国内外数字孪生标准化工作现状

数字孪生技术作为推动实现企业数字化转型、促进数字经济发展的重要抓手，已建立了普遍适应的理论技术体系。但是，数字孪生在各行各业的应用仍处于初期探索阶段，面临相关利益方认识不足、平台模型标准化滞后、技术尚不成熟、商业模式不清晰等挑战，亟需制定数字孪生相关模型、数据、连接与集成、服务等标准，规范数字孪生实施过程中涉及的概念、体系框架及关键技术要求等。本文重点阐述了数字孪生标准化工作的意义、目前国内外数字孪生标准化组织以及标准制定现状。

数字孪生标准化工作的意义

数字孪生标准化工作对数字孪生技术应用推广的作用主要有以下几个方面：

（1）提高数字孪生互操作性

制定数字孪生标准可以统一数字孪生技术的术语、元数据和数据格式等，从而提高数字孪生之间的互操作性，帮助不同厂商、不同系统间交换和共享数字孪生数据。

（2）规范数字孪生建模方法

制定数字孪生标准可以推进数字孪生涉及领域的建模方法、流程、技术等的规范化，使数字孪生的建模过程变得更加科学和有效。这些规范包括数字孪生建模相关的标准化模型、方法和自适应计算技术等。

（3）促进数字孪生技术发展

制定数字孪生标准可以促进数字孪生技术的发展，推动行业在技术、应用和实践上的创新。同时，根据其中标准所制定的规范和规则，企业也可以利用数字孪生分析数据、制定计划与目标，因此数字孪生标准将会成为数字孪生技术的基础设施。

（4）加强数字孪生技术安全性

数字孪生技术与物理系统进行数据交换时，也会面临数据安全的挑战。因此，通过制定关于数据隐私保护等标准规范，可以加强数字孪生技术的安全性、信任度与可靠性。

国外数字孪生标准化现状

近年来，数字孪生已吸引了ISO, IEC、ITU以及IEEE等国际标准化组织的关注，初步形成通用的数字孪生标准体系架构，指导各行业数字孪生标准化工作的开展。

（1）国际标准化组织（ISO）

ISO/TC184/SC 4(工业数据分技术委员会)：是国际上数字孪生领域制定标准的主要机构之一，在推动数字孪生技术的标准化方面发挥着重要作用，包括研究制定数字孪生标准化的一般需求和用例。立项并发布了ISO/TR 24464:2020《Automation systems and integration—Industrial data—Visualization elements of digital twins》（自动化系统和集成 工业数据 数字孪生的可视化元素）以及ISO 2324《Automation systems and integration — Digital twin framework for manufacturing—Part 1: Overview and general principles, Part 2: Reference architecture, Part 3: Digital representation of manufacturing elements, Part 4: Information exchange》 （自动化系统和集成 制造业的数字双框架：第1部分：概述和一般原理；第2部分：参考体系结构；第3部分：制造元件的数字表示；第4部分：信息交换）系列标准 。

ISO/IEC JTC 1/SC41（物联网与数字孪生分技术委员会）：负责物联网、数字孪生以及相关技术的国际标准化工作。SC41下设数字孪生工作组（WG 6），专注数字孪生标准化，包括数字孪生的概念、术语、用例和相关技术，开展数字孪生相关技术研究，并推动了ISO/IEC 30173 《Digital twin-Concepts and terminology》（数字孪生概念和术语）、ISO/IEC 30172《 Digital twin-Use cases》（数字孪生 应用案例）等多项国际标准的预研和立项工作。

（2）国际电工委员会（IEC）

IEC/TC65（工业测控和自动化技术委员会）：积极部署制定人工智能、边缘计算、工业物联网/互联网、数字孪生、5G、区块链等新技术用于智能制造领域的国际标准研究。在TC65/JWG21下成立数字孪生和管理壳任务组（TF8），提出数字孪生的边界，评估数字孪生与智能制造参考模型的关系，为IEC/TC65与ISO/TC184成立数字孪生联合工作组明确任务和工作范围。

