船舶與海上設(shè)施數(shù)字孿生系統(tǒng)指南

件DANCENOTESGD22船舶與海上設(shè)施數(shù)字孿生系統(tǒng)指南北京I 附錄數(shù)字孿生系統(tǒng)符合證書(海上設(shè)施)參考樣例 241適用于為船舶與海上設(shè)施提供決策優(yōu)化、維護(hù)控制等輔助功能的數(shù)字孿生(1)物理實(shí)體(Physicalentity)：現(xiàn)實(shí)物理世界中可識(shí)別和可觀測(cè)的事物。(2)物理對(duì)象(Correspondingphysicalentity)：作為數(shù)字孿生系統(tǒng)研究對(duì)象的物理實(shí)(4)數(shù)字孿生體(Digitaltwinentity)：數(shù)字孿生體是現(xiàn)有或?qū)⒂械奈锢韺?shí)體在數(shù)字空(5)用戶實(shí)體(Userentity)：數(shù)字孿生用戶實(shí)體可以是任何能夠利用數(shù)字孿生體進(jìn)行(6)數(shù)據(jù)采集實(shí)體(Datacollectionentity)：通過監(jiān)測(cè)和感知與物理實(shí)體交互的實(shí)體。(7)設(shè)備控制實(shí)體(Devicecontrolentity)：通過控制設(shè)備運(yùn)行與物理實(shí)體交互的實(shí)體。(8)數(shù)字孿生系統(tǒng)(Digitaltwinsystem)：為實(shí)現(xiàn)特定系統(tǒng)功能，由物理實(shí)體、用戶實(shí)體、數(shù)據(jù)采集實(shí)體、設(shè)備控制實(shí)體、數(shù)字孿生體等有機(jī)聯(lián)系、相互作用組成的整體。(1)唯一性。數(shù)字孿生體唯一映射一個(gè)確定的物理實(shí)體。(2)同步性與閉環(huán)性。數(shù)字孿生體應(yīng)通過與物理實(shí)體的交互而不斷改變和完善來與物2。(3)虛擬性。數(shù)字孿生體是物理對(duì)象在數(shù)字空間的映射，屬于數(shù)字空間。進(jìn)行。升級(jí)迭代。(6)可計(jì)算性?；跀?shù)字孿生體，可以通過仿真、計(jì)算和分析來實(shí)時(shí)模擬和反映物理1.4.1CCS對(duì)申請(qǐng)方提交的資料信息遵守《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》(2021)第1篇第2章。應(yīng)用本指南要求會(huì)妨礙新技術(shù)的應(yīng)用，經(jīng)評(píng)估和驗(yàn)，證明采用新技術(shù)的系統(tǒng)和設(shè)備能夠至少達(dá)到本指南要求的同等能力水平，則這些系統(tǒng)計(jì)可以接受作為代替和等效方法。3物理空間數(shù)字孿生體體數(shù)據(jù)層集、協(xié)議轉(zhuǎn)換同一個(gè)物理對(duì)象2)將不同實(shí)體數(shù)據(jù)聚合成為復(fù)雜模型層建：模型、機(jī)理模型、統(tǒng)計(jì)模型等理：理對(duì)象關(guān)供標(biāo)準(zhǔn)化的模型調(diào)用接口。系統(tǒng)功能層物理空間數(shù)字孿生體體數(shù)據(jù)層集、協(xié)議轉(zhuǎn)換同一個(gè)物理對(duì)象2)將不同實(shí)體數(shù)據(jù)聚合成為復(fù)雜模型層建：模型、機(jī)理模型、統(tǒng)計(jì)模型等理：理對(duì)象關(guān)供標(biāo)準(zhǔn)化的模型調(diào)用接口。系統(tǒng)功能層體1.1船舶與海上設(shè)施數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)，象構(gòu)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(yùn)行數(shù)據(jù)、物系統(tǒng)功能層由模型層中各類模型通過獨(dú)立或相互聯(lián)系作用并從數(shù)據(jù)層獲取信息1.2系統(tǒng)功能如下：Mirroring對(duì)象的數(shù)字孿生體，在幾何尺度、物理屬性等方面與物前狀態(tài)及成因的判斷。Optimizational決策方案下的物理策(5)自主(Autonomous)：指數(shù)字孿生體與其物理對(duì)象之間動(dòng)態(tài)互動(dòng)，數(shù)字孿生體向物物理實(shí)體的執(zhí)行動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。2.1系統(tǒng)要素。行過程及運(yùn)行結(jié)果的管理。5一步向物理空間進(jìn)行反饋。主要字孿生體向用戶或物理對(duì)象反饋的過程。3.1模型要素3.1.1建模管理能力模型參數(shù)準(zhǔn)確性模型參數(shù)準(zhǔn)確性是指建立模型所用的參數(shù)應(yīng)完整、準(zhǔn)確，使得模型可以準(zhǔn)確的反映物理實(shí)體的狀態(tài)。措施1)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)完備準(zhǔn)2)需對(duì)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，根據(jù)數(shù)字孿生系統(tǒng)的功能目標(biāo)，篩選有效數(shù)據(jù)。建模工具使用能力為保障系統(tǒng)開發(fā)質(zhì)量、降低系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)難度，需對(duì)建立模型所使用的工具進(jìn)行調(diào)研、對(duì)比等，從而決策構(gòu)建模型應(yīng)使用的軟件工具。措施1)分析本領(lǐng)域建模軟件的使用情況；2)明確軟件的兼容性、二次開發(fā)可行性；3)自行開發(fā)的軟件，應(yīng)進(jìn)行軟件測(cè)試、試運(yùn)行，明確軟件性能；4)形成的建模工具使用綜合比較文件應(yīng)提交審查。