工業(yè)數(shù)字孿生數(shù)字模型與數(shù)據(jù)集成交換要求

1工業(yè)數(shù)字孿生數(shù)字模型與數(shù)據(jù)集成交換要求本文件適用于工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字孿生系統(tǒng)，數(shù)字模型與數(shù)據(jù)集成的設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用等活計(jì)GB/T43441.1信息技術(shù)數(shù)字孿生第1部分：通用T/CPUMTAAAA工業(yè)數(shù)字孿生4數(shù)字模型4.1概述息交換、數(shù)據(jù)映射等方式，實(shí)現(xiàn)需求設(shè)計(jì)、運(yùn)維服務(wù)、生產(chǎn)制造等數(shù)字模型的關(guān)聯(lián)4.2需求設(shè)計(jì)模型4.2.1適用場(chǎng)景2——在需求分析階段應(yīng)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用背景、概念方案、參數(shù)指標(biāo)、通用性要求、試驗(yàn)需求進(jìn)行數(shù)字化描述，向下傳遞概念方案、參數(shù)指標(biāo)、通用性要求等模型中要素，支撐——在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求、方案可行性、產(chǎn)品功能性能、物理結(jié)構(gòu)等進(jìn)行數(shù)字化描述，向下傳遞物理結(jié)構(gòu)中的要素，支撐工業(yè)產(chǎn)品方案快速設(shè)計(jì)、虛擬仿真與初期評(píng)估，實(shí)現(xiàn)4.2.2分類及描述1)應(yīng)用背景模型：應(yīng)描述工業(yè)產(chǎn)品的使用背景、使用需求、功能需求，包括在實(shí)際使用過程中經(jīng)歷的工作場(chǎng)景、工作環(huán)境、人機(jī)交互等，包括需求背景、使用要求、使用流程、2)參數(shù)指標(biāo)模型：應(yīng)描述工業(yè)產(chǎn)品的功能性能指標(biāo)參數(shù)，具體情況根據(jù)工業(yè)產(chǎn)品功能需求3)通用性要求模型：應(yīng)描述工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程中必須滿足的特性，包括可靠性、維修性、4)概念方案模型：應(yīng)描述產(chǎn)品在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的結(jié)構(gòu)與接口關(guān)系，包括產(chǎn)品組成、產(chǎn)品各模塊間的功能邏輯、主要約束、數(shù)據(jù)交互接口、物5)試驗(yàn)需求模型：應(yīng)描述產(chǎn)品在全壽命周期過程中需開展的試驗(yàn)，包括產(chǎn)品功能驗(yàn)證、性能驗(yàn)證、系統(tǒng)聯(lián)試，從而驗(yàn)證工業(yè)產(chǎn)品在功能、性能等各方面能滿足使用場(chǎng)景及需求情產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型應(yīng)包括設(shè)計(jì)要求模型、可行性模型、功能模型、性能模型及物理模型：1)設(shè)計(jì)要求模型：應(yīng)基于需求分析模型將產(chǎn)品需求分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求供后續(xù)設(shè)計(jì)中對(duì)照，包括功能要求、性能要求、集成接口要求、通用性要求、測(cè)試驗(yàn)證要2)可行性模型：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中應(yīng)采用可行性模型對(duì)設(shè)計(jì)可行性評(píng)估，應(yīng)包含技術(shù)實(shí)現(xiàn)可行性評(píng)估和財(cái)務(wù)可行性評(píng)估。技術(shù)實(shí)現(xiàn)可行性評(píng)估應(yīng)考慮物料、工藝、設(shè)備、質(zhì)量等3)功能模型：對(duì)標(biāo)設(shè)計(jì)要求模型中的功能要求，功能模型應(yīng)描述產(chǎn)品功能與功能要求的匹聲光、控制等學(xué)科特性，需包括單學(xué)科性能仿真模型、多學(xué)科聯(lián)合仿真模型和通用性分5)物理模型：基于各設(shè)計(jì)模型，面向產(chǎn)品生產(chǎn)制造，物理模型應(yīng)描述產(chǎn)品幾何特性及物理4.2.3模型要素34.3生產(chǎn)制造模型4.3.1適用場(chǎng)景量檢驗(yàn)、備料及物流運(yùn)輸?shù)葮I(yè)務(wù)流程，來描述生產(chǎn)制造數(shù)字模型的種類、要素組成。4.3.2分類及描述4及狀態(tài)間切換，應(yīng)包括裝配清單、物料庫存模型、供應(yīng)4.3.3模型要素4.4運(yùn)維服務(wù)模型4.4.1適用場(chǎng)景障處置、產(chǎn)品升級(jí)、報(bào)廢回收等信息，并通過虛實(shí)交互實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體與實(shí)體產(chǎn)品間的4.4.2分類及描述運(yùn)維服務(wù)模型應(yīng)包括產(chǎn)品構(gòu)成模型、產(chǎn)品特性模型及產(chǎn)品運(yùn)用保障應(yīng)描述工業(yè)產(chǎn)品功能性能特性、目標(biāo)特性和通用性特4.4.3模型要素55.1數(shù)據(jù)交換方式一軟件系統(tǒng)的不同版本之間的數(shù)據(jù)交換通常采用直接間三維模型的數(shù)據(jù)交換應(yīng)符合GB/T166565.2傳遞接口要求數(shù)字孿生系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸接口應(yīng)符合a)數(shù)據(jù)格式規(guī)范化：接口應(yīng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，以確保數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)、不同平臺(tái)間的互通b)傳輸協(xié)議規(guī)范化：接口應