船舶與海上設(shè)施數(shù)字孿生系統(tǒng)指南

1、 HYPERLINK / 船舶與海上設(shè)施數(shù)字孿生系統(tǒng)指南 目錄 HYPERLINK l _bookmark0 第1章 通 則 1 HYPERLINK l _bookmark1 第1節(jié)一般定 1 HYPERLINK l _bookmark2 第2節(jié)術(shù)語定義 1 HYPERLINK l _bookmark3 第3節(jié)數(shù)字生統(tǒng)征 1 HYPERLINK l _bookmark4 第4節(jié)保密 2 HYPERLINK l _bookmark5 第5節(jié)等效款 2 HYPERLINK l _bookmark6 第2章 系統(tǒng)組成與評價 3 HYPERLINK l _bookmark7 第1節(jié)系統(tǒng)構(gòu) 3 HYPE

2、RLINK l _bookmark8 第2節(jié)系統(tǒng)素 4 HYPERLINK l _bookmark9 第3節(jié)系統(tǒng)價 5 HYPERLINK l _bookmark10 第3章系統(tǒng)檢驗要求 19 HYPERLINK l _bookmark11 第1節(jié)檢驗本求 19 HYPERLINK l _bookmark12 第2節(jié)資料查 19 HYPERLINK l _bookmark13 第3節(jié)系統(tǒng)件證求 22 HYPERLINK l _bookmark14 第4節(jié)現(xiàn)場驗 22 HYPERLINK l _bookmark15 第5節(jié)證書簽發(fā) 22 HYPERLINK l _bookmark16 附錄數(shù)字孿

3、生系符證書（海上設(shè)施）考例 24第1章 通則第1節(jié)一般規(guī) 本指適用為船與海上施供決優(yōu)、維護制輔助能數(shù)字統(tǒng)。本南定數(shù)生系的術(shù)求檢要求。第2節(jié)術(shù)語與 1.2.1 本南語義：物實yscalen：現(xiàn)物世中別和觀的物。物理對象Coepndng physcal ny：作數(shù)字孿生系統(tǒng)研對象物理實體船與上設(shè)數(shù)孿生統(tǒng)理象以船上施船海上施一部分或個。模（de：為特定的研對所行的括的南中用的模字型即數(shù)字間研對進抽象的種式表方。數(shù)孿體Dgal wn en：字生現(xiàn)有將的理體數(shù)字空間的要重及字映射通實擬據(jù)分等式知預物理象當前及來態(tài)從輔對物對的策控等。用實Ueren：數(shù)孿用實可是任能利數(shù)孿體行運營維等作實如員設(shè)備本統(tǒng)的其系

4、字生統(tǒng)應(yīng)數(shù)孿生用實提適的口。數(shù)采實（aa oecon en：通過監(jiān)測和感知與物理實體交互的實體。設(shè)備控制體Devce conol eny：通過控制設(shè)備運行與物理實體交互的實體 數(shù)孿系Dgalwne實特系統(tǒng)由理體用實體、據(jù)集體設(shè)控制體數(shù)孿體有機系相作組的整。第3節(jié)數(shù)字孿生統(tǒng)特 1.3.1 對申檢的孿生統(tǒng)其行首具有下征：唯一。字生唯映射個定物實。同步性與閉環(huán)。數(shù)字生體應(yīng)通過與理實體交互而不斷改和完善與物理實保一，時需對理間所饋。虛擬。字生是理對在字間映，屬數(shù)空。持續(xù)性。數(shù)字生系統(tǒng)當存在以某種率持續(xù)取物理實體信的手段且物理體息獲、理與應(yīng)當步行。動態(tài)性。數(shù)字生系統(tǒng)生命周期內(nèi)應(yīng)可改變完善，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)、型

5、應(yīng)可新升迭?？捎嬎阈??；鶖?shù)字孿體，可以通過真、計和分析來實時擬和反物實體狀和為。系統(tǒng)建的統(tǒng)是一層分的體部件有晰邏關(guān)第4節(jié)保 1.4.1 CS 對申方的資信遵質(zhì)船入規(guī)（02）第1 篇第2 章第12節(jié)2.2.2的息要求。第5節(jié)等效條 數(shù)孿系中的與舶海設(shè)原統(tǒng)相的動需過驗認。數(shù)孿技不展，果用指要會妨新術(shù)應(yīng)，評估驗證，明用技的統(tǒng)和備夠少到指南求同能水，則些統(tǒng)和設(shè)的以受為代和效法。第2章 系統(tǒng)組成與評價第1節(jié)系統(tǒng)架 船與上施孿生統(tǒng)構(gòu)用戶實體物理對象數(shù)據(jù)采集實體設(shè)備控制實體模型層數(shù)據(jù)獲：模型構(gòu)：集換幾何模機理模、反饋理：將多類數(shù)據(jù)與同一個物理對象來；將不同實體數(shù)據(jù)聚合成為復雜。模型管：將不同模型與同一個物理

6、對象關(guān)；口。鏡像、歸、預知、優(yōu)選、自物理空間數(shù)孿系通由物空的理象用戶體數(shù)采實與設(shè)控制實體及數(shù)空間數(shù)孿生構(gòu)成即對統(tǒng)設(shè)備物理象構(gòu)相的數(shù)孿生體，該數(shù)孿生接收自理對的信并進適頻率演化從而物對象持一致?；谧稚奈鲇脩魧嶓w物理對象數(shù)據(jù)采集實體設(shè)備控制實體模型層數(shù)據(jù)獲：模型構(gòu)：集換幾何模機理模、反饋理：將多類數(shù)據(jù)與同一個物理對象來；將不同實體數(shù)據(jù)聚合成為復雜。模型管：將不同模型與同一個物理對象關(guān)；口。鏡像、歸、預知、優(yōu)選、自物理空間數(shù)字孿生體圖2.11.1船與上數(shù)字生統(tǒng)考構(gòu)數(shù)字孿生體數(shù)字孿生體中數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)來源于物理空間與模型層，包括模型運行數(shù)據(jù)、物理空的輯則及各類感備時集的多式多型運數(shù)據(jù)具數(shù)據(jù)獲據(jù)理能據(jù)