建模過程規(guī)范化為保證建模過程規(guī)范化，降低模型維護(hù)難度，應(yīng)采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)建立、使措施1)論證建模需求，確定模型質(zhì)量要求，形成模型質(zhì)量計(jì)劃；2)對(duì)建模流程進(jìn)行論證，形成建模流程規(guī)范化文件。63.1.2模型分析能力模型計(jì)算復(fù)雜度模型計(jì)算復(fù)雜度指為了完成預(yù)定的功能所需要的計(jì)算量，其影響系統(tǒng)運(yùn)行需要的計(jì)算力及系統(tǒng)的響應(yīng)速度。在滿足計(jì)算精度需求、空間限制的前提下應(yīng)盡量減小計(jì)算量，從而提高計(jì)算效率。措施1)通過自適應(yīng)網(wǎng)格、質(zhì)量縮放等方法，減少計(jì)算矩陣維度、時(shí)間步長(zhǎng)等，從而減少計(jì)算量；2)選擇適當(dāng)精度的數(shù)據(jù)類型、通過計(jì)數(shù)保留法減少有效數(shù)字、減少計(jì)算數(shù)據(jù)3)進(jìn)行模型優(yōu)化，權(quán)衡模型時(shí)間復(fù)雜度與空間復(fù)雜度，減少模型重復(fù)計(jì)算與模型冗余。模型響應(yīng)速度模型響應(yīng)速度指分析模型在接收到輸入信息到反饋計(jì)算分析結(jié)果的時(shí)間長(zhǎng)短。為保障系統(tǒng)響應(yīng)及時(shí)性，應(yīng)提高模型分析速度。措施1)評(píng)估系統(tǒng)及時(shí)性需求，確定模型響應(yīng)速度最低要求；2)提高計(jì)算硬件性能或采用并行運(yùn)算等方法提高系統(tǒng)運(yùn)算能力；3)采用模型輕量化、模型降階等方法優(yōu)化模型，降低其運(yùn)行條件要求。分析結(jié)果穩(wěn)定性分析結(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(hù)難度，應(yīng)保障模型分析結(jié)果的精確與穩(wěn)定。措施1)提高輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量；2)進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理；3)制定分析結(jié)果誤差判斷方法；4)選擇分析結(jié)果呈現(xiàn)方式，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行追溯。7分析結(jié)果一致性分析結(jié)果一致性指對(duì)于實(shí)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1)建立各模型的協(xié)調(diào)機(jī)制，進(jìn)行模型的直接監(jiān)督與標(biāo)準(zhǔn)化；2)對(duì)輸入元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；3)對(duì)分析流程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；4)對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。模型運(yùn)行化模型運(yùn)行自動(dòng)化指模型不需要人為參與輸入信息、分析運(yùn)行、結(jié)果輸出等過程。為保障系統(tǒng)無人情況下運(yùn)行的穩(wěn)定性，應(yīng)盡量擴(kuò)大模型自動(dòng)化運(yùn)行措施1)建立高適應(yīng)性的數(shù)據(jù)自動(dòng)化讀取與預(yù)處理機(jī)制，減少數(shù)據(jù)人為處理操作；2)建立運(yùn)行過程糾錯(cuò)與狀態(tài)超限預(yù)警機(jī)制，減少人為的模型維護(hù)操作；3)建立模型結(jié)果自動(dòng)化驗(yàn)證及輸出機(jī)制，減少人為的輸出監(jiān)督操作。3.1.3模型集成能力模型交互接口為保障系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，及時(shí)適應(yīng)系統(tǒng)中模型的數(shù)量及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，兼容異構(gòu)運(yùn)行環(huán)境，應(yīng)建立數(shù)字孿生系統(tǒng)中各個(gè)模型之間的連接接口，并對(duì)接口進(jìn)行規(guī)范化。措施1)明確模型交互接口的形式，開發(fā)即插即用接口、標(biāo)準(zhǔn)接口，規(guī)范非標(biāo)準(zhǔn)接口的接入等；2)對(duì)建模信息、分析結(jié)果等數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理；3)開發(fā)或應(yīng)用模型交互內(nèi)置軟件。模型集成方法為實(shí)現(xiàn)模型規(guī)范化、高效率的集成、調(diào)用，系統(tǒng)中各個(gè)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)化組合或者集成。措施1)明確集成模型的類型及范圍，建立合適的集成架構(gòu)；2)確定模型調(diào)度、索引方法；3)選擇有效的集成調(diào)試工具、建立統(tǒng)一的集成驗(yàn)證環(huán)境、開發(fā)集成效能評(píng)83.1.4模型復(fù)用能力模型修正與更新為保障模型在不同階段、不同計(jì)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1)明確模型可變動(dòng)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；2)建立數(shù)字孿生體與物理實(shí)體間的誤差修正機(jī)制，設(shè)定誤差閾值；3)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。模型可移植性模型可移植性指模型不同的運(yùn)行環(huán)境中可重復(fù)使用的能力。