政策推動 填補空白 試點應用 GB/T 43441.1—2023《信息技術數字孿生 第1部分：通用要求》國家標準解讀

張佩玉 胡琳

2023年11月27日，國家標準化管理 委員會發布2023年第13號國家標準公告， 批準發布GB/T 43441.1—2023《信息技 術 數字孿生 第1部分：通用要求》（以下 簡稱《通用要求》），并定于2024年6月1 日起正式實施。《通用要求》由全國信息 技術標準化技術委員會提出并歸口，中國 電子技術標準化研究院牽頭制定，是我國 首個適用于通用領域的數字孿生標準，對 于數字孿生技術的應用推廣具有重要指導 意義。為此，《中國標準化》雜志采訪了 中國電子技術標準化研究院物聯網研究 中心主任郭楠。

出臺多項政策布局數字孿生技術

郭楠向記者介紹，數字孿生是具有數據連接的特 定目標實體的數字化表達，該數據連接可以保證物理 狀態和虛擬狀態之間以適當的速率和精度進行同步， 用以仿真、刻畫和預測目標實體在真實環境中的屬性、 行為、規則等。作為推動數字經濟與實體經濟融合的 重要技術手段，國家出臺了多項政策布局數字孿生技 術應用。2021年3月11日，十三屆人大四次會議表決通 過了《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個 五年規劃和2035年遠景目標綱要》，明確指出要“探 索建設數字孿生城市”。2023年8月3日，工業和信息化 部、科技部、國家能源局、國家標準化管理委員會聯合 印發《新產業標準化領航工程實施方案（2023─2035 年）》，強調要研制數字孿生關鍵技術標準、機床數字 孿生技術與接口等數字化標準以及數字孿生網絡等關 鍵網絡技術標準。此外，《“十四五”國家信息化規劃》 《“十四五”數字經濟發展規劃》《“十四五”智能制造 發展規劃》等多個領域的規劃中均明確表示要加強數 字孿生相關技術研究與標準制定。相關政策的出臺，為 數字孿生技術落地應用和相關標準研制提供了良好的 社會環境，有助于其規范發展和進一步提升。

由于數字孿生具備虛實融合與實時交互、迭代運行 與優化，以及全要素/全流程/全業務數據驅動等特點， 目前已被廣泛應用到智能制造、智慧城市、智慧農業、智 慧能源等多個領域，形成了多個可復制推廣的解決方案 和產品。例如在智能制造領域，數字孿生技術應用于產 品設計、工藝規劃、質量管理追溯與工藝優化、設備管 理等場景，不僅縮短了設計周期，降低了生產運營成本， 也為制造業數字化轉型提供了新的技術手段。據報道， 2022年中國數字孿生市場規模為104億元，預計2025年 中國市場規模將達375億元，數字孿生產業應用潛力巨 大，但產業界應用數字孿生技術普遍存在以下問題：

郭楠說，為了解決以上問題，全國信標委物聯網分 委會數字孿生工作組（SAC/TC 28/SC 41/WG 4）研究提 出了《信息技術 數字孿生 第1部分：通用要求》國家標 準立項申請，并于2021年8月正式立項。為確保標準符合 產業發展現狀，中國電子技術標準化研究院不僅邀請了 金航數碼科技有限責任公司、南方電網有限責任公司、 三一重機有限公司、株洲中車時代電氣股份有限公司、 中建科技集團有限公司等來自不同行業的用戶企業，還 同時邀請了電子科技大學、安世亞太科技股份有限公 司、中國電子科技集團公司第三十八研究所、騰訊云計 算（北京）有限責任公司等供應商和研究機構作為起草 單位參與標準編制工作，實現研究與應用的有機結合。 2022年10月，標準草案在工作組內達成一致，面向社會 公開征求意見，經過認真研究和完善，確保標準條款的 科學性、規范性和可操作性。

填補數字孿生通用領域國家標準空白

《通用要求》作為推薦性國家標準，填補了數字孿生通用領域國家標準空白，將為數字孿生供應商、用戶 等進行有關系統或產品的開發、應用與服務提供指導。 郭楠介紹說具體體現在以下方面。

一是優化數字孿生領域標準供給。ISO、IEC、ISO/ IEC JTC1、IEEE等國際和區域標準化組織先后推動發 布了ISO/IEC 30173：2023《數字孿生 概念和術語》、 ISO 23247《自動化系統與集成 面向制造的數字孿生 架構》等10余項國際標準，形成了“通用+行業”的標準 群。此前，國內僅發布了1項面向制造業的數字孿生國家 標準。本標準的發布，填補了數字孿生領域標準供給的 不足。

