体进行进一步分析处理，其数据传输进程的时间应符合数字化车间实际生产的需求。异常响应实时性：数字孪生体应能及时对超过报警阈值的参数值进行报警，其报警响应时间应符合数字化车间实际生产的需求。可靠性评价旨在评价数字孪生体在在高负荷、异常情况下的处理能力，应遵循以下评价要求。稳定性：数字孪生体在负载条件下可无故障地实现功能。鲁棒性：数字孪生体在输入错误数据数据、服务器异常、非法操作下可保障不崩溃。图1数字化车间数字孪生基本架构图2数字化车间数字孪生算法评价体系六、工作小结此次《数字化车间数字孪生算法计量评价方法》国家计量技术规范的编写，起草组对数字车间的数字孪生算法开展了大量的测试、评价与分析研究工作，拟实现对数字孪生算法的科学、准确评价，提升智能制造相关技术的研发效率、效益、效能，推动智能制造向更高层次发展，为我国建设制造强国提供有力支撑。但