7、獲涉物對及運行程多數(shù)的集傳協(xié)轉(zhuǎn)換等數(shù)管涉數(shù)的存、洗分、合以數(shù)關(guān)。型中數(shù)型能多間間尺對理象行述與畫，具有型建模管等能型建及理對幾理行規(guī)等維度的數(shù)表；型理及數(shù)模的成可化、物對的合同步。系統(tǒng)功能層由模型層中各類模型通過獨立或相互聯(lián)系作用并從數(shù)據(jù)層獲取信的方形，將型分析預結(jié)等饋物理間。系功能舶海設(shè)字孿系主系功分像歸預優(yōu)自主，功解如：鏡（ong立物對的字生幾尺理等方與物理實以當頻保一致并其行視展示。歸Abuona通過字生實對理對動趨實的監(jiān)基于所的測據(jù)歷信息現(xiàn)物對當狀態(tài)成的斷。預dcve過數(shù)孿體在字間對理象設(shè)造試、運行維護拆解報等過進行成的擬仿真驗證預測理象未的狀態(tài)，從而斷潛的陷風險。優(yōu)（pzaona通數(shù)

8、孿體空間別多決方下的理對象能缺險進行擬比而擇決方或決提建議包決策支持自化策。自主（Auonou：指數(shù)字孿生體與其物理對象之間動態(tài)互動，數(shù)字孿生體向理空反物實的行動，而現(xiàn)統(tǒng)動運。第2節(jié)系統(tǒng)要 系要素據(jù)圖.1.11個數(shù)孿系行程可為據(jù)同饋四個要部。模要字生統(tǒng)對理象行律行模從形系中模型模型進步更并數(shù)據(jù)密動支系功能形主要括模管模分析、型成模解等，對型運過及運結(jié)的理。數(shù)要字生統(tǒng)對理象行態(tài)感知成據(jù)數(shù)在組成分流動更并撐型運行主包數(shù)采集數(shù)據(jù)儲數(shù)傳輸數(shù)集成享，即對據(jù)量系各分通的理。同要字生統(tǒng)從理間續(xù)取息模數(shù)在行過程根據(jù)新取信逐更使字生對理象的射加準主包括型步與數(shù)據(jù)步即字生分析獲的息更自身過。反要型運形成字生統(tǒng)能進

9、一向理間行饋要包括統(tǒng)交與功實等，系統(tǒng)行結(jié)由字孿體向戶或理象反的過程。第3節(jié)系統(tǒng)評 數(shù)字生統(tǒng)實對理對的準射對理對變動的時應(yīng)物理對行據(jù)錄關(guān)運用保迭開效指從型數(shù)步與饋個要數(shù)孿系進評價。模要素模理力建模理力關(guān)程表2.31.1模參準性目標模型參數(shù)準確性是指建立模型所用的參數(shù)應(yīng)完整、準確，使得模型可以準確的反映物理實體的狀態(tài)。措施需收集建模所需幾何、物理、環(huán)境等數(shù)據(jù)，使得建模所使用數(shù)據(jù)完備確；需對收集數(shù)據(jù)進行整理，根據(jù)數(shù)字孿生系統(tǒng)的功能目標，篩選有效數(shù)據(jù)。建工使能目標為保障系統(tǒng)開發(fā)質(zhì)量、降低系統(tǒng)運行維護難度，需對建立模型所使用的工具進行調(diào)研、對比等，從而決策構(gòu)建模型應(yīng)使用的軟件工具。措施分析本領(lǐng)域建模軟件

10、的使用情況；明確軟件的兼容性、二次開發(fā)可行性；自行開發(fā)的軟件，應(yīng)進行軟件測試、試運行，明確軟件性能；形成的建模工具使用綜合比較文件應(yīng)提交審查。建過規(guī)化目標為保證建模過程規(guī)范化，降低模型維護難度，應(yīng)采用統(tǒng)一的標準建立、使用模型。措施論證建模需求，確定模型質(zhì)量要求，形成模型質(zhì)量計劃；對建模流程進行論證，形成建模流程規(guī)范化文件。型析力模型析力關(guān)程表2.31.2模計復度目標模型計算復雜度指為了完成預定的功能所需要的計算量，其影響系統(tǒng)運行需要的計算力及系統(tǒng)的響應(yīng)速度。在滿足計算精度需求、空間限制的前下應(yīng)盡量減小計算量，從而提高計算效率。措施通過自適應(yīng)網(wǎng)格、質(zhì)量縮放等方法，減少計算矩陣維度、時間步長等，而

11、減少計算量；選擇適當精度的數(shù)據(jù)類型、通過計數(shù)保留法減少有效數(shù)字、減少計算數(shù)的長度，從而減少計算量；進行模型優(yōu)化，權(quán)衡模型時間復雜度與空間復雜度，減少模型重復計算與模型冗余。模響速目標模型響應(yīng)速度指分析模型在接收到輸入信息到反饋計算分析結(jié)果的時間長短。為保障系統(tǒng)響應(yīng)及時性，應(yīng)提高模型分析速度。措施評估系統(tǒng)及時性需求，確定模型響應(yīng)速度最低要求；提高計算硬件性能或采用并行運算等方法提高系統(tǒng)運算能力；采用模型輕量化、模型降階等方法優(yōu)化模型，降低其運行條件要求。分結(jié)穩(wěn)性目標分析結(jié)果穩(wěn)定性指同一模型在輸入條件相同或相近的情況下，其反饋的結(jié)果應(yīng)相同或相似。為保障系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性、降低系統(tǒng)的維護難度，應(yīng)障模型

