数字孪生工业软件白皮书（2023年第一版）

数字李生 2023工业软件白皮书 (第一版)IndustrialSoftwareforDigitalTwin 国 应用服务 连接连接 连接李生数据 接 选代优化 连接 物理实体虚拟模型 迭代优化 连接 DigitalTwin国际期刊 国家重点研发计划基于数字李生的智能生产过程精确建模 理论与方法"（项目编号：2020YFB1708400）项目组 联合发布 ?版权声明 本白皮书版权属于DigitalTwin国际期刊、国家重点研发计 划“基于数字李生的智能生产过程精确建模理论与方法”（项 目编号：2020YFB1708400）项目组，并受法律保护。 未经授权许可，任何人不得以营利、营销为目的发布、转 载、摘编、汇编、出售本白皮书的文字、图片或观点。 转载本白皮书时，须转载全文，不得摘编、改编、篡改本白皮书的文字、图片或观点，转载时必须注明“来源：DigitaTwin国际期刊、国家重点研发计划基于数字李生的智能生产 过程精确建模理论与方法”：（项目编号：2020YFB1708400）项 目组” WareforDigitalTwin. 违反上述声明者，编者将保留依法追究其相关法律责任的 权利。 《数字李生工业软件白皮书》编写组 序言 PREFACE 数字李生从概念萌芽发展至今，在近20年的发展过程中，已经逐步形成了较完备的理论技术体系，并在多个行业和细分领域开展了应用，助力了行业的数字化转型发展，体现了强大的理念技术优势和生命力。随着数字化进程的不断推进，各行各业对数字李生的应用需求越来越迫切。然而，由于缺乏统一的软件平台，导致研发人员难协作、功能开发难复用、优质资源难聚集。本书在国家重点研发计划（项目编号：2020YFB1708400）的支持下，尝试回答以下几 个问题： ake 数字李生和数字李生工业软件研究进展如何？数字李生工业软件平台应包括哪些通用功能？中国企业的数字李生工业软件具备哪些能力？ nakeTwin 针对以上问题，本书编写组从以下几方面进行了探讨，并尝试给出回答。 nakeTv 实事求是，大数据精准画像数字李生工业软件国内外现状 抛砖引玉，尝试给出数字李生工业软件参考架构中国理解自立自强，展示中国数字李生工业软件能力及其行业应用引领未来，璧画数字李生工业软件发展蓝图打造创新生态 makeTwil 本书通过精准调研，以详实的数据，分析了数字李生及数字李生工业软件 的国内外发展现状；从不同视角，厘清需求，给出了数字李生工业软件的参考 从规范化、智能化、平台化、生态化四个方面，展望了数字李生工业软件未来 的发展方向。 编制说明 te/wir 本白皮书在《DigitalTwin》国际期刊专家顾问委员会（DigitalTwinInter- nationalAdvisoryCommittee,DTIAC）指导下，由国家重点研发计划“基于数 ma字李生的智能生产过程精确建模理论与方法”（项目编号：2020YFB1708400) 项目组发起并组织编写，国内数字李生软件平台研发单位和应用单位共同参与 编写。 本次发布的版本为2023年第一版。 因时间仓促，本白皮书难免存在不足，敬请国内外专家和同行批评指正。本白皮书所征集的数字李生相关软件平台和应用案例也将不断补充完善。 本白皮书定期进行版本更新，以追踪最新研究进展。 akeTwin nakeTwinomakeTwil omakeTwin akeT 主要编制人员 主编：陶飞 elwin 副主编：胡天亮、刘晓军、向峰、刘庭煜、孙、、徐俊、鲍劲松、 戚庆林、程江峰 软件平台案例主编：向峰xiangfeng@wust.edu.cn makeT 行业应用案例主编：刘晓军liuxiaojun@seu.edu.cn 主要参编人员：孙学民、刘蔚然、袁刚、易扬、刘金锋、董丽丽、孟麒、郭龙雪、秦龙辉、莫景文、吴闻宇、马梓玮、李志远、张健琛、祝静宜、周亚东、廖可、方卓、谢威豪、赵雨龙、曹俊杰、 翁陈熠、焦磊、全小冬 