政策推動(dòng) 填補(bǔ)空白 試點(diǎn)應(yīng)用 GB/T 43441.1—2023《信息技術(shù)數(shù)字孿生 第1部分：通用要求》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)解讀

張佩玉 胡琳

2023年11月27日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理 委員會(huì)發(fā)布2023年第13號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公告， 批準(zhǔn)發(fā)布GB/T 43441.1—2023《信息技 術(shù) 數(shù)字孿生 第1部分：通用要求》（以下 簡(jiǎn)稱《通用要求》），并定于2024年6月1 日起正式實(shí)施?！锻ㄓ靡蟆酚扇珖?guó)信息 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口，中國(guó) 電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院牽頭制定，是我國(guó) 首個(gè)適用于通用領(lǐng)域的數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)，對(duì) 于數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用推廣具有重要指導(dǎo) 意義。為此，《中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化》雜志采訪了 中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院物聯(lián)網(wǎng)研究 中心主任郭楠。

出臺(tái)多項(xiàng)政策布局?jǐn)?shù)字孿生技術(shù)

郭楠向記者介紹，數(shù)字孿生是具有數(shù)據(jù)連接的特 定目標(biāo)實(shí)體的數(shù)字化表達(dá)，該數(shù)據(jù)連接可以保證物理 狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間以適當(dāng)?shù)乃俾屎途冗M(jìn)行同步， 用以仿真、刻畫和預(yù)測(cè)目標(biāo)實(shí)體在真實(shí)環(huán)境中的屬性、 行為、規(guī)則等。作為推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合的 重要技術(shù)手段，國(guó)家出臺(tái)了多項(xiàng)政策布局?jǐn)?shù)字孿生技 術(shù)應(yīng)用。2021年3月11日，十三屆人大四次會(huì)議表決通 過(guò)了《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè) 五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，明確指出要“探 索建設(shè)數(shù)字孿生城市”。2023年8月3日，工業(yè)和信息化 部、科技部、國(guó)家能源局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合 印發(fā)《新產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)航工程實(shí)施方案（2023─2035 年）》，強(qiáng)調(diào)要研制數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)床數(shù)字 孿生技術(shù)與接口等數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)等關(guān) 鍵網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。此外，《“十四五”國(guó)家信息化規(guī)劃》 《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”智能制造 發(fā)展規(guī)劃》等多個(gè)領(lǐng)域的規(guī)劃中均明確表示要加強(qiáng)數(shù) 字孿生相關(guān)技術(shù)研究與標(biāo)準(zhǔn)制定。相關(guān)政策的出臺(tái)，為 數(shù)字孿生技術(shù)落地應(yīng)用和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制提供了良好的 社會(huì)環(huán)境，有助于其規(guī)范發(fā)展和進(jìn)一步提升。

由于數(shù)字孿生具備虛實(shí)融合與實(shí)時(shí)交互、迭代運(yùn)行 與優(yōu)化，以及全要素/全流程/全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)， 目前已被廣泛應(yīng)用到智能制造、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智 慧能源等多個(gè)領(lǐng)域，形成了多個(gè)可復(fù)制推廣的解決方案 和產(chǎn)品。例如在智能制造領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn) 品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、質(zhì)量管理追溯與工藝優(yōu)化、設(shè)備管 理等場(chǎng)景，不僅縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本， 也為制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了新的技術(shù)手段。據(jù)報(bào)道， 2022年中國(guó)數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模為104億元，預(yù)計(jì)2025年 中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)375億元，數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)應(yīng)用潛力巨 大，但產(chǎn)業(yè)界應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)普遍存在以下問題：

郭楠說(shuō)，為了解決以上問題，全國(guó)信標(biāo)委物聯(lián)網(wǎng)分 委會(huì)數(shù)字孿生工作組（SAC/TC 28/SC 41/WG 4）研究提 出了《信息技術(shù) 數(shù)字孿生 第1部分：通用要求》國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)立項(xiàng)申請(qǐng)，并于2021年8月正式立項(xiàng)。為確保標(biāo)準(zhǔn)符合 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院不僅邀請(qǐng)了 金航數(shù)碼科技有限責(zé)任公司、南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司、 三一重機(jī)有限公司、株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司、 中建科技集團(tuán)有限公司等來(lái)自不同行業(yè)的用戶企業(yè)，還 同時(shí)邀請(qǐng)了電子科技大學(xué)、安世亞太科技股份有限公 司、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所、騰訊云計(jì) 算（北京）有限責(zé)任公司等供應(yīng)商和研究機(jī)構(gòu)作為起草 單位參與標(biāo)準(zhǔn)編制工作，實(shí)現(xiàn)研究與應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合。 2022年10月，標(biāo)準(zhǔn)草案在工作組內(nèi)達(dá)成一致，面向社會(huì) 公開征求意見，經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究和完善，確保標(biāo)準(zhǔn)條款的 科學(xué)性、規(guī)范性和可操作性。

