信息技術(shù) 數(shù)字孿生能力成熟度模型

ICS35.240.50CCSL67中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)`Informationtechnology—Maturitymodelofdigitaltwincapability（本草案完成時間：2024年6月）在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。IGB/TXXXXX—XXXX 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4縮略語 5成熟度模型構(gòu)成 6成熟度等級 7成熟度能力要素要求 7.1概述 7.2基礎(chǔ)要素要求 7.2.1模型 7.2.2數(shù)據(jù) 7.2.3交互 7.3應(yīng)用能力要素要求 7.3.1可視化 7.3.2仿真 7.3.3預(yù)測 7.3.4優(yōu)化 7.3.5控制 7.4擴(kuò)展能力要素要求 7.4.1功能更新 7.4.2系統(tǒng)集成 7.4.3新技術(shù)融合 7.5管理能力要素要求 本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC28)提出并歸口。本文件起草單位：本文件主要起草人：1GB/TXXXXX—XXXX信息技術(shù)數(shù)字孿生能力成熟度模型本文件規(guī)定了數(shù)字孿生能力成熟度模型構(gòu)成、成熟度等級和成熟度要求。本文件適用于用戶、供應(yīng)商等利益相關(guān)方規(guī)劃、識別和提升數(shù)字孿生系統(tǒng)水平，也適用于第三方機(jī)構(gòu)評估數(shù)字孿生系統(tǒng)水平。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T43441.1-2023信息技術(shù)數(shù)字孿生第1部分：通用要求3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1實體entity具體或抽象的事物，包括這些事物之間的關(guān)聯(lián)。[來源：GB/T43441.1-2023，定義3.1]3.2目標(biāo)實體targetentity現(xiàn)實世界被選中進(jìn)行數(shù)字化映射的實體。[來源：GB/T43441.1-2023，定義3.2]3.3數(shù)字實體digitalentity目標(biāo)實體的數(shù)字化映射。[來源：GB/T43441.1-2023，定義3.3]3.4數(shù)字孿生digitaltwin具有保證物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間以適當(dāng)速率和精度同步的數(shù)據(jù)連接的特定目標(biāo)實體的數(shù)字化表達(dá)。[來源：GB/T43441.1-2023，定義3.4]3.5幾何模型geometricmodel用于描述目標(biāo)實體外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、尺寸大小和空間位置的模型。3.6物理模型physicalmodel2用于描述目標(biāo)對實體物理屬性和運行機(jī)理的模型。3.7行為模型behaviormodel用于描述目標(biāo)實體狀態(tài)轉(zhuǎn)移、屬性變化和響應(yīng)機(jī)制的模型。3.8規(guī)則模型rulemodel用于描述目標(biāo)實體相關(guān)規(guī)律、規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)則和約束的模型。3.9數(shù)字孿生系統(tǒng)digitaltwinsystem基于數(shù)據(jù)驅(qū)動來實現(xiàn)目標(biāo)實體與數(shù)字實體間各要素動態(tài)迭代的系統(tǒng)。注：數(shù)字孿生系統(tǒng)由目標(biāo)實體、數(shù)字實體,兩者之間的數(shù)據(jù)連接以及數(shù)據(jù)連接過程中涉及的模型、數(shù)據(jù)和接口等要[來源：GB/T43441.1-2023，定義3.5]3.10功能重構(gòu)functionreconfiguration對現(xiàn)有功能進(jìn)行的組合、拆解、增強(qiáng)和選擇性裁剪操作。4縮略語下列縮略語適用于本文件。MR：混合現(xiàn)實（MixedReality）VR：虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）5成熟度模型構(gòu)成數(shù)字孿生能力成熟度模型由能力域、成熟度等級和成熟度要求構(gòu)成，能力域由能力子域組成，能力子域由能力要素組成。其中，能力域包括基礎(chǔ)能力、應(yīng)用能力、擴(kuò)展能力和管理能力等4項；系統(tǒng)集成、新技術(shù)融合2個能力要素直接從屬于擴(kuò)展能力域，安全管理、資源管理2個能力要素直接從屬于管理能力域，其余20個能力要素從屬于對應(yīng)的能力子域。見圖1。模型給出5個成熟度等級。見第6條。每個成熟度等級由相應(yīng)的能力要素及其要求予以衡量。見第7條。3GB/TXXXXX—XXXX圖1成熟度模型6成熟度等級數(shù)字孿生能力成熟度等級分為五個等級，自低向高分別為：一級（虛擬建模）、二級（以虛映實）、三級（雙向交互）、四級（智能管控）、五級（自主演化）。