12、分析結(jié)果的精確與穩(wěn)定。措施提高輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量；進行輸入數(shù)據(jù)標準化預處理；制定分析結(jié)果誤差判斷方法；選擇分析結(jié)果呈現(xiàn)方式，對分析結(jié)果進行追溯。續(xù)表23.1.2分結(jié)一性目標分析結(jié)果一致性指對于實現(xiàn)相同作用的不同模型在輸入條件相同的情況 下，其反饋的結(jié)果相同或相似。為保障系統(tǒng)穩(wěn)定性、防止決策方案偏差應(yīng)保障各模型的分析結(jié)果一致或模型分析流程的最終結(jié)果一致。措施建立各模型的協(xié)調(diào)機制，進行模型的直接監(jiān)督與標準化；對輸入元素進行標準化；對分析流程進行標準化；對輸出結(jié)果進行標準化。模運自化目標模型運行自動化指模型不需要人為參與輸入信息、分析運行、結(jié)果輸出等過程。為保障系統(tǒng)無人情況下運行的穩(wěn)定性，應(yīng)盡量擴大模型自

13、動化運范圍。措施建立高適應(yīng)性的數(shù)據(jù)自動化讀取與預處理機制，減少數(shù)據(jù)人為處理操作；建立運行過程糾錯與狀態(tài)超限預警機制，減少人為的模型維護操作；建立模型結(jié)果自動化驗證及輸出機制，減少人為的輸出監(jiān)督操作。型成力模型成力關(guān)程表2.31.3模型目標為保障系統(tǒng)的可擴展性，及時適應(yīng)系統(tǒng)中模型的數(shù)量及拓撲結(jié)構(gòu)的變化兼容異構(gòu)運行環(huán)境，應(yīng)建立數(shù)字孿生系統(tǒng)中各個模型之間的連接接口，對接口進行規(guī)范化。交接措施明確模型交互接口的形式，開發(fā)即插即用接口、標準接口，規(guī)范非標接口的接入等；對建模信息、分析結(jié)果等數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化處理；開發(fā)或應(yīng)用模型交互內(nèi)置軟件。模集方目標為實現(xiàn)模型規(guī)范化、高效率的集成、調(diào)用，系統(tǒng)中各個模型進行結(jié)

14、構(gòu)化組合或者集成。措施明確集成模型的類型及范圍，建立合適的集成架構(gòu)；確定模型調(diào)度、索引方法；選擇有效的集成調(diào)試工具、建立統(tǒng)一的集成驗證環(huán)境、開發(fā)集成效能估方法。型用力模型用力關(guān)程表2.31.4模修與新目標為保障模型在不同階段、不同計算條件下的應(yīng)用，形成模型自適應(yīng)能力，模型應(yīng)可修正、可更新。措施明確模型可變動參數(shù)，根據(jù)物理空間與數(shù)字空間的特征數(shù)據(jù)修正模型；建立數(shù)字孿生體與物理實體間的誤差修正機制，設(shè)定誤差閾值；明確數(shù)字孿生體各模型間的關(guān)聯(lián)、協(xié)同與管理制度。?？芍材繕四Ｐ涂梢浦残灾改Ｐ筒煌倪\行環(huán)境中可重復使用的能力。當模型需要在不同的運行環(huán)境下應(yīng)用時，應(yīng)保障模型具有可移植性。措施選擇高通用性接口

15、語言或開發(fā)多語言接口；統(tǒng)一數(shù)字孿生模型參數(shù)量綱或建立單位轉(zhuǎn)化機制；標準化性能、使用方法、注意事項等的描述語言。模規(guī)存目標對數(shù)字孿生系統(tǒng)中的模型進行存儲，應(yīng)建立規(guī)范化的存儲方式，實現(xiàn)對模型的保存與利用。措施制定模型的存儲類型、存儲范圍；依據(jù)模型的研究對象、建模階段等不同，將模型進行分類，如仿真模型數(shù)據(jù)分析模型等，形成模型組件庫；建立模型字典庫，對模型輸入、輸出、功能、特性等進行說明。型釋力模型釋力關(guān)程表2.31.5算原目標為降低模型及系統(tǒng)的運行風險，在建模過程中應(yīng)保障模型所使用的算法原理可靠，即算法原理經(jīng)過驗證或被認可。實驗驗證算法原理；評估算法原理工程應(yīng)用成效；進行算法原理的行業(yè)探討?？煽啃源?/p>

16、施算假完程目標算法在其假設(shè)條件下建立，系統(tǒng)運行條件超出算法假設(shè)條件范圍可能導算法的失靈或錯誤。為降低系統(tǒng)的運行風險，應(yīng)評價當前算法應(yīng)用環(huán)境合其假設(shè)的程度。措施驗證算法假設(shè)條件符合系統(tǒng)常規(guī)運行狀態(tài)；量化算法假設(shè)條件，建立假設(shè)不滿足情況下的告警機制或替代機制。續(xù)表23.1.5?？舍屇繕四Ｐ涂山忉屝灾改Ｐ洼敵鼋Y(jié)果的理由可被解釋、模型中由輸入數(shù)據(jù)到輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的過程可被記錄。系統(tǒng)可快速識別模型運行風險、降低系統(tǒng)的現(xiàn)難度；可追蹤結(jié)果產(chǎn)生過程、定位模型輸出錯誤原因，提升模型維護率。措施記錄模型運行的過程與構(gòu)建模型應(yīng)用的方法；對模型進行分析，對算法決策機制進行解釋。?？伤菽繕四Ｐ涂勺匪菪灾改Ｐ彤a(chǎn)生的過程可被追