當(dāng)模型需要在不同的運(yùn)行環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，應(yīng)保障模型具有可移植性。措施1)選擇高通用性接口語言或開發(fā)多語言接口；2)統(tǒng)一數(shù)字孿生模型參數(shù)量綱或建立單位轉(zhuǎn)化機(jī)制；3)標(biāo)準(zhǔn)化性能、使用方法、注意事項(xiàng)等的描述語言。模型規(guī)范存儲(chǔ)對(duì)數(shù)字孿生系統(tǒng)中的模型進(jìn)行存儲(chǔ)，應(yīng)建立規(guī)范化的存儲(chǔ)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的保存與利用。措施1)制定模型的存儲(chǔ)類型、存儲(chǔ)范圍；2)依據(jù)模型的研究對(duì)象、建模階段等不同，將模型進(jìn)行分類，如仿真模型、數(shù)據(jù)分析模型等，形成模型組件庫；3)建立模型字典庫，對(duì)模型輸入、輸出、功能、特性等進(jìn)行說明。3.1.5模型解釋能力算法原理可靠性為降低模型及系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，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(yàn)證或被認(rèn)可。措施1)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法原理；2)評(píng)估算法原理工程應(yīng)用成效；3)進(jìn)行算法原理的行業(yè)探討。算法假設(shè)完備程度算法在其假設(shè)條件下建立，系統(tǒng)運(yùn)行條件超出算法假設(shè)條件范圍可能導(dǎo)致算法的失靈或錯(cuò)誤。為降低系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)評(píng)價(jià)當(dāng)前算法應(yīng)用環(huán)境符合其假設(shè)的程度。措施1)驗(yàn)證算法假設(shè)條件符合系統(tǒng)常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)；2)量化算法假設(shè)條件，建立假設(shè)不滿足情況下的告警機(jī)制或替代機(jī)制。9模型可解釋性模型可解釋性指模型輸出結(jié)果的理由可被解釋、模型中由輸入數(shù)據(jù)到輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的過程可被記錄。系統(tǒng)可快速識(shí)別模型運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)、降低系統(tǒng)的復(fù)現(xiàn)難度；可追蹤結(jié)果產(chǎn)生過程、定位模型輸出錯(cuò)誤原因，提升模型維護(hù)效。措施1)記錄模型運(yùn)行的過程與構(gòu)建模型應(yīng)用的方法；2)對(duì)模型進(jìn)行分析，對(duì)算法決策機(jī)制進(jìn)行解釋。模型可追溯性模型可追溯性指模型產(chǎn)生的過程可被追溯，當(dāng)模型運(yùn)行狀況不良時(shí)，應(yīng)可快速定位模型開發(fā)環(huán)節(jié)。措施1)記錄參與模型開發(fā)與更新的人員及其模型修訂范圍；2)對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)模型，記錄該模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集或數(shù)據(jù)集特征。3.2數(shù)據(jù)要素3.2.1數(shù)據(jù)質(zhì)量管理能力數(shù)據(jù)分級(jí)分類數(shù)據(jù)的分級(jí)分類是管理體系合理規(guī)劃、數(shù)據(jù)安全合理管控、人員精力及力度合理利用的基礎(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)據(jù)存取、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)監(jiān)管的分級(jí)分類制度，選擇并使用明確的數(shù)據(jù)分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)定適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)顆粒度。措施數(shù)據(jù)分級(jí)分類參考CCS《船舶數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估指南》(2021)第2章。數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)規(guī)則中的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)和業(yè)務(wù)指標(biāo)、校驗(yàn)規(guī)則與方法對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，并向數(shù)據(jù)管理人員進(jìn)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)質(zhì)量評(píng)估方法、工具，以保障數(shù)據(jù)的及時(shí)性、完整性、準(zhǔn)確性，并確認(rèn)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)參考CCS《船舶數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估指南》(2021)第3章。3.2.2數(shù)據(jù)采集能力傳感設(shè)備應(yīng)用為保障系統(tǒng)從物理空間獲取數(shù)據(jù)的及時(shí)性、可靠性，應(yīng)選擇合適的傳感器型號(hào)及布置方案，滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求。