IEC/TC 57 （电力系统管理及其信息交换技术委员会）：该技术委员会负责制定电力系统信息交换与管理标准，或相关的通讯协议、数据存储等内容。IEC/TC 57制定的IEC 61850和IEC 61970通用信息模型（CIM）系列标准建立了标准化的通信手段和相关的机器级语义，支持数字孪生的交互，是智能电网的基本标准。IEC/TC 57和ISO/IEC JTC1/SC 41之间成立了一个联合工作组，以寻求配电网中物联网应用的协同作用，制定基础和横向标准，提供与物联网和数字孪生相关的词汇、参考架构、互操作性和可信度。

（3）国际电信联盟（ITU）

与国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）相比，国际电信联盟（ITU）的标准化工作主要集中在应用方面，目前正在ITU-T的框架下积极开展智慧城市和网络数字孪生工作。

ITU-T SG13(未来网络研究组)：该研究组以服务、数据、环境和社会经济意识为目标专注于未来网络标准化，涉及云计算、物联网、可信网络、量子通信网络等领域的标准化工作。已发布1项数字孪生网络的要求和体系结构标准：ITU-T Y.3090 (02/2022):《Digital twin network—Requirements and architecture》（数字孪生网络—需求和体系结构），有助于基于数据、模型和接口对物理网络进行分析、诊断、仿真和控制，实现物理网络与数字孪生网络之间的实时交互映射。

ITU-T SG17(安全研究组)：是ITU-T安全领域的领导研究组，主要负责通信安全标准研究，包含网络空间安全、安全架构、网络安全、安全管理、大数据安全、移动应用安全、物联网安全、区块链、生物特征识别、身份管理等多个研究方向。ITU-T SG17已启动数字孪生安全指南相关标准研制，如X.sg-dtn 《Security guidelines for digital twin network》（数字孪生网络安全指南），X.smdtsc《Security measure for digital twin system of smart cities》（智慧城市数字孪生系统安全机制）等。

ITU-T SG20 (物联网和智慧城市与社区研究组): 负责物联网、智慧城市和社区相关研究，通过应用物联网、数字孪生、人工智能等技术，促进城市和农村地区数字化转型，提升垂直行业的数据处理和管理能力。已经发布ITU-T Y.4600 《Concept and use cases of a digital twin in smart sustainable cities》（可持续智慧城市中数字孪生的概念和使用案例） 、《Requirements and capabilities of a digital twin system for smart cities》（智慧城市数字孪生系统的需求和能力）以及ITU-T Y.4601《Requirements and capability framework of a digital twin for smart firefighting》（智能消防数字孪生的需求和能力框架）等标准。正在制定《Digital Twin Network: Framework and functional requirements of data domain in network digital twin layer》（数字孪生网络:网络数字孪生层数据域的框架和功能需求）以及《Requirements and capability framework of digital twin for intelligent transport system》（面向智能交通系统的数字孪生需求与能力框架）等数字孪生相关标准。

（4）电气电子工程师学会（IEEE）

IEEE/C/SM/DR_WG（数字化表征工作组）：该工作组开展数字化表征标准研究工作。正在制定P2806.1《Standard for Connectivity Requirements of Digital Representation for Physical Objects in Factory Environments》（工厂环境中物理对象数字表示的连接性要求标准），该标准定义工厂环境中物理对象的数字表示的系统架构。系统架构描述了工厂环境下数字化表示的目标、重要组成部分、所需的数据资源和基本建立过程。

IEEE/C/SM/DT_WG（数字孪生工作组）：该工作组开展数字数字孪生标准研究工作。正在制定P3144 《Digital Twin Maturity Model and Assessment Methodology in Industry》（工业数字孪生成熟度模型与评估方法），该标准旨在建立成熟度模型，包括能力域和能力子域，并建立成熟度评价方法，包括评价内容、评价过程和成熟度分级。

