2023制造业数字化仿真 分级

制造业数字化仿真 分级 （2023） 目 次 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 制造业数字化仿真分级原则 2 4.1 通用性 2 4.2 阶梯性 2 4.3 实操性 2 5 制造业数字化仿真等级划分要素 2 6 制造业数字化仿真分级模型 2 7 制造业数字化仿真等级要求 3 7.1 原理演示（0级） 3 7.2 辅助参考（1级） 3 7.3 决策依据（2级） 3 7.4 正向驱动（3级） 4 附 录 A 5 参 考 文 献 6 制造业数字化仿真 分级 1 范围 本文件给出了制造业数字化仿真分级模型，并对各等级提出了具体要求。 本文件适用于制造业数字化仿真分级。可为制造企业开展数字化仿真水平自评价、逐级提升数字化仿真水平能力提供依据，为研究机构、高校等开展适应产业需求的数字化仿真研究提供参考，也为第三方咨询机构开展关于制造业数字化仿真的咨询服务提供依据。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 230XX-XXXX 制造业数字化仿真 分类 SJ/T XXXXX-XXXX 制造业数字化仿真 通用管理要求 SJ/T XXXXX-XXXX 制造业数字化仿真 建模过程规范 SJ/T XXXXX-XXXX 制造业数字化仿真 仿真环境要求 3 术语和定义 3.1 数字化仿真 digital simulation 利用数字模型复现真实系统中的特定特性或过程，并通过对模型的实验来研究、分析、改进现实中存在或设计中的系统。以下简称仿真。 3.2 仿真模型 simulation model 经仿真计算机软件和硬件实现，由系统的数学模型转换所得对现实世界系统的抽象。 3.3 数字化装配 digital assembly 在产品零部件三维实体化模型的基础上，利用数字化手段来规划和仿真产品的实际装配过程的方法。 3.4 虚拟装配 virtual assembly 对装配建模所形成的装配模型进行装配分析与模拟的过程。该过程包括一次或多次的装配顺序规划、装配路径规划以及装配过程仿真等，可用于装配干涉检查和装配工艺优化等目的。 [GB/T 26101-2010，定义3.1] 3.5 集成验证 integration verification 集成各方面的数字化仿真模型对实际系统进行验证的过程。 3.6 原理性仿真软件 principle simulation software 集成各方面的数字化仿真模型对实际系统进行验证的过程。 3.7 仿真可信度 simulation reliability 由仿真系统与原型系统之间相似性决定，是仿真系统与仿真目的相适应的程度。 4 制造业数字化仿真分级原则 4.1 通用性 制造业数字化仿真分级应考虑制造业数字化仿真的共性特征，保证分级对于制造业全行业的数字化仿真具有通用性。 4.2 阶梯性 制造业数字化仿真各分级之间具有一定的阶梯性，且从最低级到最高级逐级递进，引导企业依据标准不断发展提升数字化仿真能力。 4.3 实操性 制造业数字化仿真各等级之间边界清晰、级别分明，具有实际可操作性，便于依据标准进行制造业数字化仿真水平定级。 5 制造业数字化仿真等级划分要素 基于以下3个要素对制造业数字化仿真等级进行划分： ——仿真实验替代实物实验的程度； ——仿真结果在生产实践中发挥作用的程度； ——仿真模型对仿真对象的复现程度； 6 制造业数字化仿真分级模型 综合考虑制造业数字化仿真等级划分各要素，将制造业数字化仿真划分为如下0级~3级共四个等级，如图1所示： a）0级：原理演示。企业可运用原理性仿真软件对制造原理、过程进行演示性仿真，仅限于分析研究和实验测试，仿真结果无法指导生产，企业对产品的设计、制造与运维等制造活动采用实物实验进行验证。0级不是无数字化仿真； b）1级：辅助参考。企业可运用某种仿真软件开展单元级离线仿真和验证，仿真模型可较准确的反映仿真对象某一方面的功能、性能，仿真结果可作为制造活动辅助参考，辅助开展产品小批量试制； c）2级：决策依据。企业可基于集成多个仿真软件的仿真平台开展系统级协同仿真，仿真模型可较准确的反映仿真对象多个方面的功能、性能，仿真结果可作为制造活动的决策依据，指导开展产品小批量生产，支持网络化协同、平台化设计业务模式； d）3级：正向驱动。企业可对仿真对象从不同领域、不同维度、不同尺度建立仿真模型，并实现模型的融合与交互调用，以反映仿真对象的综合功能、性能，可开展实时在线仿真对制造活动进行实时操控、在线优化，仿真结果驱动产品迭代创新，支持大批量个性化定制、服务化延伸业务模式。 