措施1)開發(fā)數(shù)字孿生系統(tǒng)對(duì)所需傳感設(shè)備的接口；2)提高傳感設(shè)備的布置率、狀態(tài)采集范圍，在同一時(shí)間獲取更多外部環(huán)境、內(nèi)部組件的狀態(tài)信息；3)選擇適當(dāng)?shù)膫鞲性O(shè)備數(shù)據(jù)采集頻率，充分捕捉狀態(tài)變動(dòng)；4)考慮傳感設(shè)備對(duì)原船舶與海上設(shè)施系統(tǒng)運(yùn)行的影響，確定傳感設(shè)備位置，并考慮感知數(shù)據(jù)的利用方式，優(yōu)先選擇高價(jià)值數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；5)進(jìn)行傳感設(shè)備可靠性驗(yàn)證，保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性。多源數(shù)據(jù)獲取與整合若系統(tǒng)需要從多數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，應(yīng)保障系統(tǒng)對(duì)多數(shù)據(jù)源的接口支持，并對(duì)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(jìn)行選擇、驗(yàn)證、融合。措施1)擴(kuò)展數(shù)字孿生系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取接口；2)增強(qiáng)對(duì)多來源數(shù)據(jù)的整合、驗(yàn)證能力。3.2.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力數(shù)據(jù)保存范圍在現(xiàn)有存儲(chǔ)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(chǔ)，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)范圍、存儲(chǔ)手段進(jìn)行評(píng)價(jià)。措施1)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，明確系統(tǒng)數(shù)據(jù)容量的最低要求；2)增加存儲(chǔ)硬件設(shè)備以提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)容量；3)建立數(shù)據(jù)壓縮機(jī)制，對(duì)非常用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行壓縮處理；4)選擇適當(dāng)?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)據(jù)讀取速度為滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求，保障數(shù)據(jù)訪問速度且實(shí)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(duì)數(shù)據(jù)讀取方式、系統(tǒng)硬件性能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式等進(jìn)行評(píng)價(jià)。措施1)提升數(shù)據(jù)存取相關(guān)硬件性能；2)選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)壓縮機(jī)制為保障系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(jī)制。措施1)針對(duì)數(shù)據(jù)特征，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)壓縮方法；2)建立數(shù)據(jù)的分級(jí)存儲(chǔ)機(jī)制，并選擇對(duì)應(yīng)壓縮等級(jí)；3)建立數(shù)據(jù)壓縮管理機(jī)制或管理程序，保障數(shù)據(jù)壓縮的適時(shí)進(jìn)行。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可擴(kuò)展性若當(dāng)前數(shù)據(jù)庫難以滿足未來增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)規(guī)模、數(shù)據(jù)訪問需求，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段考慮數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展性。措施1)留存物理空間與接口，以支持處理器、內(nèi)存、硬盤等硬件擴(kuò)展與升級(jí)；2)選擇支持橫向擴(kuò)展的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)；3)制定與業(yè)務(wù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展計(jì)劃；4)選擇可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。3.2.4數(shù)據(jù)傳輸能力船舶與海上設(shè)施端數(shù)據(jù)傳輸若系統(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)器之間的數(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(cè)端服務(wù)器的及時(shí)性、完整性、準(zhǔn)確性。措施1)建立傳感數(shù)據(jù)的有線、無線傳輸渠道；2)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(jī)制。