政策推动 填补空白 试点应用 GB/T 43441.1—2023《信息技术数字孪生 第1部分：通用要求》国家标准解读

张佩玉 胡琳

2023年11月27日，国家标准化管理 委员会发布2023年第13号国家标准公告， 批准发布GB/T 43441.1—2023《信息技 术 数字孪生 第1部分：通用要求》（以下 简称《通用要求》），并定于2024年6月1 日起正式实施。《通用要求》由全国信息 技术标准化技术委员会提出并归口，中国 电子技术标准化研究院牵头制定，是我国 首个适用于通用领域的数字孪生标准，对 于数字孪生技术的应用推广具有重要指导 意义。为此，《中国标准化》杂志采访了 中国电子技术标准化研究院物联网研究 中心主任郭楠。

出台多项政策布局数字孪生技术

郭楠向记者介绍，数字孪生是具有数据连接的特 定目标实体的数字化表达，该数据连接可以保证物理 状态和虚拟状态之间以适当的速率和精度进行同步， 用以仿真、刻画和预测目标实体在真实环境中的属性、 行为、规则等。作为推动数字经济与实体经济融合的 重要技术手段，国家出台了多项政策布局数字孪生技 术应用。2021年3月11日，十三届人大四次会议表决通 过了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个 五年规划和2035年远景目标纲要》，明确指出要“探 索建设数字孪生城市”。2023年8月3日，工业和信息化 部、科技部、国家能源局、国家标准化管理委员会联合 印发《新产业标准化领航工程实施方案（2023─2035 年）》，强调要研制数字孪生关键技术标准、机床数字 孪生技术与接口等数字化标准以及数字孪生网络等关 键网络技术标准。此外，《“十四五”国家信息化规划》 《“十四五”数字经济发展规划》《“十四五”智能制造 发展规划》等多个领域的规划中均明确表示要加强数 字孪生相关技术研究与标准制定。相关政策的出台，为 数字孪生技术落地应用和相关标准研制提供了良好的 社会环境，有助于其规范发展和进一步提升。

由于数字孪生具备虚实融合与实时交互、迭代运行 与优化，以及全要素/全流程/全业务数据驱动等特点， 目前已被广泛应用到智能制造、智慧城市、智慧农业、智 慧能源等多个领域，形成了多个可复制推广的解决方案 和产品。例如在智能制造领域，数字孪生技术应用于产 品设计、工艺规划、质量管理追溯与工艺优化、设备管 理等场景，不仅缩短了设计周期，降低了生产运营成本， 也为制造业数字化转型提供了新的技术手段。据报道， 2022年中国数字孪生市场规模为104亿元，预计2025年 中国市场规模将达375亿元，数字孪生产业应用潜力巨 大，但产业界应用数字孪生技术普遍存在以下问题：

郭楠说，为了解决以上问题，全国信标委物联网分 委会数字孪生工作组（SAC/TC 28/SC 41/WG 4）研究提 出了《信息技术 数字孪生 第1部分：通用要求》国家标 准立项申请，并于2021年8月正式立项。为确保标准符合 产业发展现状，中国电子技术标准化研究院不仅邀请了 金航数码科技有限责任公司、南方电网有限责任公司、 三一重机有限公司、株洲中车时代电气股份有限公司、 中建科技集团有限公司等来自不同行业的用户企业，还 同时邀请了电子科技大学、安世亚太科技股份有限公 司、中国电子科技集团公司第三十八研究所、腾讯云计 算（北京）有限责任公司等供应商和研究机构作为起草 单位参与标准编制工作，实现研究与应用的有机结合。 2022年10月，标准草案在工作组内达成一致，面向社会 公开征求意见，经过认真研究和完善，确保标准条款的 科学性、规范性和可操作性。

填补数字孪生通用领域国家标准空白

《通用要求》作为推荐性国家标准，填补了数字孪生通用领域国家标准空白，将为数字孪生供应商、用户 等进行有关系统或产品的开发、应用与服务提供指导。 郭楠介绍说具体体现在以下方面。

一是优化数字孪生领域标准供给。ISO、IEC、ISO/ IEC JTC1、IEEE等国际和区域标准化组织先后推动发 布了ISO/IEC 30173：2023《数字孪生 概念和术语》、 ISO 23247《自动化系统与集成 面向制造的数字孪生 架构》等10余项国际标准，形成了“通用+行业”的标准 群。此前，国内仅发布了1项面向制造业的数字孪生国家 标准。本标准的发布，填补了数字孪生领域标准供给的 不足。