nakeTwinomakeTwil omakeTwin 注：本书软件平台案例和行业应用案例由各参编单位编制提供 主要参编单位 北京航空航天大学 ma 山东大学 东南大学 西安交通大学武汉科技大学东华大学 KeIwin makeT 中国机械总院北自所（北京）科技发展股份有限公司腾讯云计算（北京）有限责任公司 海尔集团卡奥斯物联科技股份有限公司 深圳华龙讯达信息技术股份有限公司北京世冠金洋科技发展有限公司 海克斯康数字智能 北京天玛智控科技股份有限公司中国兵器工业信息中心 akeTwin e-works数字化企业网 邀博（北京）智能科技股份有限公司 北京数码大方科技股份有限公司 国家电网中国电力科学研究院有限公司 上海宝信软件股份有限公司 中航西安飞机工业集团股份有限公司京东方科技集团股份有限公司 makeTwin CmakeTwil 金航数码科技有限责任公司(航空工业信息技术中心) 和利时科技集团有限公司 航天五院北京东方计量测试研究所 上海智能制造功能平台有限公司 主要参编单位 ma nake 北京中祥英科技有限公司 航天一院北京航天拓扑高科技有限责任公司 航天五院北京卫星制造厂有限公司多氟多新材料股份有限公司 无锡雪浪数制科技有限公司 深圳优艾智合机器人科技有限公司北京互时科技股份有限公司 上海李数科技有限公司 北京飞渡科技股份有限公司 上海航天设备制造总厂有限公司 扬子江药业集团有限公司 中国航空规划设计研究总院有限公司中国核电工程有限公司 中国电子科技集团公司第十研究所 中核集团核工业计算机应用研究所北京空间飞行器总体设计部 omakeTwin omakeT 安世亚太科技股份有限公司沈阳尚源智慧科技有限公司 山东捷瑞数字科技股份有限公司 唐山百川智能机器股份有限公司招商局重工（江苏）有限公司武汉理工大学 西北工业大学 重庆大学 上海交通大学 华中科技大学 makeTwin CmakeTwil 主要参编单位 ma 广东工业大学郑州轻工业大学上海大学 暨南大学 北京理工大学 浙江大学 大连理工大学 Kewin omakeT nake 智能采矿装备技术全国重点实验室中国船舶陕西柴油机重工有限公司中国石油大学(北京) 郑州大学 江苏科技大学 太原理工T大a学keTwin 山西科达自控股份有限公司黄陵矿业集团有限责任公司神东煤炭集团公司上湾煤矿湖北势丰机器人技术有限公司 河南新华五岳抽水蓄能发电有限公司 河南中烟有限公司南阳卷烟厂 omakeTwin CmakeTwil 国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司南京计量研究中心吉兰丁智能科技有限公司 重庆工业大数据创新中心有限公司 武汉创景可视技术有限公司 北京国信动力源科技发展有限公司陕西小保当矿业有限公司 目录 Contents ma序言 主要编制人员 eTwi 主要参编单位5 编制说明6 1.数字李生工业软件国内外研究发展现状12 1.1论文数量指数增长，软件系统研究不足13 1.2专利壁垒逐渐形成，自主软件函需关注15 1.3标准体系正在形成，软件标准有待填补17 1.4领域应用需求迫切，通用软件严重缺位19 1.5科研投入持续增长，工业软件函需突破19 1.6技术成果渐成体系，软件生态尚未形成22 1.7世界各国争抢高地，数字中国引领未来23 2.1数字李生工业软件定义25 2.2需求分析-参与者维度25 2.3需求分析-核心功能维度26 3.数字李生工业软件理论技术基础28 nakeT 3.1数字李生五维模型 nakeIwin29 3.2数字李生模型构建31 3.3数字李生数据管理33 3.4数字李生连接交互36 3.5数字李生应用服务39 3.6数字李生成熟度42 3.7数字李生标准体系45 9 4.makeTwin：数字李生工业软件参考架构47 4.1makeTwin：平台架构 4.2makeTwin：十大功能 48 win48 4.3makeTwin：交互机制51 4.4makeTwin：工作流程52 55 5.1卡奥斯D30S数字李生平台56 5.2JICDTP木星数字李生平台58 ake 5.3GCAir系统仿真测试验证一体化平台60 5.4鲲恒嘉荣数字元生态平台62 5.5雪浪OS：智能制造数字底座系统64 5.6互时RZON工业数字李生平台 OmakeTw66 nakeT 5.7李数Twinverse数字李生平台68 5.8飞渡DTS数字李生PaaS平台70 6.