17、溯，當模型運行狀況不良時，應(yīng)可快速定位模型開發(fā)環(huán)節(jié)。措施記錄參與模型開發(fā)與更新的人員及其模型修訂范圍；對于機器學習模型，記錄該模型的訓練數(shù)據(jù)集或數(shù)據(jù)集特征。數(shù)要素據(jù)量理力數(shù)據(jù)量理力關(guān)程表2.32.1數(shù)分分目標數(shù)據(jù)的分級分類是管理體系合理規(guī)劃、數(shù)據(jù)安全合理管控、人員精力及度合理利用的基礎(chǔ)，是提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理水平的基礎(chǔ)。需建立有利于數(shù)存取、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)監(jiān)管的分級分類制度，選擇并使用明確的數(shù)據(jù)分分類標準，并設(shè)定適當?shù)臄?shù)據(jù)顆粒度。措施數(shù)據(jù)分級分類參考C船舶數(shù)據(jù)質(zhì)量評估指南（2021）第2 章。數(shù)質(zhì)評目標數(shù)據(jù)質(zhì)量評價應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)質(zhì)量評價規(guī)則中的有關(guān)技術(shù)指標和業(yè)務(wù)指標、驗規(guī)則與方法對數(shù)據(jù)質(zhì)量情況進行實時監(jiān)

18、控，從而發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，向數(shù)據(jù)管理人員進行反饋。需使用或開發(fā)適用于本數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量評估方法、工具，以保障數(shù)據(jù)的及時性、完整性、準確性，并確認數(shù)質(zhì)量評價過程得到有效執(zhí)行、數(shù)據(jù)質(zhì)量問題得到有效反饋。措施數(shù)據(jù)質(zhì)量評價參考C船舶數(shù)據(jù)質(zhì)量評估指南（2021）第3 章。據(jù)集力數(shù)據(jù)集力關(guān)程表2.32.2目標為保障系統(tǒng)從物理空間獲取數(shù)據(jù)的及時性、可靠性，應(yīng)選擇合適的傳感器型號及布置方案，滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求。傳設(shè)應(yīng)措施開發(fā)數(shù)字孿生系統(tǒng)對所需傳感設(shè)備的接口；提高傳感設(shè)備的布置率、狀態(tài)采集范圍，在同一時間獲取更多外部境、內(nèi)部組件的狀態(tài)信息；選擇適當?shù)膫鞲性O(shè)備數(shù)據(jù)采集頻率，充分捕捉狀態(tài)變動；考慮傳感設(shè)備對原船舶

19、與海上設(shè)施系統(tǒng)運行的影響，確定傳感設(shè)備置，并考慮感知數(shù)據(jù)的利用方式，優(yōu)先選擇高價值數(shù)據(jù)進行采集；進行傳感設(shè)備可靠性驗證，保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集準確性、穩(wěn)定性。多數(shù)獲取目標若系統(tǒng)需要從多數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，應(yīng)保障系統(tǒng)對多數(shù)據(jù)源的接口支持，對采集數(shù)據(jù)、人工輸入數(shù)據(jù)、其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)等多種來源數(shù)據(jù)進行選擇、證、融合。與整合措施擴展數(shù)字孿生系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取接口；增強對多來源數(shù)據(jù)的整合、驗證能力。據(jù)儲力數(shù)據(jù)儲力關(guān)程表2.32.3數(shù)保范目標在現(xiàn)有存儲能力、存取技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)等的限制下，為保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)被有效存儲，應(yīng)對數(shù)據(jù)存儲范圍、存儲手段進行評價。措施分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲需求，明確系統(tǒng)數(shù)據(jù)容量的最低要求；增加存儲硬件設(shè)備以提

20、高系統(tǒng)數(shù)據(jù)容量；建立數(shù)據(jù)壓縮機制，對非常用數(shù)據(jù)庫進行壓縮處理；選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)保存形式，如使用分布式文件系統(tǒng)、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫云數(shù)據(jù)庫等。數(shù)讀速目標為滿足系統(tǒng)實時性要求，保障數(shù)據(jù)訪問速度且實現(xiàn)單一數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)獲 取，應(yīng)保證數(shù)據(jù)讀取速度，對數(shù)據(jù)讀取方式、系統(tǒng)硬件性能、數(shù)據(jù)存儲式等進行評價。措施提升數(shù)據(jù)存取相關(guān)硬件性能；選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型。續(xù)表23.2.3數(shù)壓機目標為保障系統(tǒng)實時性要求、提高數(shù)據(jù)傳輸、存取效率，應(yīng)建立系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的壓縮機制。措施針對數(shù)據(jù)特征，選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)壓縮方法；建立數(shù)據(jù)的分級存儲機制，并選擇對應(yīng)壓縮等級；建立數(shù)據(jù)壓縮管理機制或管理程序，保障數(shù)據(jù)壓縮的適時進行。數(shù)存可展目標