二是规范数字孪生系统/平台/项目建设。《通用 要求》不仅给定了数字孪生的参考架构，还规定了数字 孪生系统/平台/项目建设过程中应实现的基本要求、功 能要求以及安全要求，使得供应商企业建设数字孪生 系统/平台/项目有据可依，用户企业验收数字孪生系统 /平台/项目有章可循，在一定程度上规范了数字孪生行 业发展。

三是促进数字经济与实体经济融合发展。《通用 要求》标准的发布，对于统一社会各界对数字孪生的认 知具有重要意义，降低了因理解不同产生的沟通和试 错成本。该标准适用于指导数字孪生技術在各个领域 的落地应用，有助于促进数字孪生技术的推广。作为连 接物理世界与虚拟世界的纽带，数字孪生技术的广泛 应用对于促进数字经济与实体经济的融合发展具有重 要意义。

主要内容及亮点

GB/T 43441.1—2023《信息技术 数字孪生 第1部分： 通用要求》是《信息技术 数字孪生》系列国家标准的第1 部分，规定了数字孪生的定义、参考架构、基本要求、功能 要求以及安全要求，共分为8个章节。

一是明确了数字孪生的概念和边界。《通用要求》 给出了目标实体、数字实体、数字孪生、数字孪生系统 等该领域的关键术语。其中数字孪生的定义为“具有保 证物理状态和虚拟状态之间以适当速率和精度同步的 数据连接的特定目标实体的数字化表达”，强调了虚实 同步的速率和精度。同时提出了数字孪生概念模型，如 图1所示。

二是提出了数字孪生参考架构。调研制造、建筑、 能源、城市等领域产业现状，《通用要求》提出由目标 实体、孪生互动、数字实体以及服务应用四部分组成的 参考架构，如图2所示。其中目标实体是数字孪生技术 应用过程中建模和数据交互的对象，数字实体包括数 字模型和孪生数据，孪生互动指目标实体和数字实体之 间信息交互的过程，服务应用主要包括可视化、仿真、 分析、预测、优化、决策等6类支撑应用。

三是规定了数字孪生系统关键技术要求。《通用 要求》从数字孪生的概念和特征出发，提出了同步性、 一致性、实时性、可靠性、可维护性、集成性、可扩展性 等7个方面的基本要求。面向产业实际应用需求，规定 了数字实体构建、测量与感知、实时仿真、数据分析、预测优化与决策、反馈与控制、可视化交互和数字资产 管理等8个方面的功能要求。此外，在引用已有信息安 全相关标准的基础上，给定了数字孪生系统特有的安 全要求。

纳入智能制造重点国家标准清单

郭楠指出，本标准明确了数字孪生系统相关的基本 要求、功能要求，对于企业应用数字孪生技术具有非常 好的指导意义。2023年9月，市场监管总局会同工业和信 息化部发布《关于开展2023年度智能制造标准应用试 点工作的通知》，将本标准被列入智能制造重点国家标 准清单。从应用试点项目公示结果来看，江苏高精机电 装备有限公司提出的“基于数字孪生的装备制造智能工 厂标准应用试点”以及山东创恩信息科技股份有限公司 “基于数字孪生的石化行业设备互联互通和系统集成 标准应用试点”均已入选。两个试点项目均基于本标准 开展，对于智能工厂建设、设备全生命周期管理等典型 场景进行试点，有望形成基于标准的典型应用。

本标准已经被纳入智能制造重点国家标准清单，有 望通过国家智能制造标准化总体组进行宣贯推广，使得 更多企业应用本标准，推进数字孪生在各领域的应用 实践。

统一认识，明确要求，加快标准应用

GB/T 43441.1—2023《信息技术 数字孪生 第1部 分：通用要求》国家标准是国内首个面向通用领域的数 字孪生标准，提出了数字孪生的概念、参考架构，规定 了数字孪生系统的基本要求、功能要求和安全要求，可 以有效指导数字孪生领域各供应商、用户企业等研发和 应用数字孪生系统。郭楠说，本标准的制定，在一定程 度上统一了社会各界对数字孪生技术的认识，明确了数 字孪生应用相关技术要求，对于加快数字孪生在关键场 景中的落地应用，促进数字经济与实体经济融合具有重 要作用。