各層級呈遞進(jìn)關(guān)系，較高層級涵蓋了較低層級的各項能力要素要求。五個成熟度等級基本含義如下：——一級（虛擬建模）：利用建模技術(shù)實現(xiàn)對目標(biāo)實體結(jié)構(gòu)外觀、屬性特征、能力、行為等的定義與數(shù)字化描述?！墸ㄒ蕴撚硨崳夯趩蜗驍?shù)據(jù)實時傳輸實現(xiàn)數(shù)字實體動態(tài)跟隨目標(biāo)實體的運行過程?！墸p向交互）：基于雙向數(shù)據(jù)實時傳輸實現(xiàn)數(shù)字實體與目標(biāo)實體間的雙向交互，即可實現(xiàn)數(shù)字實體對目標(biāo)實體運行過程的實時監(jiān)測與管控。——四級（智能管控）：基于數(shù)字實體實現(xiàn)對目標(biāo)實體的預(yù)測性分析和智能決策，實現(xiàn)對目標(biāo)實體的智能管控。——五級（自主演化）：實現(xiàn)數(shù)字實體和目標(biāo)實體在全生命周期中的自主學(xué)習(xí)和迭代優(yōu)化。各個成熟度等級覆蓋有不同的能力要素，并且對所覆蓋的能力要素有不同的要求。見第7條。7成熟度要求7.1概述本條中，按圖1的能力要素逐條描述各個成熟度等級對應(yīng)的要求。用列表形式給出不同成熟度等級下的能力要素要求。列表最左邊一列是能力子域或能力域下面的能力要素。每個能力要素名稱右邊一行給出等級對應(yīng)的成熟度要求。給出的要求可能是一對一，即該要求只適用于某一個成熟度等級；也可能是一對多，即該要求適用于兩個或更多個成熟度等級。7.2基礎(chǔ)能力要求7.2.1模型模型能力子域包括模型精度、模型種類和可復(fù)用性3個能力要素。相應(yīng)等級的成熟度要求見表1。4表1模型能力子域的成熟度要求a)構(gòu)建出的模型應(yīng)能夠精準(zhǔn)描述目標(biāo)實體幾何結(jié)b)構(gòu)建出的模型應(yīng)能夠精準(zhǔn)描述目標(biāo)實體幾何、物理、行為、規(guī)則7.2.2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)能力子域包括數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)處理2個能力要素。相應(yīng)等級的成熟度要求見表2。表2數(shù)據(jù)能力子域的成熟度要求a)應(yīng)具備人工手動獲取b)應(yīng)具備獲取目標(biāo)實體c)應(yīng)具備從歷史運行過程或經(jīng)驗中獲取數(shù)據(jù)a)應(yīng)具備利用傳感器自動獲b)應(yīng)具備獲取目標(biāo)實體運行a)應(yīng)具備獲取數(shù)字實體運行過程b)應(yīng)具備獲取目標(biāo)實體與數(shù)字實a)應(yīng)能具備獲取目標(biāo)實體全生命周b)應(yīng)具備獲取數(shù)字孿生系統(tǒng)外部數(shù)a)應(yīng)具備人工方式辨識a)數(shù)據(jù)處理正確率與速度應(yīng)滿足a)應(yīng)具備基于歷史數(shù)據(jù)實時提取特源、不同格式數(shù)據(jù)的能對目標(biāo)實體進(jìn)行實時管控的需a)應(yīng)具備實時解析、歸類、存儲和b)應(yīng)具備明確現(xiàn)有數(shù)據(jù)b)應(yīng)具備基于歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)b)應(yīng)具備通過實時分析目標(biāo)b)應(yīng)具備通過實時分析數(shù)字實5GB/TXXXXX—XXXX實體運行數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字實體所需輸入?yún)?shù)體運行數(shù)據(jù)，生成目標(biāo)實體c)應(yīng)具備實時分析和拆解復(fù)雜管控7.2.3交互交互能力子域包括連接能力和實時性2個能力要素。相應(yīng)等級的成熟度要求見表3。表3交互能力子域的成熟度要求性7.3應(yīng)用能力要求7.3.1可視化可視化能力子域包括可視化內(nèi)容和可視化方式2個能力要素。相應(yīng)等級的成熟度要求見表4。表4可視化能力子域的成熟度要求容a)應(yīng)支持模型基礎(chǔ)信息的呈現(xiàn)，包含但不限于數(shù)據(jù)標(biāo)簽、標(biāo)識信息a)應(yīng)支持對目標(biāo)實體管控結(jié)果的a)應(yīng)支持對預(yù)測結(jié)果的實時呈現(xiàn)；b)應(yīng)支持對優(yōu)化結(jié)果的呈現(xiàn)；c)應(yīng)支持對管控方案實施過程的呈現(xiàn)a)應(yīng)支持對演化內(nèi)容的呈現(xiàn)，包括6式a)應(yīng)支持2D或3D可視化a)應(yīng)支持將動態(tài)數(shù)據(jù)、模型信息和模型變化過程等進(jìn)行聯(lián)動顯示；b)應(yīng)支持根據(jù)可視化需求調(diào)整呈現(xiàn)方式7.3.2仿真仿真能力子域包括仿真精度和仿真速度2個能力要素。相應(yīng)等級的成熟度要求見表5。