2022工业数字孪生测试要求

工业数字孪生测试要求 2022 目  次 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 缩略语 1 5 体系结构 1 6 功能测试 2 6.1 孪生服务层 2 6.2 物理实体层 3 6.3 孪生数据层 6 6.4 虚拟实体层 11 7 性能效率测试 13 7.1 通用性能 13 7.2 工业数字孪生产品模型计算性能 14 8 测试准则 14 参考文献 15 11 工业数字孪生测试要求 1 范围 本文件给出了工业数字孪生产品功能测试、性能测试要求、测试流程和判定准则。 本文件适用于工业数字孪生产品的开发及测试。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；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 36073-2018 数据管理能力成熟度评估模型 GB/T 38643-2020 信息技术 大数据 分析系统功能测试要求 GB/T 38676-2020 信息技术 大数据 存储与处理系统功能测试要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 数字孪生 Digital Twins 充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿 真过程。 4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 C/S 客户端/服务器体系结构（Client/Server） B/S 浏览器和服务器架构（Brouser/Server） 5 体系结构 工业数字孪生系统体系结构包括孪生服务层、物理实体层、孪生数据层、虚拟实体层和孪生应用层， 如图1所示。 a）孪生服务层为数字孪生系统功能应用提供保证，包括数字孪生服务部署、运行、管理等功能； b）物理实体层为数字孪生系统提供物理实体数据支撑，实时感知物理实体的状态并与虚拟实体之 间产生映射，接收并执行来自虚拟实体的反向控制指令，包括设备接入、边缘计算、信息采集、执行监 控等功能； c） 孪生数据层为物理实体与虚拟实体融合提供全面准确的信息源，包括数据接入、计算与存储、数据应用、连接与集成等功能； d） 虚拟实体层为数字孪生应用服务层提供数字孪生体，包括静态孪生体和动态孪生体运行、管理等功能； e） 孪生应用层提供数字孪生应用服务，包括监测、预测、仿真、优化、交互支、可视化等功能。 图 1 工业数字孪生系统体系结构 6 功能测试 6.1 孪生服务层 6.1.1 服务部署 服务部署测试包括数字孪生服务层的部署方式测试和部署后运行状态。 6.1.1.1 测试内容 a）数字孪生系统支持的部署方式； b）数字孪生系统支持的运行方式。 6.1.1.2 测试流程 a） 查看孪生服务层部署方式与软件需求规格说明书中要求的一致性和符合性； b） 查看孪生服务层部署后运行方式与软件需求规格说明书中要求的一致性和符合性。 6.1.1.3 判定准则 a）部署方式与软件需求规格说明书一致，则本测试通过，如软件需求规格说明书无要求，应至少支持一种部署方式，如公有云、私有云、混合云、本地化等，否则不通过； 13 b）部署后运行情况与软件需求规格说明书一致，则本测试通过，如软件需求规格说明书无要求， 应至少支持一种部署方式，如C/S 、B/S、微服务、移动端、虚拟设备等，否则不通过。 6.1.2 服务运行 服务运行指对数字孪生体物理实体与虚拟实体运行状态的监控，实现物理实体和虚拟实体实时映射 同步运行。 6.1.2.1 测试内容 a） 数字孪生服务系统运行状态； b） 数字孪生体物理实体数据与数据驱动虚拟实体的一致性。 6.1.2.2 测试流程 a） 查看系统运行日志数据，如运行状态、运行ID、运行开始和结束时间、运行时长、运行错误信息等； b） 查看数字孪生系统物理实体和虚拟实体状态是否一致，如实时映射生产过程、设备运行情况、质量跟踪状态、设备运行状态管控、过程质量管控和物料管控同步、监测报警等。 6.1.2.3 判定准则 a） 服务有效可用，服务日志数据正常，则本测试通过，否则不通过； b） 物理实体和虚拟实体状态运行状态基本一致，信息同步，且数据延迟在软件需求规格说明书控制范围内，则本测试通过，否则不通过。 