致力于數字孿生體技術的研究與發展

通過解決方案和工程化應用造福人類

來源：數字孿生體實驗室原創

作者：段海波?博士

轉載請注明來源和出處

導? 讀

?“無名萬物之始，有名萬物之母”；“名不正則言不順”；“如無必要勿增實體”。這些古圣先賢的至理名言是數字孿生體標準化的指路明燈。

近年來，特別是剛剛過去的2019年，作為第四次工業革命的通用目的技術，數字孿生體受到學術界和工業界的極大關注。這樣的關注，同樣也來自標準化組織。而且，與一般的新興技術(如大數據、云計算、5G等)不同，甚至與人工智能和物聯網這另外兩個第四次工業革命的通用目的技術也不同；上述這些技術在ISO、IEC或ITU都有專門的(聯合)工作組負責相關技術的標準化工作，而數字孿生體卻吸引了多個國際組織的多個聯合技術委員會、技術委員會和分委會的關注，從各自領域、各個層面出發，成立了多個數字孿生體相關的工作組(對比德國工業4.0中的資產管理殼，在各國際標準化組織中目前只有IEC/TC 65/WG 24這一個工作組以AAS命名)。這樣的態勢，在標準化領域實屬罕見，從一個側面證明了各方對數字孿生體在第四次工業革命中地位和作用的共識，同時也反映了數字孿生體標準化工作的必要性、緊迫性和復雜性。

在數字孿生體實驗室剛剛發布的《數字孿生體技術白皮書2019》初步總結數字孿生體標準化工作的基礎上，表1系統梳理了近年來數字孿生體的標準化歷程。

表1 數字孿生體標準化相關活動(注：本表信息全部來自互聯網)

從表1可以看出：

1. ?韓國和美國是數字孿生體標準化工作的先行者。

2.ISO、IEC和IEEE三大組織全部介入數字孿生體的標準化。

3.工業數據(ISO/TC 184/SC 4和ISO/TC 184/AHG 2)和智能制造(ISO/IEC/JWG 21/TF 8)是數字孿生體標準化的兩個重要的切入點：前者關注系統全生命期的建模和仿真，后者關注IT和OT在生產制造環節的結合這個數字孿生體最重要的應用場景。

4. 測試床和概念驗證項目，既反映了利益相關方的訴求，也為數字孿生體、數字線程相關標準研發制定和實施推廣提供了有價值的輸入。

5. 除了數字孿生體本身的標準化工作，數字孿生體開始與其他應用領域(如智慧城市)的頂層標準相結合，助力相關領域的數字化轉型升級；并深入到CPS或物聯網的物理層(如智能傳感器)，為相關設備的優化升級提供支持。這些都從標準化的角度驗證了數字孿生體實驗室提出的“數字孿生體在第四次工業革命的工業化、城市化和全球化進程中的遍在性”的觀點。

6. 從2018年IIC與德國工業4.0平臺的合作開始關注數字孿生體和資產管理殼之間的關系，到2019年ISO/IEC JWG 21成立“TF8數字孿生資產管理殼”任務組，說明兩者的關系越來越受到關注。

關于DT與AAS的關系，這兩個術語有收斂趨同的趨勢。德國有人認為，DT的定義含糊不清；“孿生”這個詞的豐富語義來自DT概念的仿真模型背景，卻缺少與物理實體的接口；DT概念的發展，導致DT向AAS的靜態增強(……led to a static enhancement of the DT towards an AAS concept)。所以，強烈支持AAS。德國工業4.0術語表對DT的定義和注釋如下：

上面的看法加上這兩個定義和兩個注釋，估計除了德國人，不會有人滿意。雖然AAS的標準化工作走在DT前面，但AAS相關標準僅限于德國國家標準，這與DT標準化的多方參與不可同日而語；AAS的研發推廣應用，目前以工廠環境為主，以德國和德系企業為主導，法、意兩國有參與，這與DT研發和應用的遍地開花不可同日而語。如果這兩個術語最終趨同的話，那DT這一名稱的生命力將遠遠大于AAS，因為市場已經給出了回答。筆者在《為什么需要給數字孿生加上一個“體”字？》一文中回顧數字孿生體的概念發展史時感嘆，為一個概念起個好名字，有多重要。想當初，既然DT能取代Grieves博士的信息鏡像模型等若干名字，那么可以預見，不遠的將來DT將融合AAS一統天下，成為第四次工業革命的通用目的技術。

德國人對數字孿生體的誤讀或擔心都不是問題。數字孿生體的定義模糊正是接下來標準化工作的頭等大事；數字孿生系統將秉承開放架構理念，不重復發明輪子，只要能解決問題滿足需求，一切現有成熟標準和技術都可作為數字孿生體的使能技術，當然也包括AAS相關標準和實現技術。

回到正題，面對復雜的使能技術體系、遍在的應用領域、眾多的利益相關方，數字孿生體的標準化之路如何走？筆者利用IDEF0功能建模方法，嘗試給出數字孿生體標準化工作的頂層活動(圖1)及其一級分解(圖2)，包括術語定義、架構開發、體系規劃、基礎標準制定、應用標準制定、驗證項目研發等六大活動，敬請各位專家指正。

?

圖1 數字孿生體標準化工作的頂層活動

圖2 數字孿生體標準化工作的一級分解

實際上，無論是數字孿生體，還是資產管理殼等其他技術，基本上都不是中國人的原創。面對大幕開啟的第四次工業革命，以及這樣一個支撐萬物互聯的綜合技術體系和數字經濟智能時代的信息基礎設施，我們唯有走應用創新和集成創新之路，借助標準化平臺，加強各工作組中國代表團之間的協同，加強國內產學研之間的協作，努力縮短與發達國家的差距。

參考文獻

1. Constantin Wagner et al. The role of the Industry 4.0 Asset Administration Shell and the Digital Twin during the life cycle of a plant [C]. IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, Limassol, Cyprus, 2017?

2. Industrie 4.0 Glossary [EB/OL]. https://www.plattform-i40.de/PI40/Navigation/EN/Industrie40/Glossary/glossary.html?

3. 段海波.為什么需要給數字孿生加上一個“體”字？[EB/OL]. 數字孿生體實驗室微信公號, 2019-11-21. https://mp.weixin.qq.com/s/R4TlaD1dxd9n2pyeu90oMg

4. 數字孿生體實驗室. 數字孿生體技術白皮書(2019)[EB/OL]. 數字孿生體實驗室微信公號, 2019-12-27. https://mp.weixin.qq.com/s/kNo1fytd00Kvvi3LHUwy1A

作者簡介

?

博士，安世亞太公司咨詢總工程師，數字孿生體實驗室北美分部主任。

INCOSE CSEP (2017)，MATRIZ三級認證 (2005)；ISO/TC184/SC4、SAC/TC159/SC4和SAC/TC28/SC7委員。

數字孿生體技術白皮書( 2019 )

2019年12月27日，數字孿生體實驗室與安世亞太聯合正式發布了《數字孿生體技術白皮書(2019)》。

希望本白皮書能為業內同行提供參考，對數字孿生體技術在中國的發展和應用具有推動作用。

----------------獲取方式----------------

1)關注數字孿生體實驗室公眾號

(DigiTwinLab)

2)回復公眾號：2019白皮書

即可獲取共150頁的完整版白皮書

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数字孪生体技术白皮书_数字孪生体的标准化之路的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。