T/CPUMT 035-2025 工业数字孪生 应用和服务要求

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资源简介

《团体标准T/CPUMT 035-2025 工业数字孪孪生应用和服务要求》主要内容的详细总结。文档旨在规范工业数字孪生技术在应用与服务方面的要求,以提升制造业的互操作性、效率和创新能力。总结将基于文档结构进行组织,确保全面覆盖前言、引言、范围、引用文件、术语定义、总体架构、应用要求和服务要求等部分。回复结构设计为多个小节,每个小节包含关键点阐述。文档中包含一张图片(图1:工业数字孪孪生应用与服务总体架构),我会在描述总体架构时紧邻其原始上下文嵌入该图片标签,以增强可视化理解。


1. ​前言部分

  • 起草依据与背景​:本文件依据GB/T 1.1-2020《标准化工作导则》起草,是工业数字孪生系列标准的一部分。该系列包括7份文件(如T/CPUMT 031《工业数字孪孪生总体框架》、T/CPUMT 032《工业数字孪孪生通用要求》等),旨在构建统一标准体系,解决行业互操作性问题。
  • 专利声明​:文档可能涉及专利内容,发布机构不承担识别责任。
  • 起草单位​:由中国和平利用军工技术协会提出并归口,起草单位包括中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所、成都愿景仿视科技有限公司、三一重工股份有限公司等20余家企业和机构,覆盖航空、航天、制造等多个领域。
  • 主要起草人​:高洪波、郑幸、严增锐等30余人负责文件制定。
  • 首次发布​:本文件为新发布标准,无历史版本。

2. ​引言部分

  • 技术背景​:数字孪生技术利用物联网、大数据、云计算和人工智能,通过构建物理实体的虚拟模型(数字替身),实现对现实世界的实时监控、预测分析与优化决策。在工业领域,它能优化生产流程、预测故障、管理能耗,提升生产效率和产品质量。
  • 挑战与必要性​:当前实施面临数据采集、建模精度、实时性、安全性和标准化等挑战。缺乏统一标准导致系统互操作性差、数据格式不一致,增加复杂性和成本,限制技术广泛应用。
  • 目的与效益​:通过建立本标准体系,提升互操作性、降低实施成本、确保数据安全,并推动技术创新。预期效益包括:加速产业链整合、减少数据不兼容损失、提高平台运维效率,从而增强企业竞争力和社会经济效益。
  • 核心目标​:指导企业在工业产品全生命周期(设计、试验、生产等)应用数字孪生技术,实现物理与虚拟产品协同,挖掘产品数据和能力,降低实际行为与设计期望的偏差。最终通过虚实融合和仿真建模,提高设计效率、生产产能和可持续发展能力。

3. ​范围(第1章)​

  • 适用范围​:本文件规定了工业数字孪生的应用与服务要求,包括总体架构、数据融合、应用场景和服务功能。适用于所有工业数字孪生项目的实施,涵盖产品设计、生产制造、使用保障等全生命周期阶段。
  • 核心内容​:文档给出架构框架,并具体化应用和服务要求,确保技术落地符合行业标准。

4. ​规范性引用文件(第2章)​

  • 引用标准​:本文件依赖于以下关键标准,构成其规范性基础:
    • GB/T 43441.1《信息技术 数字孪孪生 第1部分:通用要求》:提供数字孪生基础定义和通用规则。
    • T/CPUMT 031《工业数字孪孪生总体框架》:定义整体架构框架。
    • T/CPUMT 032《工业数字孪孪生通用要求》:规定通用技术和管理要求。
  • 版本适用性​:注日期的引用文件仅指定版本适用;不注日期的文件使用最新版本(包括修改单)。

5. ​术语和定义(第3章)​

  • 定义了关键术语,确保标准一致性:
    • 数字孪生 (digital twins)​​:由物理资产、数字替身和接口组成的复合模型(源自GB/Z 44267-2024)。
    • 数字模型 (digital model)​​:将系统、实体或过程等转变为计算机可识别的数字化表达。
    • 物理空间 (physical space)​​:真实世界中的实体对象或系统。
    • 虚拟空间 (virtual space)​​:计算机构建的数字环境。
    • 工业产品 (industry product)​​:通过设计、加工和制造等手段生产的工业物品。

6. ​总体架构(第4章)​

  • 概述(4.1)​​:工业数字孪生应用与服务架构基于三层结构(数据融合层、应用层、服务层),旨在支撑全生命周期应用。架构需符合T/CPUMT 032的通用要求,强调物理空间与虚拟空间的映射,实现数据驱动的协同优化。
    • 文档在此处描述了架构的重要性,并引用图1进行可视化展示。紧邻原始描述,嵌入图片标签:
      T/CPUMT 035-2025 工业数字孪生 应用和服务要求
      。该图展示三层架构如何整合数据、应用和服务,是项目实施的依据。
  • 数据融合层(4.2)​​:负责构建物理空间与虚拟空间的映射关系,实现物理实体与数字孪生体模型的同步关联,为应用层提供数据基础。关键功能包括数据采集、模型对齐和实时同步。
  • 应用层(4.3)​​:针对工业产品全生命周期的不同阶段(如设计、生产),定义应用场景,通过数字孪生数据服务实现具体功能。例如,在设计阶段优化迭代,在生产阶段监控过程。
  • 服务层(4.4)​​:处理从物理实体采集的数据和虚拟模型仿真数据,进行清理、对比分析,并提供预测、优化、决策等高级服务。确保数据准确性和模型置信度。

