文档介绍：数字孪生标准体系探究
摘要：数字孪生（Digital Twin）作为实现数字化、智能化、服务化等先进理念的重要使能技术，当前备受学术界和工业界关注，如何在各领域落地应用更是关注的重点。但在数字孪生理论研究与落地应用过程中，发现缺乏数字孪生相关术语、系统架构、适用准则等标准的参考，导致不同用户对数字孪生的理解与认识存在差异；缺乏数字孪生相关模型、数据、连接与集成、服务等标准的参考，导致模型间、数据间、模型与数据间集成难、一致性差等问题，造成新的孤岛；缺乏相关适用准则、实施要求、工具和平台等标准的参考，造成用户或企业不知如何使用数字孪生。为解决上述问题，亟需数字孪生相关标准来参考和指导。本文首先从数字孪生概念的理解与沟通、关键技术研究与实施、行业落地应用三个角度对数字孪生标准的需求进行了分析。在此基础上，结合前期提出的数字孪生五维模型，与国内本领域相关标准技术委员会及应用企业（包括机床、卫星、发动机、工程机械装备等行业）共同建立一套数字孪生标准体系架构。该标准体系主要由数字孪生基础共性标准、关键技术标准、工具/平台标准、测评标准、安全标准、行业应用标准六部分构成，期望相关工作能为数字孪生标准研究与制定人员提供参考，同时为数字孪生落地应用提供指导。
关键词：数字孪生；标准体系；数字孪生五维模型；基础共性；关键技术；工具；平台；行业应用
中图分类号：
文献标识码：A
引言
数字化转型、智能化（如智慧城市、智能制造）、服务化、绿色可持续等是当前全球工业和社会发展趋势。数字孪生（Digital Twin）作为一种在信息世界刻画物理世界、仿真物理世界、优化物理世界、可视化物理世界的重要技术，为实现上述目标和趋势提供了有效途径。当前，数字孪生技术被工业界和学术界广泛关注和研究[1-2]。据统计，截止目前共有来自美国、中国、德国等40多个国家，超过160家机构的500多位研究人员开展了数字孪生理论与应用研究，并有相关研究成果发表，同时西门子公司、特斯拉公司、ANSYS公司、通用电气公司等全球知名企业开展了数字孪生在相关领域的落地应用实践[2-3]。如在制造领域，以德国西门子公司为代表的企业研究了将数字孪生技术应用于产品的设计、生产、制造、运营、服务、回收等全生命周期过程[4]。国内北航数字孪生小组在2017年提出了数字孪生车间的概念，阐述了数字孪生车间的关键技术[5-7]，探索了数字孪生与大数据、云计算、人机交互、信息物理系统等技术的关系[8-11]，开展了数字孪生在设计[12]、制造[13-14]、服务[15-17]领域的应用研究，并与国内12家单位共同发起了数字孪生会议。在航空航天领域，美国国家航空航天局（NASA）、洛克希德·马丁公司、美国空军研究实验室等开展了数字孪生在飞行器结构优化、状态监测、寿命预测与健康管理等方面的应用研究[18-20]。在交通领域，特斯拉公司、DNV GL船级社公司、SNC-兰万灵公司（SNC-LAVALIN）等研究了数字孪生在汽车[21]、船舶[22]、火车[23]等领域的应用。此外，在电力[24]、医疗[25]、智慧城市[26-27]等领域均有相关企业和科研单位开展数字孪生的应用。与此同时，国内北航数字孪生小组提出了数字孪生五维模型，并和相关企业共同探讨了