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議，以確保數(shù)據(jù)安全、快速地傳輸；c)數(shù)據(jù)安全性要求：接口應(yīng)具備安全性，具備完善的安全機(jī)制和措施保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的d)數(shù)據(jù)交換可查性：通過接口執(zhí)行的數(shù)據(jù)交換動(dòng)作應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)追溯，在數(shù)據(jù)交互過程中應(yīng)進(jìn)行e)接口可擴(kuò)充性要求：接口應(yīng)支持可擴(kuò)充性，以滿足未來業(yè)務(wù)需求的變化；f)接口性能要求：接口應(yīng)具備高性能，以支持大數(shù)據(jù)量、高并發(fā)的數(shù)據(jù)處理，確保實(shí)體產(chǎn)品與g)文檔規(guī)范化要求：接口應(yīng)具有詳細(xì)、準(zhǔn)確、規(guī)范的說明文檔，以方便用戶了解和使用接口。5.3集成交換關(guān)系工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字模型集成交換關(guān)系見圖1。數(shù)字模型間集成交6運(yùn)維服務(wù)模型運(yùn)維服務(wù)模型制造過程記錄裝配清單實(shí)作物料清單供應(yīng)鏈?zhǔn)褂檬謨?cè)需求設(shè)計(jì)模型需求分析模型產(chǎn)品運(yùn)維服務(wù)模型運(yùn)維服務(wù)模型制造過程記錄裝配清單實(shí)作物料清單供應(yīng)鏈?zhǔn)褂檬謨?cè)需求設(shè)計(jì)模型需求分析模型產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型概念方案參數(shù)指標(biāo)通用性要求試驗(yàn)需求生產(chǎn)制造模型生產(chǎn)制造模型幾何設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)工程物料清單生產(chǎn)生產(chǎn)制造模型功能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案b)生產(chǎn)制造模型要素交互關(guān)系產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型，用于對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改程中暴露的問題反饋給產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型，用于支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代更7系統(tǒng)具備孿生模型構(gòu)建、孿生數(shù)據(jù)處理、數(shù)實(shí)物聯(lián)網(wǎng)（IOT）連接、虛實(shí)交互配置、算法調(diào)用適配和多a)數(shù)字孿生車間體系架構(gòu)互能力，以間接實(shí)現(xiàn)物理車間與車間孿生模型的動(dòng)態(tài)狀態(tài)映射。數(shù)字孿生車間體系架構(gòu)見圖A.1。——首先針對(duì)物理車間進(jìn)行基礎(chǔ)模型的構(gòu)建，根據(jù)物理對(duì)象的實(shí)際需求，從多領(lǐng)域多維度等方面構(gòu)建相應(yīng)的幾何、物理、行為、規(guī)則與機(jī)械、電氣、液壓等模型。構(gòu)建的模型應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證以確保其正確性、準(zhǔn)確性。若當(dāng)前的模型不能滿足需求，需進(jìn)行模型校正，并對(duì)校正后的模型——其次，利用空間維度對(duì)幾何模型進(jìn)行組裝實(shí)現(xiàn)從設(shè)備到產(chǎn)線，再到車間的幾何模型構(gòu)建，組——隨后，考慮模型之間的耦合關(guān)系，將各學(xué)科各領(lǐng)域的模型進(jìn)行融合以全面刻畫車間設(shè)備健康特征、產(chǎn)線任務(wù)執(zhí)行情況、車間運(yùn)行狀態(tài)。融合后的模型需再次進(jìn)行驗(yàn)證以確保融合方式以數(shù)字孿生車間數(shù)模聯(lián)動(dòng)包括“幾何-物理-行為-規(guī)則”多維度模型數(shù)模聯(lián)動(dòng)規(guī)則，多領(lǐng)域模型數(shù)模8——模型初始化：選取模型驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)字孿生車間模型賦初始值，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生車間模型初始——模型實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)：負(fù)責(zé)選擇模型驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)字孿生車間模型進(jìn)行連續(xù)性賦值，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生——虛實(shí)映射模塊根據(jù)輸入的模型驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)映射物理車間狀態(tài)?！獢?shù)模聯(lián)動(dòng)模塊選取數(shù)字孿生車間模型的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)并驅(qū)動(dòng)數(shù)字——模型校正模塊對(duì)模型的動(dòng)態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)與修正。通過驗(yàn)證模型準(zhǔn)確度并修正模型偏差參——交互控制模塊應(yīng)根據(jù)車間運(yùn)行需求做出決策方案，并據(jù)此向物理車間下達(dá)控制指令。通過調(diào)用、配置多種可視化插件，以AR形式，實(shí)現(xiàn)物流裝備遠(yuǎn)程巡檢、視頻通話與維護(hù)指導(dǎo)；9工業(yè)數(shù)字模型集成交換關(guān)系框架示例見圖B.1，包括交換關(guān)系框架、需求設(shè)計(jì)模型要素間