船岸數(shù)據(jù)傳輸若數(shù)據(jù)中心和感知與控制設(shè)備分別設(shè)置于陸地與海上，船舶與海上設(shè)施與陸地的通信是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)的重要前提，應(yīng)提高船岸數(shù)據(jù)傳輸速度、降低傳輸延遲，保障傳輸數(shù)據(jù)的完整性。措施1)評(píng)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(duì)應(yīng)設(shè)備；2)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；3)建立船岸超量數(shù)據(jù)壓縮機(jī)制。陸地端數(shù)據(jù)傳輸數(shù)字孿生系統(tǒng)陸地端通常承擔(dān)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(jì)算、分布式計(jì)算、應(yīng)用端數(shù)據(jù)傳遞等功能，應(yīng)實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)對(duì)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1)云端部署信息系統(tǒng)；2)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；3)選擇適當(dāng)?shù)膫鬏攨f(xié)議，保障數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一、可識(shí)別；4)提高設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率，促進(jìn)多設(shè)施之間的互聯(lián)互通。.2.5數(shù)據(jù)集成與共享能力享能力相關(guān)過程數(shù)據(jù)成數(shù)據(jù)的對(duì)內(nèi)集成指將不同系統(tǒng)部分產(chǎn)生的格式不一、特點(diǎn)性質(zhì)各異的數(shù)據(jù)在邏輯上或者物理上有機(jī)地集中在一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集合中，有助于保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性并節(jié)約系統(tǒng)存儲(chǔ)空間。應(yīng)建立組織級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換規(guī)范和機(jī)制，并保障其高效、靈活。措施1)建立各系統(tǒng)部分之間的相互訪問機(jī)制，建立所需信息的獲取通道；2)建立數(shù)據(jù)責(zé)任制，某系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)由該系統(tǒng)自身負(fù)責(zé)，盡量避免數(shù)據(jù)致性；3)建立信息索引與查詢機(jī)制，避免信息的重復(fù)錄入；4)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(jìn)行。數(shù)據(jù)外共享數(shù)據(jù)的對(duì)外共享指按照統(tǒng)一的管理策略對(duì)組織內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行有選擇的對(duì)外開放，同時(shí)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)中數(shù)據(jù)需對(duì)外進(jìn)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)上，建立安全、可信任的信息共享渠道。措施1)進(jìn)行科學(xué)數(shù)據(jù)出版；2)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)的篡改3)開放部分?jǐn)?shù)據(jù)信息查詢、復(fù)制權(quán)限的限制，外部用戶可被授權(quán)獲取所需數(shù)據(jù)。。3.3同步要素3.3.1模型同步能力模型差異評(píng)估在進(jìn)行模型同步前，應(yīng)對(duì)數(shù)字孿生模型與物理對(duì)象的差異或同步情況進(jìn)行評(píng)估與驗(yàn)證，從而支持模型同步必要性評(píng)價(jià)與模型同步方法的選擇。措施1)監(jiān)測(cè)模型結(jié)果與物理對(duì)象狀態(tài)，對(duì)狀態(tài)吻合程度進(jìn)行評(píng)估；2)建立合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)行模型的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)；3)確定數(shù)據(jù)接受范圍，對(duì)模型差異程度進(jìn)行分級(jí)。模型范圍若系統(tǒng)中模型需實(shí)現(xiàn)自動(dòng)同步，其同步范圍應(yīng)當(dāng)受到限制，在保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠的前提下，盡量擴(kuò)大模型自動(dòng)同步范圍，提高數(shù)字孿生體的準(zhǔn)確程措施1)識(shí)別敏感參數(shù)，選定參數(shù)同步范圍；2)分析參數(shù)相關(guān)關(guān)系，設(shè)定參數(shù)修改限制；3)以同步程度為目標(biāo)，建立多種自動(dòng)同步機(jī)制，擇優(yōu)選擇同步路線；4)建立模塊替換機(jī)制，擴(kuò)展模型自動(dòng)修改范圍。模型驗(yàn)證為減少因模型同步導(dǎo)致的系統(tǒng)錯(cuò)誤或誤差，針對(duì)同步后的模型，應(yīng)對(duì)同步效果進(jìn)行持續(xù)驗(yàn)證。