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工业数字孪生应用与服务要求

1范围

本文件给出了工业数字孪生应用与服务的总体架构，规定了工业数字孪生的服务和应用要求。本文适用于工业数字孪生的应用与服务等活动。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T43441.1信息技术数字孪生第1部分：通用要求T/CPUMTAAAA工业数字孪生总体框架

3术语和定义

GB/T43441.1、T/CPUMTAAAA界定的术语和定义适用于本文件。

3.1

数字孪生体digitaltwin

通过物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程的技术。

3.2

数字模型digitalmodel

将系统、实体、现象、过程、知识、业务、机理等转变为计算机可识别、处理、分析与应用的数字化表达。

3.3

物理空间physicalspace真实存在的时间、空间环境。

3.4

虚拟空间virtualspace

采用数字化技术构建的虚拟时间、空间环境。

3.5

产品product

工业生产活动设计、制造的工业设备。

4总体架构

工业数字孪生在工业领域应用前景广泛，覆盖工业产品从概念、设计、试验、生产、使用的全生命周期，有助于工业领域产业链的数字化转型与升级。工业数字孪生应用与服务架构构建出数字孪生数据融合、服务和应用的三层结构，是工业数字孪生项目开展应用的重要依据。工业数字孪生应用与服务总体架构见图1。

T/CPUMTXXXX—XXXX

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图1工业数字孪生应用与服务总体架构

a)数据融合层

负责构建物理空间和虚拟空间的映射关系，实现物理实体和数字孪生体模型的同步关联，为数字孪生应用与服务提供数据基础。

b)数字孪生服务层

负责对从物理实体采集到的数据和虚拟对象仿真的数据进行清理、对比分析，提供预测、优化、决策、可视化等服务。

c)数字孪生应用层

负责根据产品在全生命周期中的不同阶段，明确数字孪生应用场景，通过数字孪生数据服务，在产品概念、设计、试验、制造、使用各环节开展数字孪生应用。

5数字孪生服务要求

5.1基础服务

提供数字孪生数据的基础功能服务，应符合下列要求。

a)数据管理：综合管理数字孪生系统中涉及到的数据，包括但不限于：几何模型、机理模型、可视化模型、物理实体运行数据、操作指令等。

b)数据检索：允许用户根据特定条件查询和检索数据。

c)数据备份与恢复：定期将数据备份到其它存储介质或数据中心；在数据损坏或丢失时，能及时恢复数据。

d)日志记录：记录系统运行相关数据，包括但不限于：用户操作、指令发送、运行状态等。

e)系统运维：支持用户方便地开展系统运行、维护、监控等工作。

f)系统升级：支持系统整体或局部的改进和升级，系统局部升级应不影响其它部分的功能使用。

5.2授权服务

采用不同的授权方式，对数字孪生系统内的各个对象授予指定的权限，使数字孪生系统稳定、可控运行，应符合下列要求。

a)人机授权：支持用户对数字孪生系统的角色权限控制，包括但不限于：角色创建、权限分配、身份验证、操作授权等。

b)机对机授权：支持数字孪生系统物理实体设备之间基于密钥或数字证书进行交互并获取特定的权限，包括但不限于：资源共享、服务调用等。

c)系统对系统授权：支持数字孪生系统各子系统间基于密钥或数字证书进行交互并获取特定的权限，包括但不限于：资源共享、服务调用等。

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5.3可视化服务

使用计算机图形和图像处理技术构建出包含工业产品数字模型和使用场景的三维虚拟空间，以二维或三维的数字化表达方式，显示工业产品的功能、性能特征或者运行参数等，帮助用户直观看到在产品实物上的信息，应符合下列要求。

a)产品信息可视化：支持使用图片、文字、视频、音频等方式实现产品的功能、指标、构成、使用说明信息可视化。

b)数据分析可视化：支持通过圆饼图、折线图、散点图等图形表达方式实现产品运行过程产生的各类数据的可视化。

c)运行场景可视化：支持产品运行时周围环境场景可视化，包括昼夜、天气、光照等方式的运行场景可视化。

d)运行状态可视化：支持产品运行时自身运行过程与状态可视化，如管线类、阀门类、屏显类、机构运动类等方式的运行状态可视化。

e)性能特征可视化：支持产品自身物理性能特征可视化，如重力、疲劳强度、热传导、受力载荷等方式的性能特征可视