数字李生工业软件应用案例72 6.1基于makeTwin的纺织车间物流数字李生系统74 6.2基于makeTwin的固架机可靠运维系统76 6.3基于makeTwin的数控机床关键零部件预测性维护数字李生系统78 6.4基于makeTwin的冻干粉针剂生产线数字李生系统 6.5基于makeTwin的汽车零部件人机协同装配数字李生系统82 6.6基于数据驱动的综采数字李生控制系统84 6.7基于数字李生的车间可视化监控平台86 6.8基于移动机器人的能源厂区巡检数字李生系统88 6.9基于makeTwin的能源场站数字李生站控系统90 eTwir 6.10电动搅拌车能耗优化数字李生系统 eTwin92 6.11面向复杂装备实验测试的数字李生系统94 6.12运载火箭贮箱焊接车间数字李生系统96 6.13Desk.DT航天器结构强度数字李生评测软件98 6.14转静子装配间隙预测与调控数字李生系统100 6.15基于混合建模的风电数字李生系统102 10 6.16航空基础设施数字李生实时监控系统104 6.17基于实时李生的出行安全和交通管控方案106 6.18制动系统可靠性数字李生教学科研平台RDTLabS108 6.19智能装配车间数字李生管控运维系统110 6.20基于数字李生的船舶建造车间物流管控系统112 6.21基于伏锂码云平台的泵送设备数字李生系统 6.23大型水工金属结构数字李生智能运维系统 114 1118oakeT 6.24船用柴油机故障诊断与性能预测李生系统120 6.25基于makeTwin的数字李生产线自主生产系统122 6.26基于数字李生的卫星保持架智能设计系统124 6.27天然气流量计检定站智能数字李生体软件126 6.29数字李生水厂运维管控一体化平台 makeTw128 130 6.30综采工作面数字李生工业软件平台132 6.31基于数字李生的热处理行业应用服务平台134 6.32基于makeTwin的工业厂房数字李生系统136 6.33新能源材料六氟磷酸锂产线的数字李生系统138 7.数字李生工业软件未来发展趋势分析 nakeTy 7.1规范化：标准引领的开放化模块化 d141 7.2智能化：AI赋能的快速开发与应用141 7.3平台化：多场景适配的服务化平台141 7.4生态化：创新驱动的数智生态融合142 ielwIl 参考文献 keiwin 143 11 01 数字李生及工业软件国内外现状 1.1论文数量指数增长，软件系统研究不足 1.2专利壁垒逐渐形成，自主软件驱需关注 1.3标准体系正在形成，软件标准有待填补 1.4领域应用需求迫切，通用软件严重缺位 1.5科研投入持续增长，工业软件驱需突破 1.6技术成果渐成体系，软件生态尚未形成 1.7世界各国争抢高地，数字中国引领未来 数字李生工业软件白皮书 Digitaltwinindustrysoftwarewhitepaper 数字李生经过近年快速发展，应用领域已跨越航空航天和制造的边界，迅速延伸到全球数字经济各个角落，成为人类构筑数字空间，并籍以改造现实世界的变革性模式[1]。数字李生工业软件是数字李生从理论到工程实践的核心载体[2]，备受学术 界、工业界和政府相关部门的关注。下文将从数字李生相关学术论文、专利、标准、领域应用、科研投入、软件生态及国家战略等几个方面对其发展现状进行分析 1.1论文数量指数增长，软件系统研究不足 make nakeT 根据全球最大的文摘和引文数据库ScOpus的论文统计结果，20