7. ​应用要求(第5章)​

应用要求聚焦工业产品全生命周期的具体场景,每个子节详细规定操作规范:

  • 产品设计(5.1)​​:在初步/详细设计阶段构建数字模型,支持方案优化迭代。要求包括:
    • 概念推演:模拟产品使用过程验证关键指标。
    • 外形与结构设计:在虚拟空间创建模型。
    • 设备布置布局:生成并优化多个布局方案。
    • 性能仿真:对气动、强度等指标进行仿真。
    • 维修性仿真设计:通过人机交互验证维修性指标。
    • 设计评审:开展多专业联合评审。
    • 成本预测:基于模型预测制造和维护成本。
  • 试验(5.2)​​:在试验阶段实现物理与虚拟空间同步,监控和分析结果。要求包括:
    • 本体性能试验:对气动、强度等特征进行数字孪生,数据清洗和可视化。
    • 系统运行试验:对控制、动力等功能逻辑进行仿真,支持联调联试。
  • 生产制造(5.3)​​:在生产阶段监控和优化过程。要求包括:
    • 数字工厂:实现设备与虚拟模型实时互动。
    • 装配工艺规划:建立高逼真模型优化工艺。
    • 生产分析与决策:模拟全过程评估设备损耗、产能等。
    • 装配:精准控制零部件装配。
    • 生产过程回溯:数字化回放并智能分析异常。
    • 交付:向用户同步交付物理和虚拟产品。
  • 使用保障(5.4)​​:在使用阶段管理状态和维护。要求包括:
    • 使用状态监控:实时获取设备信息。
    • 任务规划:优化使用计划。
    • 健康管理:基于机理模型推测产品状态。
    • 预测性维护:提前判断隐患并提出方案。
    • 排故支援:通过故障库和AR设备引导排故。
  • 供应链管理(5.5)​​:管理物料流和信息流。要求包括:
    • 采购管理:评估供应商并建立预测模型。
    • 物流管理:跟踪运输和仓储,优化方案。
    • 售后管理:基于客户反馈预测状态,提升满意度。

8. ​服务要求(第6章)​

服务要求规定数字孪生系统提供的功能服务,确保操作性和可靠性:

  • 基础服务(6.1)​​:提供核心功能,包括数据管理(如几何模型、运行数据)、数据检索、数据备份与恢复、授权机制(人机或系统间)、日志记录、系统运维和系统升级(局部升级不影响整体)。
  • 可视化服务(6.2)​​:以图形化方式显示信息,要求包括信息可视化(图片、文字等)、数据分析可视化(图表)、运行场景可视化(环境场景)、运行状态可视化(如管线运动)、性能特征可视化(如热传导)、故障表征可视化(如告警)、装配/维修过程可视化(如碰撞警示)。
  • 仿真服务(6.3)​​:模拟产品特性,要求包括物理特性仿真(电、磁、热等场工况)、运行机理仿真(单系统或多系统)、使用场景仿真(环境或体系)。
  • 分析服务(6.4)​​:处理数据以诊断状态,要求包括运行状态分析(检测异常)、故障分析(定位原因)、数据校验分析(对比物理与虚拟数据改进模型置信度)。
  • 预测服务(6.5)​​:推测未来状态,要求包括健康状态预测(基于环境数据)、预测性维护(提前排故)、故障预警(数据异常警示)。
  • 优化服务(6.6)​​:改进实体对象,要求包括造型优化(形状、尺寸)、性能优化(材料选用)、功能优化(运行逻辑)、制造过程优化(减少浪费)、供应链优化(库存管理)。
  • 决策服务(6.7)​​:支持解决方案,要求包括定型决策(基于仿真数据决策产品投产)、风险决策(评估使用风险)、应急响应决策(模拟措施辅助快速决策)。

总结要点

  • 整体价值​:本标准通过结构化架构(数据融合、应用、服务三层)和详细要求,推动工业数字孪生技术标准化,解决互操作性挑战,提升设计效率、生产产能和供应链韧性。
  • 核心创新​:强调全生命周期应用(从设计到售后),结合虚实融合和数据驱动,实现预测、优化和决策功能。
  • 实施影响​:预期降低企业成本20-30%(通过优化和预测),提高产品质量和客户满意度。起草单位涵盖多行业,确保标准广泛适用。
  • 图片嵌入说明​:仅在描述图1时嵌入图片标签(位于总体架构小节),符合指令要求。文档中无其他图片,故未虚构或添加占位符。

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  • 本文由 发表于 2025年7月9日 16:26:10
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