国内数字孪生标准化现状

近几年来，国内数字孪生也在快速发展，2019年以来，先后发布了《数字孪生体白皮书》、《数字孪生应用白皮书》、《工业设备数字孪生白皮书》以及《数字孪生工业软件白皮书》等多部白皮书。目前，全国信息技术标准化技术委员会（TC28）和全国自动化系统与集成标准化技术委员会（TC159）已经开展了数字孪生国标制定工作。另外有不少社会团体制定了相关领域和行业的数字孪生团体标准。

数字孪生国标

经检索全国标准信息公共服务平台（https://std.samr.gov.cn/），以“数字孪生”为关键词，检索到国家标准计划有6项，其中正式发布1项、正在批准1项、正在征求意见1项和正在起草3项，具体标准制定情况如下：

（1）全国信息技术标准化技术委员会（TC28）

TC28/SC41/WG4（物联网分技术委员会数字孪生工作组）：负责组织开展数字孪生标准需求调研与分析、标准制修订工作以及相关产业研究等工作。主持制定的《信息技术 数字孪生 第1部分：通用要求》（计划号20213298-T-469）已通过审查，正在批准；《信息技术 装备数字孪生 通用要求》（计划号20230710-T-469）正在起草。

另外，由TC28归口，全国城市可持续发展标准化技术委员会（TC567）组织研制的《智慧城市 城市数字孪生 第1部分：技术参考架构》(计划号20221808-T-469)正在起草，用于规范城市数字孪生的定义、概念模型以及技术参考架构，适用于指导城市数字孪生的规划、建设、运营、服务以及数字孪生技术在城市中应用和部署。

（2）全国自动化系统与集成标准化技术委员会（TC159）

TC159/SC4（工业数据分会）：负责全国工业数据交换和产品信息数据库等专业领域标准化工作。主持制定的《自动化系统与集成 工业数据 数字孪生的可视化元素》（计划号20221218-Z-604）正在征求意见，本标准等同采用ISO国际标准：ISO/TR 24464:2020；《自动化系统与集成 面向制造的数字孪生框架 第4部分：信息交换》（计划号20230066-T-604）正在起草，本标准等同采用ISO国际标准：ISO 23247-4:2021。

TC159/SC5（体系结构、通信和集成框架分会）：负责全国体系结构和通信过程等专业领域标准化工作。主持制定并正式发布GB/T 41723-2022 《自动化系统与集成 复杂产品数字孪生体系架构》，该标准规定了复杂产品数字孪生体系架构，并具体规定了复杂产品在设计、制造和服务过程的虚实数据管理模块、数字孪生模型模块、物理-虚拟空间同步映射模块、设计-制造-服务协同模块的逻辑架构与主要功能，适用于复杂产品设计、制造和服务过程的数字孪生体系顶层规划与智能化升级。

特种设备领域数字孪生标准

在特种设备领域，国内目前尚未建立完善的数字孪生标准体系。但是，近年来，特种设备领域积极推进信息化工作。目前，特种设备行业在信息化和智能化方面已取得显著的成绩，并形成GB/T 24476-2017《电梯、自动扶梯和自动人行道物联网的技术规范》、GB/T 36373.1-2018《特种设备信息资源管理 数据元规范 第1部分：气瓶》、GB/T 38656-2020《特种设备物联网系统数据交换技术规范》以及GB/T 38700-2020《特种设备追溯系统数据元》等标准。特种设备领域信息化和智能化方面的标准化，实现了数字孪生中数据互动层的标准化，为数字孪生标准体系的建立提供了有力支撑。

总 结

目前，数字孪生标准化工作主要集中在基础共性、关键技术等方面，未来需要逐步完善和细化标准，如具体实施过程中的数据采集、传输和处理标准；模型构建语言、软件以及模型验证等标准；针对具体应用场景的数据安全保护标准等，进一步促进数字孪生技术的应用和推广。

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