21、若當前數(shù)據(jù)庫難以滿足未來增長的數(shù)據(jù)規(guī)模、數(shù)據(jù)訪問需求，應(yīng)在設(shè)計階段考慮數(shù)據(jù)庫的擴展性。措施留存物理空間與接口，以支持處理器、內(nèi)存、硬盤等硬件擴展與升級；選擇支持橫向擴展的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)；制定與業(yè)務(wù)相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫擴展計劃；選擇可擴展的數(shù)據(jù)格式進行數(shù)據(jù)保存。據(jù)輸力數(shù)據(jù)輸力關(guān)程表2.32.4船與上施數(shù)傳輸目標若系統(tǒng)中傳感設(shè)備位于海上，其與位于船舶與海上設(shè)施端的數(shù)據(jù)服務(wù)器間的數(shù)據(jù)傳輸受到海洋環(huán)境影響較大，應(yīng)保障狀態(tài)信息傳輸至監(jiān)測端服器的及時性、完整性、準確性。措施建立傳感數(shù)據(jù)的有線、無線傳輸渠道；考慮水浸、腐蝕、沖擊等海洋環(huán)境與船舶與海上設(shè)施電磁環(huán)境的影響建立數(shù)據(jù)傳輸保障機制。船數(shù)傳目標若數(shù)據(jù)中心和感知與

22、控制設(shè)備分別設(shè)置于陸地與海上，船舶與海上設(shè)施陸地的通信是實現(xiàn)數(shù)字孿生系統(tǒng)及時響應(yīng)的重要前提，應(yīng)提高船岸數(shù)據(jù)輸速度、降低傳輸延遲，保障傳輸數(shù)據(jù)的完整性。措施評估船岸數(shù)據(jù)傳輸需求，選擇合理的船岸通訊方式，并裝配對應(yīng)設(shè)備；建立大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸渠道，用以遞送大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)并提供數(shù)據(jù)備份；建立船岸超量數(shù)據(jù)壓縮機制。續(xù)表23.2.4陸端據(jù)輸目標數(shù)字孿生系統(tǒng)陸地端通常承擔大數(shù)據(jù)分析、結(jié)果展示、決策制定等任務(wù)需要高速網(wǎng)絡(luò)支撐云計算、分布式計算、應(yīng)用端數(shù)據(jù)傳遞等功能，應(yīng)實高速網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備的覆蓋，將分析決策結(jié)果高效傳遞至應(yīng)用端。措施云端部署信息系統(tǒng)；應(yīng)用新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度與可靠性、降低網(wǎng)絡(luò)延遲；選擇適當?shù)?/p>

23、傳輸協(xié)議，保障數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一、可識別；提高設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率，促進多設(shè)施之間的互聯(lián)互通。據(jù)成共力數(shù)據(jù)成共能相過程表2.32.5數(shù)據(jù)的對內(nèi)集成指將不同系統(tǒng)部分產(chǎn)生的格式不一、特點性質(zhì)各異的數(shù)據(jù)在邏輯上或者物理上有機地集中在一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集合中，有助于保證數(shù)目標據(jù)的時效性、準確性并節(jié)約系統(tǒng)存儲空間。應(yīng)建立組織級應(yīng)用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的對交換規(guī)范和機制，并保障其高效、靈活。內(nèi)成措施建立各系統(tǒng)部分之間的相互訪問機制，建立所需信息的獲取通道；建立數(shù)據(jù)責任制，某系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)由該系統(tǒng)自身負責，盡量避免數(shù)的不一致性；建立信息索引與查詢機制，避免信息的重復錄入；建立系統(tǒng)間的離線數(shù)據(jù)交換通道，保證內(nèi)部數(shù)據(jù)集成可離線進行。數(shù)

24、據(jù)的對外共享指按照統(tǒng)一的管理策略對組織內(nèi)部的數(shù)據(jù)進行有選擇的對外開放，同時按照相關(guān)的管理策略引入外部數(shù)據(jù)供組織內(nèi)部應(yīng)用。如系統(tǒng)目標中數(shù)據(jù)需對外進行開放共享，需在滿足安全、監(jiān)管和法律法規(guī)要求的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的對上，建立安全、可信任的信息共享渠道。外享措施進行科學數(shù)據(jù)出版；利用數(shù)字水印或最新區(qū)塊鏈等技術(shù)，防止在數(shù)據(jù)共享過程中數(shù)據(jù)的篡和偽造；3) 開放部分數(shù)據(jù)信息查詢、復制權(quán)限的限制，外部用戶可被授權(quán)獲取所需數(shù)據(jù)。據(jù)全力字孿系應(yīng)證據(jù)存儲輸安全，依照C船網(wǎng)系要求安評指（20第3 和C船數(shù)據(jù)量估指南20附錄8 關(guān)要。同要素型步力模型步力關(guān)程表2.33.1模差評目標在進行模型同步前，應(yīng)對數(shù)字孿生模型與物理對象的

25、差異或同步情況進行評估與驗證，從而支持模型同步必要性評價與模型同步方法的選擇。措施監(jiān)測模型結(jié)果與物理對象狀態(tài)，對狀態(tài)吻合程度進行評估；建立合理的評價指標體系，進行模型的實時評價；確定數(shù)據(jù)接受范圍，對模型差異程度進行分級。模自同范目標若系統(tǒng)中模型需實現(xiàn)自動同步，其同步范圍應(yīng)當受到限制，在保證系統(tǒng)行可靠的前提下，盡量擴大模型自動同步范圍，提高數(shù)字孿生體的準確程度。措施識別敏感參數(shù)，選定參數(shù)同步范圍；分析參數(shù)相關(guān)關(guān)系，設(shè)定參數(shù)修改限制；以同步程度為目標，建立多種自動同步機制，擇優(yōu)選擇同步路線；建立模塊替換機制，擴展模型自動修改范圍。模同驗目標為減少因模型同步導致的系統(tǒng)錯誤或誤差，針對同步后的模型，應(yīng)

