2024年数字孪生工业软件白皮书（第二版）

2024 (第二版) Industrial Software for Digital Twin ?版权声明 本白皮书版权属于Digital Twin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Warefor Digital Twin.目组” 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: akeTwin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? 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。 实事求是，大数据精准揭示数字李生工业软件国内外短板直面问题，尝试设计数字李生工业软件参考架构中国方案他山之石，展示中国数字李生工业软件行业多元应用案例引领未来，璧画数字李生工业软件发展蓝图完善创新生态 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架构；并深入行业，介绍了目前中国数字李生工业软件平台和应用案例；最后从规范化、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。 主要编制人员 主 编:陶飞 副主编：胡天亮、刘晓军、向峰、刘庭煜、孙、铮、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 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、王柏村、张桐嘉、叶瑛歆、董丽丽、孟麒、郭龙雪、秦龙辉、莫景文、吴闻宇、ma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、郑昌鑫、成聪、田锋UM 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 北京航空航天大学山东大学东南大学西安交通大学武汉科技大学东华大学浙江大学腾讯云计算（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三一重工股份有限公司e-works数字化企业网邀博（北京）智能科技股份有限公司makeTwin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天目山实验室 主要参编单位 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@makeTwin北京空间飞行器总体设计部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无锡宏源机电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山东建筑大学 主要参编单位 e/win西北工业大学重庆大学上海交通大学华中科技大学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大连理工大学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大学山西科达自控股份有限公司黄陵矿业集团有限责任公司makeTwin神东煤炭集团公司上湾煤矿湖北赞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 主要参编单位 win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江苏中车数字科技有限公司南京国睿信维软件有限公司西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室国网浙江省电力有限公司绍兴供电公司OmakeTwin北京航天智造科技发展有限公司南京市城市照明建设运营集团有限公司上海航数智能科技有限公司合肥综合性国家科学中心人工智能研究院软通天枢引擎（南京）科技有限公司昆山市李数数字科技有限公司天津大学天津市泰森数控科技有限公司天津市天森智能设备有限公司晋能控股煤业集团同忻煤矿山西有限公司河南省氟基新材料科技有限公司亿联鑫工程科技有限公司makeTwin北京睿呈时代信息科技有限公司香港理工大学-莱茵科斯特智能制造联合实验室香港大学 编制说明 本白皮书在《Digital Twin》国际期刊专家顾问委员会（Digital Twin Inter-national Advisory Committee,DTIAC）指导下，由国家重点研发计划“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2024年第二版。 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。 本白皮书不定期进行版本更新，以追踪最新研究进展。 目录 Contents 序言3 主要编制人员4 主要参编单位5 编制说明9 1.数字李生工业软件国内外研究发展现状14 1.1论文数量指数增长，软件系统研究不足15makelwi1.2专利壁垒逐渐形成，自主软件仍需关注171.3标准体系正在形成，软件标准有待填补20211.4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，工业软件函需突破221.6技术成果渐成体系，软件生态尚未形成251.7世界各国争抢高地，数字中国引领未来26 2.数字李生工业软件相关概念内涵与应用需求28 2.1数字李生工业软件的定义292.2数字李生工业软件的需求分析-参与者视角2.3数字李生工业软件的需求分析-应用场景视角2.4数字李生工业软件的特征322.5数字李生工业软件的核心功能33 3.数字李生工业软件理论技术基础35 ake Twin3.1数字李生五维模型363.2数字李生模型373.3数字李生数据403.4数字李生连接交互433.5数字李生应用服务453.6数字李生标准体系483.7数字李生工业软件技术体系503.8数字李生成熟度53 4.makeTwin:数字李生工业软件参考架构56 4.1 makeTwin：平台功能要求574.2makeTwin：平台架构584.3 makeTwin：十大功能594.4makeTwin：交互机制614.5 makeTwin：工作流程 5.中国数字李生工业软件介绍64 5.1makeTwin-车间物流仿真优化数字李生平台655.2卡奥斯D30S数字李生平台OmakeTw675.3JICDTP木星数字李生平台695.4GCAir系统仿真测试验证一体化平台715.5鲲恒嘉荣数字元生态平台735.6雪浪OS：智能制造数字底座系统755.7 互时RZON工业数字李生平台775.8李数Twinverse数字李生平台795.9飞渡DTS数字李生PaaS平台81 6.数字李生工业软件应用案例83 6.1基于makeTwin的加弹机数字李生运维管控系统866.2 基于makeTwin的固架机可靠运维系统886.3基于makeTwin的数控机床关键零部件预测性维护数字李生系统906.4基于makeTwin的冻干粉针剂生产线数字李生系统926.5基于makeTwin的汽车零部件人机协同装配数字李生系统946.6基于数据驱动的综采数字李生系统eTwin966.7基于数字李生的卫星制造车间可视化监控平台986.8基于移动机器人的能源厂区巡检数字李生系统1006.9基于makeTwin的能源场站智能站控系统1026.10电动正面吊能耗优化数字李生系统1046.11面向航空复杂装备实验测试的数字李生系统1066.12运载火箭贮箱焊接车间数字李生系统1086.13Desk.DT空天装备结构数字李生评测软件110 1126.14转静子装配间隙预测与调控数字李生系统6.15基于混合建模的风电数字李生系统1146.16航空基础设施数字李生实时监控系统1166.17基于实时李生的出行安全和交通管控方案1186.18制动系统可靠性数字李生教学科研平台RDTLabs1206.19无人化采煤控制装备智能装配车间122ake6.20 基于数字李生的船舶建造车间物流管控系统1246.21基于伏锂码云平台的泵送设备数字李生系统1266.22基于VE2的智能制造系统快速响应仿真规划与数字李生应用1286.23大型水工金属结构数字李生智能运维系统130makeL6.24船用柴油机故障诊断与性能预测李生系统1326.25基于数字李生的产线自主生产系统1346.26基于数字李生的卫星保持架智能设计系统1366.27天然气流量计检定站智能数字李生系统1386.28“天机算”系统一一机械制造过程级数字李生系统1406.29数字李生水厂运维管控一体化平台1426.30综采工作面数字李生系统1446.31基于数字李生的热处理行业应用服务平台1466.32基于makeTwin的工业厂房数字李生系统1486.33新能源材料六氟磷酸锂产线的数字李生系统6.34基于makeTwin的轨道交通装备制造数字李生一体化平台1526.35国睿信维微组装车间数字李生系统应用案例1546.36轨道交通安全演练数字李生系统1566.37基于makeTwin的中央空调数字李生系统1586.38基于“无人机激光点云”的配电网数字李生系统1606.39面向煤矿生产的数字李生应用开发平台1626.40基于国产化平台建设南京照明全域感知驾驶舱1646.41基于数字李生的工业燃气轮机健康管理系统1666.42云边协同机电设备故障智能诊断数字李生系统1686.43基于iSSMeta的电解铝生产工厂数字李生系统1706.44人机协作机器人数字李生系统应用案例1726.45香港跑马地泵房数字李生控制系统174 7.数字李生工业软件未来发展趋势分析176 7.1规范化：标准引领的开放化模块化1777.2智能化：AI赋能的快速开发与应用1777.3人本化：以人为本的数字李生服务1777.4平台化：多场景适配的服务化平台1787.5生态化：创新驱动的数智生态融合178 参考文献 179 数字李生工业软件国内外研究发展现状 1.1论文数量指数增长，软件系统研究不