智能建造数字孪生：生产过程

标 准 编 制 说 明《智能建造数字孪生 第 3 部分：生产过程》标准起草小组2021 年 7 月 7 日1团体标准《智能建造数字孪生 第 3 部分：生产过程》编制说明一、工作简况

（一）任务来源《智能建造数字孪生（第 1 部分：生产线规划与布局；第 2 部分：生产工艺；第 3 部分：生产过程；第 4 部分：智能检测；第 5 部分：仓储物流）》系列团体标准是由北京好运达智创科技有限公司提出，中国技术市场协会标准化委员会批准立项的项目（立项编号：ZJX/2021YB-04-16-1）。

（二）主要工作过程具体工作过程如下：2021 年 3 月，召开标准编制讨论会，讨论开展标准编制的方案，标准制订的思路等。2021 年 4 月，向中国技术市场协会标准化工作委员会申请标准项目立项并获得批准。2021 年 4 月，开展标准调研和相关资料收集整理工作。通过对国内相关法律、法规和政策进行分析研究，查阅国内外相关文献，结2合自身的研究成果，开展智能建造数字孪生等方面的标准研究与资料收集、整理工作。2021 年 4 月，设立试验点，在已有研究成果的基础上，继续开展智能建造数字孪生试验与研究工作，着重解决数字孪生在智能建造的生产过程方面遇到的各种实际问题。

2021 年 5 月，组织召开标准推进会，会议对《智能建造数字孪生 第 3 部分：生产过程》标准的总体框架大纲和具体内容提出了意见、要求和推进思路，与会代表积极发言，结合自身企业技术应用情况，从标准的技术性、实用性等方面提出了建议和意见。标准编写组在认真听取了各方意见和推进思路后，就标准的编制流程、编制进度安排等议题进行了充分交流与讨论。会议明确了标准工作思路及下一步工作计划，为标准的顺利编制打下了坚实的基础。2021 年 6 月，完成智能建造生产过程数字孪生应用试点工作，取得相关数据和技术成果，进行总结整理。2021 年 6 月，通过试点取得的相关数据与成果，开始标准文本草案的编写。2021 年 7 月，完成草案稿的编写，并组织召开标准初审会，与会专家及各参编单位对标准草案稿进行讨论并提出修改意见。2021 年 7 月，标准编制小组根据初审会意见对草案稿进行修改，形成征求意见稿，向社会广泛征求意见。3二、标准制修订的目的、意义及必要性分析当前，数字孪生技术已经应用到了生产制造、工程建设的各个领域，发挥了极其重要的作用，而数字孪生技术在基建领域的应用还停留在初步阶段，并未形成大规模成熟的应用。

混凝土预制构件生产和基建工程施工还是延续之前的方法，生产在前、问题在后，进而根据出现的问题提出解决方案。这种传统模式在当前人工智能、物联网、大数据等迅猛发展，迈向智能建造的背景下明显落后和老旧，不仅增加了大量的经济成本，还因为时间的拖延，延误工期，造成巨大损失。数字孪生在基建智能建造技术上的应用，可以借助设计工具、仿真工具、物联网、虚拟现实等各种数字化的手段，将物理设备的各种属性映射到虚拟空间中，形成可拆解、可复制、可转移、可修改、可删除、可重复操作的数字镜像，通过采集有限的物理传感器指标的直接数据，并借助大样本库，通过机器学习推测出一些原本无法直接测量的指标，并结合物联网的数据采集、大数据的处理和人工智能的建模分析，实现对当前状态的评估、对过去发生问题的诊断，以及对未来趋势的预测什么的映射场景术语就是数字孪生，并给予分析的结果，模拟各种可能性，提供更全面的决策支持。目前的基建智能建造生产过程数字孪生系统，由于相关标准的缺失，一方面导致企业对技术缺乏系统的认知，造成技术难以普及或难以与生产实际结合；另一方面，导致企业对其设计和应用缺乏统一要求，使得仿真建模方法及应用范围不一致，孪生数据无法贯穿产品全4生命周期进行使用，造成仿真设计、应用的数据冗余、差异化现象。