图1 制造业数字化仿真分级模型 7 制造业数字化仿真等级要求 7.1 原理演示（0级） 处于0级，即原理演示级的制造企业，应达到下列要求： a）企业可运用原理性仿真软件进行演示性仿真； b）企业可对产品的外观样式、结构组成、生产流程等基本属性进行模拟仿真，可对原理性数据进行基本计算分析，但仿真精度和分析结果尚不能用于指导生产实践； c）仿真在企业的运营活动中，仅用于对制造过程底层机理和流程环节进行演示展示，尚不能作为指导生产的依据； d）无法对产品的设计、制造与运维等进行数字化验证，均采用实物实验进行验证。 7.2 辅助参考（1级） 处于1级，即辅助参考级的制造企业，应达到下列要求： a）企业可基于某种仿真软件对制造过程中的单个部分、单个方面、单个模块的功能、性能及其他特性开展单元级离线仿真和验证； b）产品的参数和流程的仿真结果可作为制造活动的参考，部分关键参数或流程的仿真精度可满足生产需求，根据仿真结果开展产品小批量试制； c）企业针对部分仿真活动建立了仿真模型库、算法库，可快速调用模型、算法开展建模和仿真实验，但不同仿真模型库、算法库尚未实现集成连通； d）仿真实验可在受限的环境条件下，对实物实验进行补充或替代，与实物实验相结合共同实现产品部分关键参数和流程的验证； e)可支持参数化的数字化研发设计模式。 7.3 决策依据（2级） 处于2级，即决策依据级的制造企业，应达到下列要求： a） 企业可基于集成多个仿真软件的仿真平台对制造过程中的多个部分、多个方面、多个模块的功能、性能及其他特性进行系统级的协同仿真活动； b） 企业可对复杂产品的参数、复杂流程、及多学科特性和技术依赖关系、环境交互关系进行等复杂属性进行高精度、高可信度且全面综合的仿真，仿真结果可作为制造活动的开展依据，按照仿真结果进行小批量生产； c） 企业可运用大数据、人工智能、AR/VR等先进信息技术，建立涵盖人工智能、孪生映射、多智能体等复杂模型的模型库，和调度、预测、决策等算法库，实现了模型库与算法库的集成连通，并针对高实时性、高交互性等不同需求，实时调用相应模型和调度控制算法； d） 企业建立了支持企业内部业务的云平台，可协同使用云端和边缘端的仿真、计算等资源，通过开展云仿真、云边协同仿真，满足其仿真全生命周期活动的需求； e） 仿真实验可在受限的环境条件下替代一部分实物实验，或者在非受限的环境条件下，与实物实验相结合，共同完成产品数字化验证； f） 可支持网络化协同、平台化设计业务模式。 7.4 正向驱动（3级） 处于3级，即正向驱动级的制造企业，应达到下列要求： a）企业可运用跨平台、跨地域的分布式计算集群等分布式架构的多平台对企业各项制造相关活动进行体系级协同仿真； b）企业可对仿真对象从不同领域、不同维度、不同尺度建立仿真模型，并实现模型的融合与交互调用，以反映仿真对象的综合功能、性能； c）在模型库与算法库集成与实时调度的基础上，企业可对仿真对象进行实时映射，其映射模型可根据真实场景的自动数据采集进行自适应的调整优化，仿真结果可正向驱动研发设计、生产制造、运行维护等实践与创新活动； d）企业建立了覆盖业务链上下游的云平台，实时监控业务链动态，将仿真资源和仿真能力虚拟化、服务化，构成仿真资源和仿真能力的服务云池，并进行统一的、集中的管理和经营，基于服务云池创新业务模式，为有仿真需求的企业通过网络和云端随时提供仿真资源与能力服务，通过云端资源能力共享创建仿真生态，高精度、高效率完成产品全生命周期实时仿真活动，协同、持续优化仿真资源与能力； e）企业可在非受限的环境条件下，进行全流程数字化验证，完全替代实物实验。 f）可支持大批量个性化定制、服务化延伸业务模式。 附 录 A （资料性附录） 制造业数字化仿真等级与划分要素的关系 表A.1给出了制造业数字化仿真等级与各主要划分要素的关系。 表A.1 制造业数字化仿真等级与划分要素的关系 制造业数字化仿真级别 仿真实验替代实物实验的程度 仿真结果在生产实践中发挥作用的程度 仿真模型对仿真对象的复现程度 原理演示（0级） 全部实物实验验证 无法指导生产 对仿真对象进行基础展示 辅助参考（1级） 部分替代实物实验 辅助小批量试制 较准确的反映仿真对象某一方面的功能、性能 决策依据（2级） 有条件替代实物实验 指导小批量生产 较准确的反映仿真对象多个方面的功能、性能 正向驱动（3级） 完全替代实物实验 指导大批量生产并驱动产品创新 可对仿真对象的综合功能、性能进行实时映射 3 2