措施1)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(jī)制，防止系2)建立模型回退機(jī)制，同步失敗后，有前版本可供使用；3)設(shè)定模型測(cè)試方法，識(shí)別模型的失效、失準(zhǔn)等狀態(tài)。模型頻率模型同步頻率影響反映物理實(shí)體狀態(tài)變化的及時(shí)性，同時(shí)過高的同步頻率會(huì)增大系統(tǒng)的運(yùn)行壓力。為滿足系統(tǒng)功能、性能要求，應(yīng)評(píng)價(jià)模型同步頻措施1)評(píng)估系統(tǒng)需求、模型同步效率，確定需要的模型同步頻率；2)分級(jí)設(shè)定同步方式，針對(duì)每種方式選擇同步頻率；3)進(jìn)行模型同步必要性分級(jí)，針對(duì)每級(jí)模型選擇同步頻率。3.3.2數(shù)據(jù)同步能力數(shù)據(jù)存儲(chǔ)更新為保障最新數(shù)據(jù)被同步至數(shù)據(jù)庫，支持模型的運(yùn)行，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)被同步到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，同時(shí)被認(rèn)定的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)在數(shù)據(jù)庫中標(biāo)注。措施1)建立數(shù)據(jù)及時(shí)性告警機(jī)制，對(duì)已采集數(shù)據(jù)未同步到數(shù)據(jù)庫的情況進(jìn)行判2)建立數(shù)據(jù)失效處理機(jī)制，對(duì)于無效、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)標(biāo)注；3)建立數(shù)據(jù)責(zé)任制，由產(chǎn)生數(shù)據(jù)的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。數(shù)據(jù)訪問更新為保障模型、用戶所訪問的數(shù)據(jù)最新、可靠，應(yīng)對(duì)模型、用戶提供正確的數(shù)據(jù)位置。措施1)建立數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)索引，及時(shí)更新數(shù)據(jù)位置；2)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；3)建立歷史數(shù)據(jù)訪問渠道。3.4反饋要素3.4.1系統(tǒng)交互能力交互復(fù)雜程度交互復(fù)雜程度是從使用者角度衡量系統(tǒng)是否有效、易學(xué)、安全、高效的質(zhì)量指標(biāo)。針對(duì)數(shù)字孿生系統(tǒng)的人機(jī)交互，應(yīng)盡量降低用戶學(xué)習(xí)成本與系統(tǒng)使用難度。措施1)進(jìn)行系統(tǒng)交互需求分析；2)豐富交互情境設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)交互邏輯清晰；3)進(jìn)行系統(tǒng)交互界面可用性測(cè)試與優(yōu)化，提高交互界面易用程度。信息找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(hù)難度。措施1)明確數(shù)據(jù)存儲(chǔ)邏輯，建立數(shù)據(jù)模型；2)開發(fā)數(shù)據(jù)庫可視化、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能，便于人機(jī)交互。模擬計(jì)算(S3) (P-3)驅(qū)動(dòng)模擬計(jì)算(S4)動(dòng)預(yù)測(cè) (P4)驅(qū)動(dòng)方案評(píng)價(jià) 模擬計(jì)算(S3) (P-3)驅(qū)動(dòng)模擬計(jì)算(S4)動(dòng)預(yù)測(cè) (P4)驅(qū)動(dòng)方案評(píng)價(jià) (E4)靜態(tài)模擬計(jì)算(S-2)制模擬計(jì)算(S-5)超現(xiàn)實(shí)預(yù)測(cè)(P-5)制方案評(píng)價(jià) (E-5)制輸出 (C-5) 的數(shù)究和歸納，在數(shù)字空間中對(duì)其進(jìn)推演計(jì)算，通過數(shù)字空間中觀測(cè)演化規(guī)律，通過預(yù)測(cè)得到物接受信號(hào)的物理空間實(shí)體，標(biāo)記為 靜態(tài)特征描述( 靜態(tài)特征描述(D-2)動(dòng)態(tài)特征描述(D-3)規(guī)則描述(D-4)超現(xiàn)實(shí)描述(D-5)(D-1)鏡像優(yōu)選幾何特征描述數(shù)字孿生體應(yīng)反映物理對(duì)象的幾何形狀、外觀等，且以某一頻率與物理對(duì)象進(jìn)行同步。措施1)建立物理對(duì)象的幾何模型；2)對(duì)幾何模型附加外觀信息。靜態(tài)特征描述(D-2)在D-1的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生體可反映物理對(duì)象的物理特性，且以某一頻率與物理對(duì)象進(jìn)行同步。措施1)進(jìn)行物理對(duì)象的力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、化學(xué)等物理屬性建模；2)附加物理對(duì)象的物理屬性、約束、關(guān)聯(lián)特征到幾何模型。動(dòng)態(tài)特征描述(D-3)在D-2的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生體可反映物理對(duì)象幾何形狀、物理特性等隨時(shí)間的演化規(guī)律，且以某一頻率與物理對(duì)象進(jìn)行同步。措施1)建立物理對(duì)象幾何、物理屬性隨時(shí)間變化的結(jié)構(gòu)損傷模型、性能退化模型等演化規(guī)律模型；2)附加演化規(guī)律模型到幾何模型、物理模型。