二是規范數字孿生系統/平臺/項目建設。《通用 要求》不僅給定了數字孿生的參考架構，還規定了數字 孿生系統/平臺/項目建設過程中應實現的基本要求、功 能要求以及安全要求，使得供應商企業建設數字孿生 系統/平臺/項目有據可依，用戶企業驗收數字孿生系統 /平臺/項目有章可循，在一定程度上規范了數字孿生行 業發展。

三是促進數字經濟與實體經濟融合發展。《通用 要求》標準的發布，對于統一社會各界對數字孿生的認 知具有重要意義，降低了因理解不同產生的溝通和試 錯成本。該標準適用于指導數字孿生技術在各個領域 的落地應用，有助于促進數字孿生技術的推廣。作為連 接物理世界與虛擬世界的紐帶，數字孿生技術的廣泛 應用對于促進數字經濟與實體經濟的融合發展具有重 要意義。

主要內容及亮點

GB/T 43441.1—2023《信息技術 數字孿生 第1部分： 通用要求》是《信息技術 數字孿生》系列國家標準的第1 部分，規定了數字孿生的定義、參考架構、基本要求、功能 要求以及安全要求，共分為8個章節。

一是明確了數字孿生的概念和邊界。《通用要求》 給出了目標實體、數字實體、數字孿生、數字孿生系統 等該領域的關鍵術語。其中數字孿生的定義為“具有保 證物理狀態和虛擬狀態之間以適當速率和精度同步的 數據連接的特定目標實體的數字化表達”，強調了虛實 同步的速率和精度。同時提出了數字孿生概念模型，如 圖1所示。

二是提出了數字孿生參考架構。調研制造、建筑、 能源、城市等領域產業現狀，《通用要求》提出由目標 實體、孿生互動、數字實體以及服務應用四部分組成的 參考架構，如圖2所示。其中目標實體是數字孿生技術 應用過程中建模和數據交互的對象，數字實體包括數 字模型和孿生數據，孿生互動指目標實體和數字實體之 間信息交互的過程，服務應用主要包括可視化、仿真、 分析、預測、優化、決策等6類支撐應用。

三是規定了數字孿生系統關鍵技術要求。《通用 要求》從數字孿生的概念和特征出發，提出了同步性、 一致性、實時性、可靠性、可維護性、集成性、可擴展性 等7個方面的基本要求。面向產業實際應用需求，規定 了數字實體構建、測量與感知、實時仿真、數據分析、預測優化與決策、反饋與控制、可視化交互和數字資產 管理等8個方面的功能要求。此外，在引用已有信息安 全相關標準的基礎上，給定了數字孿生系統特有的安 全要求。

納入智能制造重點國家標準清單

郭楠指出，本標準明確了數字孿生系統相關的基本 要求、功能要求，對于企業應用數字孿生技術具有非常 好的指導意義。2023年9月，市場監管總局會同工業和信 息化部發布《關于開展2023年度智能制造標準應用試 點工作的通知》，將本標準被列入智能制造重點國家標 準清單。從應用試點項目公示結果來看，江蘇高精機電 裝備有限公司提出的“基于數字孿生的裝備制造智能工 廠標準應用試點”以及山東創恩信息科技股份有限公司 “基于數字孿生的石化行業設備互聯互通和系統集成 標準應用試點”均已入選。兩個試點項目均基于本標準 開展，對于智能工廠建設、設備全生命周期管理等典型 場景進行試點，有望形成基于標準的典型應用。

本標準已經被納入智能制造重點國家標準清單，有 望通過國家智能制造標準化總體組進行宣貫推廣，使得 更多企業應用本標準，推進數字孿生在各領域的應用 實踐。

統一認識，明確要求，加快標準應用

GB/T 43441.1—2023《信息技術 數字孿生 第1部 分：通用要求》國家標準是國內首個面向通用領域的數 字孿生標準，提出了數字孿生的概念、參考架構，規定 了數字孿生系統的基本要求、功能要求和安全要求，可 以有效指導數字孿生領域各供應商、用戶企業等研發和 應用數字孿生系統。郭楠說，本標準的制定，在一定程 度上統一了社會各界對數字孿生技術的認識，明確了數 字孿生應用相關技術要求，對于加快數字孿生在關鍵場 景中的落地應用，促進數字經濟與實體經濟融合具有重 要作用。