26、對同步效果進行持續(xù)驗證。措施設(shè)定同步應(yīng)用的數(shù)據(jù)范圍、數(shù)據(jù)格式，建立同步失敗處理機制，防止統(tǒng)崩潰；建立模型回退機制，同步失敗后，有前版本可供使用；設(shè)定模型測試方法，識別模型的失效、失準等狀態(tài)。模同頻目標模型同步頻率影響反映物理實體狀態(tài)變化的及時性，同時過高的同步頻率會增大系統(tǒng)的運行壓力。為滿足系統(tǒng)功能、性能要求，應(yīng)評價模型同步率。措施評估系統(tǒng)需求、模型同步效率，確定需要的模型同步頻率；分級設(shè)定同步方式，針對每種方式選擇同步頻率；進行模型同步必要性分級，針對每級模型選擇同步頻率。據(jù)步力數(shù)據(jù)步力關(guān)程表2.33.2數(shù)存更目標為保障最新數(shù)據(jù)被同步至數(shù)據(jù)庫，支持模型的運行，系統(tǒng)的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)被同步到系統(tǒng)

27、數(shù)據(jù)庫，同時被認定的錯誤數(shù)據(jù)應(yīng)及時在數(shù)據(jù)庫中標注。措施建立數(shù)據(jù)及時性告警機制，對已采集數(shù)據(jù)未同步到數(shù)據(jù)庫的情況進行判斷；建立數(shù)據(jù)失效處理機制，對于無效、錯誤數(shù)據(jù)進行及時標注；建立數(shù)據(jù)責任制，由產(chǎn)生數(shù)據(jù)的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)更新。數(shù)訪更目標為保障模型、用戶所訪問的數(shù)據(jù)最新、可靠，應(yīng)對模型、用戶提供正確的數(shù)據(jù)位置。措施建立數(shù)據(jù)動態(tài)索引，及時更新數(shù)據(jù)位置；關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)同步更新，保障關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的一致性、用戶訪問的一致性；建立歷史數(shù)據(jù)訪問渠道。反要素統(tǒng)互力系統(tǒng)互力關(guān)程表2.34.1交復程目標交互復雜程度是從使用者角度衡量系統(tǒng)是否有效、易學、安全、高效的質(zhì)量指標。針對數(shù)字孿生系統(tǒng)的人機交互，應(yīng)盡量降低用戶學習成本與系使

28、用難度。措施進行系統(tǒng)交互需求分析；豐富交互情境設(shè)計，使系統(tǒng)交互邏輯清晰；進行系統(tǒng)交互界面可用性測試與優(yōu)化，提高交互界面易用程度。信易找目標信息易查找指信息使用者知悉可利用信息并定位所需信息，降低系統(tǒng)使用、維護難度。措施明確數(shù)據(jù)存儲邏輯，建立數(shù)據(jù)模型；開發(fā)數(shù)據(jù)庫可視化、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等功能，便于人機交互。能現(xiàn)力數(shù)字生具的統(tǒng)功輸一以內(nèi)能力為撐不系功能數(shù)字孿體所的力不盡同可系功輸出內(nèi)能分數(shù)基本塊系統(tǒng)功實路如圖2.3.2。中撐能現(xiàn)內(nèi)部力分五：特描于物世界存的律行研究歸數(shù)空中對進行?；瘶藶镈；模計于理界的律數(shù)空中行推計過字間中測到的得物實的部未信或部息，為S；狀預基歷息實信結(jié)物實體演規(guī)通測得物理實未信，為

29、P；方評取種案基數(shù)孿體果預能對選方案行評價標為E；控輸決轉(zhuǎn)為控信以傳接受號物空實記為C。開始鏡像預知驅(qū)方案價）驅(qū)開始鏡像預知驅(qū)方案價）驅(qū)預測）離預測）驅(qū)模擬算）動模算）靜模算）超實述）規(guī)描述）動特述）靜特述）幾特征述）控模算）超實超實測）控方價）自主控輸出）圖 2.34.2 功實路徑力塊述表234.2幾特描(D-1)目標數(shù)字孿生體應(yīng)反映物理對象的幾何形狀、外觀等，且以某一頻率與物理對象進行同步。措施建立物理對象的幾何模型；對幾何模型附加外觀信息。續(xù)表23.4.2靜態(tài)征描 (D-2)目標在D-1 的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生體可反映物理對象的物理特性，且以某一頻率與物理對象進行同步。措施進行物理對象的力學

30、、熱學、電磁學、化學等物理屬性建模；附加物理對象的物理屬性、約束、關(guān)聯(lián)特征到幾何模型。動態(tài)征描 (D-3)目標在D-2 的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生體可反映物理對象幾何形狀、物理特性等隨時間的演化規(guī)律，且以某一頻率與物理對象進行同步。措施建立物理對象幾何物理屬性隨時間變化的結(jié)構(gòu)損傷模型性能退化模等演化規(guī)律模型；附加演化規(guī)律模型到幾何模型、物理模型。規(guī)則描述目標在D-3 的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生體可反映物理對象被驅(qū)動或擾動后的幾何形狀、物理特性的變化規(guī)則，且以某一頻率與物理對象進行同步。措施建立控制驅(qū)動、外部擾動等對物理模型、幾何模型的影響模型；將控制驅(qū)動、外部擾動的影響與物理模型、幾何模型進行關(guān)聯(lián)。超現(xiàn)描述

31、(D-5)目標在D-4 的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生體對物理對象的幾何形狀、物理特性變化的反映應(yīng)當在下一次驅(qū)動或擾動發(fā)生之前完成。措施進行幾何模型、物理模型、演化規(guī)律模型等的優(yōu)化，提高可計算模型計算效率。靜態(tài)擬計 (-2)目標基于數(shù)字孿生體反映的幾何形狀、物理特性，可通過對歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)進行分析，得到物理對象當前狀態(tài)和屬性。措施建立D-2 中模型的計算流程，根據(jù)物理對象的內(nèi)外部載荷信息在數(shù)字空間中對其結(jié)構(gòu)變形、運動、應(yīng)力分布等狀態(tài)進行計算。動態(tài)擬計 (-3)目標基于數(shù)字孿生體反映的演化規(guī)律，可以通過假設(shè)的物理對象未來外部環(huán)信息，得到物理對象未來幾何形狀、物理特性，從而得知物理對象未來態(tài)和屬性。措施建