規(guī)則描述(D-4)在D-3的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生體可反映物理對(duì)象被驅(qū)動(dòng)或擾動(dòng)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(duì)象進(jìn)行同步。措施1)建立控制驅(qū)動(dòng)、外部擾動(dòng)等對(duì)物理模型、幾何模型的影響模型；2)將控制驅(qū)動(dòng)、外部擾動(dòng)的影響與物理模型、幾何模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。超現(xiàn)實(shí)描述(D-5)在D-4的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生體對(duì)物理對(duì)象的幾何形狀、物理特性變化的反映應(yīng)當(dāng)在下一次驅(qū)動(dòng)或擾動(dòng)發(fā)生之前完成。措施進(jìn)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(jì)算模型計(jì)算靜態(tài)模擬計(jì)算(S-2)基于數(shù)字孿生體反映的幾何形狀、物理特性，可通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到物理對(duì)象當(dāng)前狀態(tài)和屬性。措施建立D-2中模型的計(jì)算流程，根據(jù)物理對(duì)象的內(nèi)外部載荷信息在數(shù)字空間中對(duì)其結(jié)構(gòu)變形、運(yùn)動(dòng)、應(yīng)力分布等狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算(S-3)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(duì)象未來外部環(huán)境信息，得到物理對(duì)象未來幾何形狀、物理特性，從而得知物理對(duì)象未來狀態(tài)和屬性。措施建立D-3中模型的計(jì)算流程，以設(shè)定的物理對(duì)象的未來載荷信息作為輸入，在數(shù)字空間中對(duì)其結(jié)構(gòu)變形、運(yùn)動(dòng)、應(yīng)力分布等狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。驅(qū)動(dòng)模擬計(jì)算(S-4)基于數(shù)字孿生體反映的變化規(guī)則，可以通過物理對(duì)象未來外部環(huán)境信息及被施加的驅(qū)動(dòng)或擾動(dòng)，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(jì)算流程，以設(shè)定的物理對(duì)象的未來載荷信息與多種類驅(qū)動(dòng)擾動(dòng)信息作為輸入，在數(shù)字空間中對(duì)其結(jié)構(gòu)變形、運(yùn)動(dòng)、應(yīng)力分布等狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算?？刂颇M計(jì)算(S-5)通過數(shù)字孿生體的反映情況，可以實(shí)時(shí)得到其下一次驅(qū)動(dòng)或受到擾動(dòng)后的未來狀態(tài)和屬性。措施建立D-5中模型的計(jì)算流程，根據(jù)預(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)載荷信息與驅(qū)動(dòng)擾動(dòng)信息，在數(shù)字空間中對(duì)其結(jié)構(gòu)變形、運(yùn)動(dòng)、應(yīng)力分布等狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。離線預(yù)測(cè)(P-3)基于數(shù)字孿生體所反映的物理對(duì)象未來狀態(tài)，得知其繼續(xù)運(yùn)行的性能、缺陷、后果等。措施對(duì)S-3得到的狀態(tài)信息進(jìn)行分析，對(duì)其運(yùn)動(dòng)響應(yīng)、振幅振頻、應(yīng)力應(yīng)變、結(jié)構(gòu)失效等進(jìn)行評(píng)價(jià)，以表征其性能、缺陷、后果等。驅(qū)動(dòng)預(yù)測(cè)(P-4)考慮物理對(duì)象未來的多種驅(qū)動(dòng)的方案及可能的擾動(dòng)，可得知物理對(duì)象在多種假設(shè)場(chǎng)景下運(yùn)行的性能、缺陷、后果等。措施對(duì)S-4得到的在不同驅(qū)動(dòng)、不同擾動(dòng)下的多種狀態(tài)信息進(jìn)行分析比較，以表征各驅(qū)動(dòng)、擾動(dòng)下的性能、缺陷、后果等。超現(xiàn)實(shí)預(yù)測(cè)(P-5)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(shí)時(shí)預(yù)測(cè)其下一次收到控制指令后的性能、缺陷、后果。措施對(duì)S-5得到控制方案下的狀態(tài)信息進(jìn)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(dòng)方案評(píng)價(jià)(E-4)基于多種假設(shè)場(chǎng)景下的性能、缺陷、后果，可對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)方案的分析、排序，進(jìn)而抉選出最優(yōu)方案。措施結(jié)合物理對(duì)象的多種可能應(yīng)用場(chǎng)景，基于P-4得到的性能、缺陷、后果對(duì)驅(qū)動(dòng)方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而獲得驅(qū)動(dòng)方案排序?？刂品桨冈u(píng)價(jià)(E-5)比較采用多種控制方案的性能、缺陷、后果，對(duì)控制方案進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)、分析、排序，進(jìn)而抉選出最優(yōu)控制方案。