表5仿真能力子域的成熟度要求a)應(yīng)滿足對目標(biāo)實體進(jìn)行仿真分析的基本需求a)應(yīng)滿足實時決策對于預(yù)測內(nèi)容精a)應(yīng)保證唯一仿真結(jié)果與實際運行結(jié)果一致，或?qū)嶋H運行結(jié)果與多a)應(yīng)滿足實時決策對于預(yù)測仿真速a)應(yīng)大于目標(biāo)實體實際演化的速度7.3.3預(yù)測預(yù)測能力子域包括預(yù)測精度、預(yù)測時長和參數(shù)規(guī)模3個能力要素。相應(yīng)等級的成熟度要求見表6。表6預(yù)測能力子域的成熟度要求a)應(yīng)具備基于真實的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行b)應(yīng)具備基于歷史數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行a)應(yīng)具備基于歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、現(xiàn)有知識、現(xiàn)有模型對目標(biāo)實體的狀態(tài)、性能、運行過程和a)應(yīng)能基于動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行秒級預(yù)b)預(yù)測時長應(yīng)不少于智能決策與管a)應(yīng)能基于動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分鐘級預(yù)b)預(yù)測時長應(yīng)不少于目標(biāo)實體與數(shù)字實體演化過程趨于平穩(wěn)所需的7GB/TXXXXX—XXXXa)應(yīng)包括大部分與管控需求相關(guān)的a)應(yīng)包括數(shù)字孿生系統(tǒng)中全部已明7.3.4優(yōu)化優(yōu)化能力子域包括優(yōu)化內(nèi)容和優(yōu)化程度2個能力要素。相應(yīng)等級的成熟度要求見表7。表7優(yōu)化能力子域的成熟度要求a)應(yīng)包括被管控實體在未來一段時a)應(yīng)包括數(shù)字孿生系統(tǒng)在未來一段b)應(yīng)包括數(shù)字孿生系統(tǒng)在未來一段c)應(yīng)包括使數(shù)字孿生系統(tǒng)在未來一段時間內(nèi)組成和結(jié)構(gòu)按照預(yù)期變a)應(yīng)優(yōu)于被管控實體依據(jù)原方案運b)應(yīng)不顯著影響除被管控實體以外a)應(yīng)優(yōu)于數(shù)字孿生系統(tǒng)依據(jù)原方案7.3.5控制控制能力子域包括控制目標(biāo)實體和控制數(shù)字實體2個能力要素。相應(yīng)等級的成熟度要求見表8。表8控制能力子域的成熟度要求a)可基于人工操作的形式控制和配置目標(biāo)實體a)可基于對數(shù)字實體的虛擬控制b)控制精度應(yīng)滿足目標(biāo)實體的應(yīng)a)可將智能管控方案拆解為被控a)應(yīng)能對目標(biāo)實體進(jìn)行改造，包括8a)可基于人工操作的形式控a)可基于目標(biāo)實體的運行數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)字實體的a)應(yīng)具備在目標(biāo)實體運行數(shù)據(jù)對a)可將智能管控方案拆解為被控制數(shù)字實體可執(zhí)行的簡單控制a)應(yīng)能對數(shù)字實體進(jìn)行改造，包括但不限于數(shù)字實體的模型內(nèi)容、模型結(jié)構(gòu)、模型間關(guān)聯(lián)關(guān)系和數(shù)據(jù)7.4擴(kuò)展能力要求7.4.1功能更新功能更新能力子域包括功能重構(gòu)能力和功能遷移能力2個能力要素。相應(yīng)等級的成熟度要求見表9。表9功能更新能力子域的成熟度要求a)應(yīng)具備對目標(biāo)實體管理和控制功能進(jìn)行人工配a)應(yīng)具備對可視化、仿真、預(yù)測、a)應(yīng)具備對可視化、仿真、預(yù)測、a)應(yīng)具備將數(shù)字孿生系統(tǒng)功能自動遷移至目標(biāo)實體與數(shù)字實體演化過程所需場景，并實現(xiàn)相關(guān)功能7.4.2系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成能力要素的成熟度要求見表10。9GB/TXXXXX—XXXX表10系統(tǒng)集成能力要素的成熟度要求a)應(yīng)能夠?qū)肜闷渌＼浖?gòu)建的模型，或可將其它軟件建模功能作為插件集成在數(shù)字孿a)應(yīng)能夠集成傳感器系統(tǒng)功能或與傳感器系統(tǒng)實b)應(yīng)能夠集成通信系統(tǒng)功能或與通信系統(tǒng)實時交互a)應(yīng)能夠集成目標(biāo)實體控制系統(tǒng)功能或與目標(biāo)實體控制系a)應(yīng)能夠集成智能分析系統(tǒng)功能或b)應(yīng)能夠集成決策系統(tǒng)功能或與決a)應(yīng)具備自主集成新接入的數(shù)字孿生系統(tǒng)的能力或與新接入的數(shù)字b)應(yīng)能夠集成機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)功能或7.4.3新技術(shù)融合新技術(shù)融合能力要素的成熟度要求見表11。表11新技術(shù)融合能力要素的成熟度要求合a)應(yīng)具備與