填補(bǔ)數(shù)字孿生通用領(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)空白

《通用要求》作為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了數(shù)字孿生通用領(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)空白，將為數(shù)字孿生供應(yīng)商、用戶 等進(jìn)行有關(guān)系統(tǒng)或產(chǎn)品的開發(fā)、應(yīng)用與服務(wù)提供指導(dǎo)。 郭楠介紹說(shuō)具體體現(xiàn)在以下方面。

一是優(yōu)化數(shù)字孿生領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)供給。ISO、IEC、ISO/ IEC JTC1、IEEE等國(guó)際和區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化組織先后推動(dòng)發(fā) 布了ISO/IEC 30173：2023《數(shù)字孿生 概念和術(shù)語(yǔ)》、 ISO 23247《自動(dòng)化系統(tǒng)與集成 面向制造的數(shù)字孿生 架構(gòu)》等10余項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，形成了“通用+行業(yè)”的標(biāo)準(zhǔn) 群。此前，國(guó)內(nèi)僅發(fā)布了1項(xiàng)面向制造業(yè)的數(shù)字孿生國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，填補(bǔ)了數(shù)字孿生領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)供給的 不足。

二是規(guī)范數(shù)字孿生系統(tǒng)/平臺(tái)/項(xiàng)目建設(shè)?！锻ㄓ?要求》不僅給定了數(shù)字孿生的參考架構(gòu)，還規(guī)定了數(shù)字 孿生系統(tǒng)/平臺(tái)/項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中應(yīng)實(shí)現(xiàn)的基本要求、功 能要求以及安全要求，使得供應(yīng)商企業(yè)建設(shè)數(shù)字孿生 系統(tǒng)/平臺(tái)/項(xiàng)目有據(jù)可依，用戶企業(yè)驗(yàn)收數(shù)字孿生系統(tǒng) /平臺(tái)/項(xiàng)目有章可循，在一定程度上規(guī)范了數(shù)字孿生行 業(yè)發(fā)展。

三是促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展?！锻ㄓ?要求》標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，對(duì)于統(tǒng)一社會(huì)各界對(duì)數(shù)字孿生的認(rèn) 知具有重要意義，降低了因理解不同產(chǎn)生的溝通和試 錯(cuò)成本。該標(biāo)準(zhǔn)適用于指導(dǎo)數(shù)字孿生技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域 的落地應(yīng)用，有助于促進(jìn)數(shù)字孿生技術(shù)的推廣。作為連 接物理世界與虛擬世界的紐帶，數(shù)字孿生技術(shù)的廣泛 應(yīng)用對(duì)于促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的融合發(fā)展具有重 要意義。

主要內(nèi)容及亮點(diǎn)

GB/T 43441.1—2023《信息技術(shù) 數(shù)字孿生 第1部分： 通用要求》是《信息技術(shù) 數(shù)字孿生》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的第1 部分，規(guī)定了數(shù)字孿生的定義、參考架構(gòu)、基本要求、功能 要求以及安全要求，共分為8個(gè)章節(jié)。

一是明確了數(shù)字孿生的概念和邊界。《通用要求》 給出了目標(biāo)實(shí)體、數(shù)字實(shí)體、數(shù)字孿生、數(shù)字孿生系統(tǒng) 等該領(lǐng)域的關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)。其中數(shù)字孿生的定義為“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(shí)體的數(shù)字化表達(dá)”，強(qiáng)調(diào)了虛實(shí) 同步的速率和精度。同時(shí)提出了數(shù)字孿生概念模型，如 圖1所示。