32、立D-3 中模型的計算流程，以設(shè)定的物理對象的未來載荷信息作為輸入，在數(shù)字空間中對其結(jié)構(gòu)變形、運動、應(yīng)力分布等狀態(tài)進行計算。續(xù)表23.4.2驅(qū)動擬計 (-4)目標基于數(shù)字孿生體反映的變化規(guī)則，可以通過物理對象未來外部環(huán)境信息及被施加的驅(qū)動或擾動，得知其被施加影響后的未來狀態(tài)和屬性。措施建立D-4 中模型的計算流程，以設(shè)定的物理對象的未來載荷信息與多種驅(qū)動擾動信息作為輸入，在數(shù)字空間中對其結(jié)構(gòu)變形、運動、應(yīng)力分布等狀態(tài)進行計算。控制擬計 (-5)目標通過數(shù)字孿生體的反映情況，可以實時得到其下一次驅(qū)動或受到擾動后的未來狀態(tài)和屬性。措施建立D-5 中模型的計算流程，根據(jù)預測的實時載荷信息與驅(qū)動擾動信

33、息，在數(shù)字空間中對其結(jié)構(gòu)變形、運動、應(yīng)力分布等狀態(tài)進行計算。離線預測目標基于數(shù)字孿生體所反映的物理對象未來狀態(tài)，得知其繼續(xù)運行的性能、缺陷、后果等。措施對-3 得到的狀態(tài)信息進行分析，對其運動響應(yīng)、振幅振頻、應(yīng)力應(yīng)變、結(jié)構(gòu)失效等進行評價，以表征其性能、缺陷、后果等。驅(qū)動預測目標考慮物理對象未來的多種驅(qū)動的方案及可能的擾動，可得知物理對象在多種假設(shè)場景下運行的性能、缺陷、后果等。措施對-4 得到的在不同驅(qū)動、不同擾動下的多種狀態(tài)信息進行分析比較，以表征各驅(qū)動、擾動下的性能、缺陷、后果等。超現(xiàn)預測 (-5)目標考慮備選的控制方案，通過數(shù)字孿生體的反映情況，可以實時預測其下一次收到控制指令后的性能、

34、缺陷、后果。措施對-5 得到控制方案下的狀態(tài)信息進行分析比較，以表示各控制方案執(zhí)行后的性能、缺陷、后果等。驅(qū)動案評 (E-4)目標基于多種假設(shè)場景下的性能、缺陷、后果，可對方案進行評價，從而進行驅(qū)動方案的分析、排序，進而抉選出最優(yōu)方案。措施結(jié)合物理對象的多種可能應(yīng)用場景，基于-4 得到的性能、缺陷、后果對驅(qū)動方案進行綜合評價，從而獲得驅(qū)動方案排序。續(xù)表23.4.2控制案評 (E-5)目標比較采用多種控制方案的性能、缺陷、后果，對控制方案進行實時評價、分析、排序，進而抉選出最優(yōu)控制方案。措施結(jié)合控制場景，基于-5 得到的性能、缺陷、后果對控制方案進行綜合評價，選擇最優(yōu)控制方案?？刂戚敵瞿繕藢⒖刂?/p>

35、方案轉(zhuǎn)化為控制信號，以便傳遞給接受信號的物理空間實體。措施根據(jù)各可控制部件的不同屬性，將E-5 得到的最優(yōu)控制方案轉(zhuǎn)化成與可控制部件進行通訊的電信號、工作指令等，實時傳遞給對應(yīng)系統(tǒng)部件。第3章 系統(tǒng)檢驗要求第1節(jié)檢驗基要 檢單需照南第2 對字生的能及能價并出符合價告。除指規(guī)外字孿系中字統(tǒng)分應(yīng)足C船與上設(shè)數(shù)字系驗指02的相要。第2節(jié)資料審 申方提表3.1 資經(jīng)CS 查。提交CS 資清單表3.21序號要求1質(zhì)量計劃2風險評估報告3系統(tǒng)規(guī)格書4系統(tǒng)總布置圖5系統(tǒng)設(shè)計說明書6孿生模型說明書7硬件說明書8感知設(shè)備安裝布置圖9（含供電）10系統(tǒng)安裝工藝11軟件測試文檔12系統(tǒng)驗收試驗大綱13驗收試驗報告1

36、4操作手冊15系統(tǒng)維護手冊（含軟件和硬件變更管理的必要程序）需交查料明質(zhì)計依生命期制定量劃文記質(zhì)管系統(tǒng)何適用于定字生統(tǒng)應(yīng)至包下內(nèi)：與職、統(tǒng)件配管理人資相的序。軟件相硬生周的程，括：從供商采相硬和軟的序明；軟件碼寫驗的序說；系統(tǒng)成前證程文件。質(zhì)量理系包：數(shù)字生統(tǒng)各級有驗程；數(shù)字生統(tǒng)檢點檢查可是份求交的件一測次技術(shù)計查或?qū)Ｔu審；告知戶統(tǒng)改安的流。險估告統(tǒng)風評通識評估統(tǒng)潛危確定統(tǒng)整個生周的險若于風評修系類需要得CS 相方意。系的風險而見風應(yīng)措施確許除交風評應(yīng)交明文以明免除的由證文應(yīng)括已的險當使環(huán)境其用確風的使環(huán)的等效以現(xiàn)的制施適在前用境采用證。系統(tǒng)規(guī)格書：應(yīng)明確描述數(shù)字孿生系統(tǒng)的總體性能要求及設(shè)計要