措施結(jié)合控制場(chǎng)景，基于P-5得到的性能、缺陷、后果對(duì)控制方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，選擇最優(yōu)控制方案?？刂戚敵?C-5)將控制方案轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，以便傳遞給接受信號(hào)的物理空間實(shí)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(jìn)行通訊的電信號(hào)、工作指令等，實(shí)時(shí)傳遞給對(duì)應(yīng)系統(tǒng)部件。南》(2021)的相關(guān)要求。12345678置圖9系統(tǒng)維護(hù)手冊(cè)(含軟件和硬件變更管理的必要程序)需提交審查資料的說明置管理和人員資格相關(guān)的程序。(3)質(zhì)量管理體系，包括：審查會(huì)或者專家評(píng)審會(huì)；別需要獲得CCS和相關(guān)方同意。當(dāng)系統(tǒng)的，以及現(xiàn)有的控制措施適合在當(dāng)前使用環(huán)境下采用的證明。(1)系統(tǒng)環(huán)境條件的規(guī)定：系統(tǒng)對(duì)工作環(huán)境條件的適應(yīng)性要求。所實(shí)現(xiàn)功能的安全狀態(tài)的詳細(xì)說明、系統(tǒng)在各種操作情況下的特性(包括應(yīng)急情況)以及正常及異常狀態(tài)下的操作指南。(3)系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)和故障識(shí)別功能(自動(dòng)和手動(dòng))的詳細(xì)說明。(4)數(shù)據(jù)的安全性、用戶安全級(jí)別(功能進(jìn)入限制)的詳細(xì)說明。表。圖等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書：應(yīng)詳細(xì)描述數(shù)字孿生系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)途徑及過程，至少應(yīng)包：實(shí)現(xiàn)方法的詳細(xì)說明。(3)數(shù)據(jù)傳輸說明：數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑怼⒎椒?、?shù)據(jù)傳輸?shù)牧斜淼鹊脑敿?xì)說明。概要、詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書等。的適用部分：1)硬件和外部設(shè)備技術(shù)規(guī)格明細(xì)表。)主要硬件配置的詳細(xì)說明。3)輸入輸出設(shè)備詳細(xì)資料。4)供電設(shè)備詳細(xì)資料。.8感知設(shè)備安裝布置圖：傳感器等的詳細(xì)安裝布置圖。容的適用部分：的供電情制要求；求；能要求，至少應(yīng)包含以下內(nèi)容：(2)軟件測(cè)試報(bào)告；包括軟件測(cè)試結(jié)果與測(cè)試過程記錄。(1)功能的實(shí)現(xiàn)程度；(2)內(nèi)部故障或外部系統(tǒng)設(shè)備故障引發(fā)的安全響應(yīng)；(3)和其他系統(tǒng)間的安全互連；輸、顯示、應(yīng)用等過程正常實(shí)施；(5)對(duì)系統(tǒng)性能、功能輸出的驗(yàn)證方法及流程。份、用戶權(quán)限限制、軟件重裝及系統(tǒng)恢復(fù)、故障定位和修理以及其他用戶需注意的事項(xiàng)。2.2.14系統(tǒng)維護(hù)手冊(cè)：至少應(yīng)包含系統(tǒng)中軟件和硬件變更管理的必要程序。3.3.2除滿足本指南的要求外，數(shù)字孿生系統(tǒng)中涉及的產(chǎn)品檢驗(yàn)還應(yīng)滿足CCS相關(guān)規(guī)料一致；(3)確認(rèn)數(shù)字孿生系統(tǒng)各硬件安裝按照審查的安裝工藝進(jìn)行；軟件清單(包括版本號(hào)))。與海上設(shè)施數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行下列檢驗(yàn)：初次檢驗(yàn)應(yīng)包括：)圖紙資料審查；項(xiàng)目，并應(yīng)符合批準(zhǔn)的圖紙要求：孿生系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)正常。年度檢驗(yàn)首次簽發(fā)檢驗(yàn)合格證書或者最近一次檢驗(yàn)合格證書簽證日期后，每周年前后三個(gè)月內(nèi)進(jìn)(2)確認(rèn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)與模型存在動(dòng)態(tài)更新與迭代；致；(4)確認(rèn)系統(tǒng)中硬件、軟件是否存在變更，若存在變更，需對(duì)變更程序進(jìn)行確認(rèn)。換證檢驗(yàn)(2)基于物理設(shè)施的運(yùn)行狀況更新維護(hù)數(shù)字孿生系統(tǒng)的計(jì)劃并得到批準(zhǔn)。IssuedonDesignatedSurveyortoChinaClassificationSociety附錄數(shù)字孿生系統(tǒng)符合證書(海上設(shè)施)參考樣例 IONSOCIETY數(shù)字孿生系統(tǒng)符合證書DIGITAL-TWINSYSTEMCOMPLIANCECERTIFICATE本證書應(yīng)有附件:xxxxxxhisCertificateshallbesupplementedbyaSupplementFormNoxxxxxxxxx孿生系統(tǒng)NameoftheSystemDIGITAL-TWINSYSTEM(鏡像/歸因/預(yù)知/優(yōu)選/自主)FunctionoftheSystem稱NameoftheInstallationTypeoftheInstallationInstallationIDNumber ionalAuto