二是提出了數(shù)字孿生參考架構(gòu)。調(diào)研制造、建筑、 能源、城市等領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，《通用要求》提出由目標(biāo) 實(shí)體、孿生互動(dòng)、數(shù)字實(shí)體以及服務(wù)應(yīng)用四部分組成的 參考架構(gòu)，如圖2所示。其中目標(biāo)實(shí)體是數(shù)字孿生技術(shù) 應(yīng)用過(guò)程中建模和數(shù)據(jù)交互的對(duì)象，數(shù)字實(shí)體包括數(shù) 字模型和孿生數(shù)據(jù)，孿生互動(dòng)指目標(biāo)實(shí)體和數(shù)字實(shí)體之 間信息交互的過(guò)程，服務(wù)應(yīng)用主要包括可視化、仿真、 分析、預(yù)測(cè)、優(yōu)化、決策等6類支撐應(yīng)用。

三是規(guī)定了數(shù)字孿生系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)要求?！锻ㄓ?要求》從數(shù)字孿生的概念和特征出發(fā)，提出了同步性、 一致性、實(shí)時(shí)性、可靠性、可維護(hù)性、集成性、可擴(kuò)展性 等7個(gè)方面的基本要求。面向產(chǎn)業(yè)實(shí)際應(yīng)用需求，規(guī)定 了數(shù)字實(shí)體構(gòu)建、測(cè)量與感知、實(shí)時(shí)仿真、數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)優(yōu)化與決策、反饋與控制、可視化交互和數(shù)字資產(chǎn) 管理等8個(gè)方面的功能要求。此外，在引用已有信息安 全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，給定了數(shù)字孿生系統(tǒng)特有的安 全要求。

納入智能制造重點(diǎn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)清單

郭楠指出，本標(biāo)準(zhǔn)明確了數(shù)字孿生系統(tǒng)相關(guān)的基本 要求、功能要求，對(duì)于企業(yè)應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)具有非常 好的指導(dǎo)意義。2023年9月，市場(chǎng)監(jiān)管總局會(huì)同工業(yè)和信 息化部發(fā)布《關(guān)于開展2023年度智能制造標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用試 點(diǎn)工作的通知》，將本標(biāo)準(zhǔn)被列入智能制造重點(diǎn)國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)清單。從應(yīng)用試點(diǎn)項(xiàng)目公示結(jié)果來(lái)看，江蘇高精機(jī)電 裝備有限公司提出的“基于數(shù)字孿生的裝備制造智能工 廠標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用試點(diǎn)”以及山東創(chuàng)恩信息科技股份有限公司 “基于數(shù)字孿生的石化行業(yè)設(shè)備互聯(lián)互通和系統(tǒng)集成 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用試點(diǎn)”均已入選。兩個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目均基于本標(biāo)準(zhǔn) 開展，對(duì)于智能工廠建設(shè)、設(shè)備全生命周期管理等典型 場(chǎng)景進(jìn)行試點(diǎn)，有望形成基于標(biāo)準(zhǔn)的典型應(yīng)用。

本標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被納入智能制造重點(diǎn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)清單，有 望通過(guò)國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)化總體組進(jìn)行宣貫推廣，使得 更多企業(yè)應(yīng)用本標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)數(shù)字孿生在各領(lǐng)域的應(yīng)用 實(shí)踐。

統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，明確要求，加快標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

GB/T 43441.1—2023《信息技術(shù) 數(shù)字孿生 第1部 分：通用要求》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)內(nèi)首個(gè)面向通用領(lǐng)域的數(shù) 字孿生標(biāo)準(zhǔn)，提出了數(shù)字孿生的概念、參考架構(gòu)，規(guī)定 了數(shù)字孿生系統(tǒng)的基本要求、功能要求和安全要求，可 以有效指導(dǎo)數(shù)字孿生領(lǐng)域各供應(yīng)商、用戶企業(yè)等研發(fā)和 應(yīng)用數(shù)字孿生系統(tǒng)。郭楠說(shuō)，本標(biāo)準(zhǔn)的制定，在一定程 度上統(tǒng)一了社會(huì)各界對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)的認(rèn)識(shí)，明確了數(shù) 字孿生應(yīng)用相關(guān)技術(shù)要求，對(duì)于加快數(shù)字孿生在關(guān)鍵場(chǎng) 景中的落地應(yīng)用，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合具有重 要作用。