37、求，至少應(yīng)括下內(nèi)的用分：系統(tǒng)境件規(guī)：統(tǒng)對作境件適性要。系統(tǒng)能詳描括系配用物對象征系要現(xiàn)功、所實功的全態(tài)詳細明系在種作情下特（括急情況、障況以正及異狀下操指。系統(tǒng)障測故識功能自和動的細說。數(shù)據(jù)安性用安級別功進限）詳細明。系統(tǒng)有入出號表。統(tǒng)布圖述系主模硬元接的接圖軟架構(gòu)圖網(wǎng)拓圖。系統(tǒng)設(shè)計說明書：應(yīng)詳細描述數(shù)字孿生系統(tǒng)功能的實現(xiàn)途徑及過程，至少應(yīng)含以內(nèi)：系的計法功現(xiàn)方的細明。數(shù)采及理明據(jù)采的法數(shù)處方法詳說。數(shù)傳說：據(jù)的原、法數(shù)傳的列等詳說。數(shù)管與用明采集據(jù)管及用法的細明。系軟相說書要、細計明等。系各塊接的說明。生型明數(shù)字生統(tǒng)模的立運原及型過程詳細說。件明，輔助場船檢，少應(yīng)括列容適部分：硬和部備術(shù)明細

38、。主硬配的細。輸輸設(shè)詳資。供設(shè)詳資。知備裝圖：感等詳安布置。線（供電：至應(yīng)括列容適用分：供電置反系的電布，配板電、變器或US 間接。涉及字生統(tǒng)件路的路輸入輸備的一路電情況。統(tǒng)藝統(tǒng)安工相設(shè)的用環(huán)裝求安工藝特別應(yīng)確：計算、絡(luò)備傳器、行的境制求；計算等 T 設(shè)的、連、磁容接要求；傳感的裝求；傳感、行所線的選和頭作求；線纜設(shè)藝求。軟測文檔描述件發(fā)間軟測試劃測結(jié)果驗證滿足預功、求至少包以內(nèi)：軟件試括測試考試境測工的到的測試備測用及試過等。軟測報；括測試果測過記。統(tǒng)收驗綱統(tǒng)收驗活動時計各關(guān)和CS共同認應(yīng)系的終使環(huán)下行應(yīng)證：功能實程；內(nèi)部障外系設(shè)故障發(fā)安響；和其系間安互；確認字生統(tǒng)數(shù)采集存、輸顯、應(yīng)等程常施

39、；對系性、能出驗證法流。作應(yīng)包系啟功復定試數(shù)安性及據(jù)備份、戶限制軟重裝系恢、障位和理及他戶注意事。統(tǒng)冊至少包系中件硬件更理必程。第3節(jié)系統(tǒng)硬持證 對數(shù)孿系含的件申方與CS 共商系硬持范圍。除滿足本指南要外，數(shù)字孿生系統(tǒng)中涉及的產(chǎn)品檢驗還應(yīng)滿足 CS 相關(guān)范和品驗南有要求。與統(tǒng)關(guān)設(shè)如傳器電產(chǎn)經(jīng)CS認并得CS簽發(fā)產(chǎn)品證，可船或海上施使。第4節(jié)現(xiàn)場檢 3.4.1 數(shù)孿系的檢驗容至包以內(nèi)容：確認字生統(tǒng)件布置審的紙料致；CS 船需數(shù)孿系統(tǒng)硬持情進確認；確認字生統(tǒng)硬安裝照查安工進行；系統(tǒng)收驗申方根據(jù)指的求定應(yīng)的收驗綱經(jīng)C審批系的收需CS 船現(xiàn)驗內(nèi)如下：系統(tǒng)能檢測所提的項相的容的（件查硬和軟件單包版號。系統(tǒng)

40、用能驗依第3 第1節(jié)第2節(jié)要需CS 船對字孿生統(tǒng)功輸進現(xiàn)場證。第5節(jié)證書的 檢合后頒字孿系符性證（上施通參樣例附錄。舶海設(shè)數(shù)孿生統(tǒng)進下檢：初次驗；年度驗；換證驗。初檢驗 初次驗包圖紙料查；在系建和裝后檢驗包下項，應(yīng)符批的紙求：認統(tǒng)功力；認統(tǒng)的設(shè)備持相的書；認知備裝工滿相的水防爆求；認字生的運狀正。年檢驗數(shù)字生統(tǒng)施進行度保系的運狀滿統(tǒng)年度應(yīng)在首次簽發(fā)檢驗合格證書或者最近一次檢驗合格證書簽證日期后，每周年前后三個月內(nèi)進行。度驗檢項包含：審查統(tǒng)行錄件；確認統(tǒng)的據(jù)模存在態(tài)新迭；確認統(tǒng)功實狀與證中能態(tài)致；確認統(tǒng)硬、件否存變，存變，需變程進確。換檢驗證書效一不過5年，請應(yīng)證到日前3個交請并通知CS 何系設(shè)有的變情。證驗年度驗目，應(yīng)行如檢：核查字生統(tǒng)維、檢、養(yǎng)錄；基于理施運狀更新護字生統(tǒng)計劃得批。發(fā)下情之證書動效：證書有擅涂該書；發(fā)生過CS批的統(tǒng)重變；未按定受CS 期驗；其它過CS 定書效的況。附錄數(shù)字孿生系統(tǒng)符合證書（海上設(shè)施）參考樣例中 國 船 CHINACLASFCTNSETY數(shù) 字 孿 生 系 統(tǒng) 符 合 證 Frm LTWIN EM