与已经有相关标准规范的数字化设计领域相比，基建预制构件产品制造过程数字化孪生仿真领域还处在落后、混沌的状态。这种状况既不利于行业制造水平的提升，也不利于技术的规范发展。因此，有必要对基建预制构件产品生产制造过程数字化孪生仿真相关的概念进行普及，对方法、应用的要求做出规范，所以迫切需要新标准的支撑。数字孪生数据来源复杂、形式多样，其应用涉及到生产线规划与布局、生产工艺、生产过程、智能检测、仓储物流等各方面，需要多部门、多系统、多工具的配合集成什么的映射场景术语就是数字孪生，这迫切需要顶层的规范对过程中的术语、数据要求、技术要求、管理等进行约定。因此，本系列标准将为基建智能建造过程数字化技术应用中的数字孪生提供技术支撑和规范指导，实现智能产线规划设计、生产信息、资源信息、工艺信息、仓储物流信息等建模与孪生仿真的系统化、完整化和统一化。同时，本系列标准的制定将有助于促进和规范智能建造过程数字孪生技术的推广应用及系统工具开发，提高设计和生产质量，降低实际设计和生产成本，真正成为企业生产效率的倍增器，进而促进整个基建行业制造水平的提升和行业技术发展。5三、标准制修订的基本原则和主要技术内容（一）标准制修订的基本原则本标准编制原则如下：（1）规范性：本标准根据 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》进行编制，按照标准制定的规范程序进行工作。

（2）适用性：标准主要内容与标准的适用范围相匹配，标准的技术内容尽量完整。（3）协调性：本标准特别注意与现有政策、法规，以及其他现行标准的协调，避免矛盾和冲突。（二）标准的主要技术内容与适用范围本标准规定了智能建造混凝土预制产线生产过程数字孪生术语和定义，缩略语，生产过程数字孪生体系架构（包括体系架构、物理实体层、孪生模型层、功能层），生产过程数字孪生模型（包括生产过程孪生模型、设备孪生模型、产品/原料孪生模型、人员孪生模型、环境孪生模型），数字孪生建模实现（包括设备孪生建模实现、产品/原料孪生建模实现、人员孪生建模实现），生产过程实时数据获取（包括数据通讯网络架构、构建数据采集模型、获取现场数据），生产运行实时映射（包括映射主体、驱动数据逻辑配合、实时映射运行过程）等方面的规则。6本标准适用于基建工程智能建造领域混凝土预制构件生产过程数字孪生仿真有关的研究开发与技术应用。四、主要试验验证情况与预期效果（一）主要试验（验证）情况说明智能建造数字孪生技术经由中铁上海工程局集团、中铁三局集团等工业化试验应用检验，在实际应用中不断总结经验并优化改进，形成了一套完整、成熟的数字孪生技术解决方案与应用体系，进而梳理总结制定出相应的智能建造数字孪生技术标准，安全可靠，可行性和可操作性极强。

本标准所规定的主要技术经试验验证，被证实标准中涉及的条款和试验方法均可行有效，各项性能指标均符合本标准规定的要求。（二）本标准应用后的预期效果（1）通过数字孪生技术的应用，可有效提升企业的生产和施工技术先进性，实时模拟仿真设备和建设施工的生产运作状况，优化指导生产，预防故障发生，延长生产设备的使用寿命，降低生产和运营维护成本，创造更大的经济效益。（2）能够减少工程设计、生产施工过程及检测等环节所需的时间，缩短整体工期进度，通过快速迭代持续优化产品技术性能，帮助企业变得更加灵活，提高企业各层次的生产力，创造新的生产建设模式和颠覆性机会。7（3）能够基于现有生产施工数据和信息，有效地将智能建造的物理空间实体与虚拟数字模型进行协同，通过数字模拟先行的方式提前预知生产建设中可能出现的技术漏洞、工艺瑕疵和质量问题，实现“先预防”模式对于打破实体生产过程中“后维修”模式的升级，促进企业工作模式的变革和行业技术进步。（4）将极大推动智能建造企业在数字化、网络化两个层级的发展，助力企业加速智能制造范式演进的进程，为企业实现智造升级进行双重赋能，为行业生产模式优化升级与国家智能建造科技创新发展打造强劲引擎。五、采用国际标准的程度及水平本标准为自主制定，没有采用国际标准。六、重大分歧意见的处理经过和依据目前无重大分歧意见。