6.1.3 服务管理 服务管理包括服务搜索、服务启动、服务停止、权限管理等功能。 6.1.3.1 测试内容 a）数字孪生系统支持服务启动； b）数字孪生系统支持服务搜索； c）数字孪生系统支持服务停止； d）数字孪生系统支持服务重启； e）数字孪生系统支持权限管理。 6.1.3.2 测试流程 a）启动数字孪生系统，查看数字孪生系统是否正常运行； b）查看数字孪生系统是否支持搜索服务； c） 查看数字孪生系统是否支持停止服务； d） 查看数字孪生系统是否支持重启服务，且重启后功能正常； e）查看数字孪生系统是否支持权限分配。 6.1.3.3 判定准则 a） 数字孪生系统运行正常，则本测试通过，否则不通过； b） 数字孪生系统搜索服务正常，则本测试通过，否则不通过； c）数字孪生系统搜索停止正常，则本测试通过，否则不通过； d）数字孪生系统重启后功能正常，则本测试通过，否则不通过； e）数字孪生系统权限分配功能正常，则本测试通过，否则不通过。 6.2 物理实体层 6.2.1 设备接入 6.2.1.1 测试内容 a）设备接入能力； b）数据源接入能力； c）协议转换能力。 6.2.1.2 测试流程 a） 设备接入 1） 在物理实体层接入新增设备； 2） 通过数字孪生系统查看新增设备信息。b）数据源接入 1） 在物理实体层接入新增数据源； 2） 通过数字孪生系统查看新增数据源信息。c）协议转换 1） 接入支持常见协议的设备； 2） 通过数字孪生系统查看设备状态信息。 6.2.1.3 判定准则 a）能够查看新增设备、新增数据源信息，则本测试通过，否则不通过。 6.2.2 边缘计算 通过部署在边缘的智能设备，实现消息转发、智能计算等功能。 6.2.2.1 测试内容 a）用户侧接口与网络侧接口数据传输能力； b）边缘节点管理能力； c）数据采集分析能力； d）断点续传能力。 6.2.2.2 测试流程 a）用户侧接口与网络侧接口数据传输能力 1） 用户侧接口： 通过边缘网关接入设备； 使用MQTT、HTTP、OPC UA等方式向边缘云转发数据； 查看边缘云能否接收到正确数据。 2） 网络侧接口： 在边缘网关中接入设备数据； 通过数据转发，转发至边缘云； 配置转发方式，如以太网、WiFi等； 查看能否接收到正确数据。 3） 边缘节点管理能力 执行边缘节点接入、修改、删除等功能； 执行边缘节点启动、停止等操作。 4） 数据采集分析能力 数据采集时延：通过边缘节点采集数据，将采集到的时间转发至检测平台，同时检测采集当前边缘 节点的时间；对比检测平台采集到的采集时间和边缘节点的检测时间。 数据采集频率：设置边缘节点的数据采集频率；通过时间与周期变化数据的双重校验，查看边缘网关的采集的连续性。 数据分析：查看工业数字孪生系统数据；对比采集端数据信息。 d）断点续传能力； 1）设置边缘网关通过mqtt、http等方式传输数据； 2) 手动断开边缘网关的网线； 3）对比边缘网关侧观察数据传输能否恢复。 6.2.2.3 判定准则 a）用户侧接口与网络侧接口数据传输能力 用户侧接口：通过不同接口连接用户侧与网络侧，数据传输正常，则本测试通过，否则不通过； 网络侧接口：通过以太网等接口连接边缘网关，数据传输正常，则本测试通过，否则不通过。 a） 边缘节点管理能力 执行边缘节点接入、修改、删除、启动、停止等功能正常，则本测试通过，否则不通过。 b） 数据采集分析能力 数据采集时延在软件需求规格说明书要求范围以内，则本测试通过，否则不通过； 数据采集频率可自行设定，并且采集数据功能正常，则本测试通过，否则不通过； 数据分析功能正常，处理后的结果和预设相符，则本测试通过，否则不通过。 c） 断点续传能力 网络断开重连后，数据传输自动恢复，则本测试通过，否则不通过。 6.2.3 感知接入 感知接入是通过客户端、移动端、VR/AR、脑机交互等方式实现与孪生体交互。 6.2.3.1 测试内容 客户端、移动端、AR\VR等智能终端支持接入能力； 6.2.3.2 测试过程 a） 通过智能终端设备访问查看虚拟实体； b）执行启动、转动等功能，检查物理实体和虚拟实体能通过感知接入设备交互的能力。 6.2.3.3 判定准则 a）依据软件需求规格说明书,智能终端设备能够连接数字孪生系统，并执行软件需求规格说明书中 各项功能要求，则本测试通过，否则不通过。 6.2.4 数据采集 通过现场总线、工业以太网、工业光纤网络等工业通信网络实现工厂内设备的接入和数据采集，通 过接口和系统集成方式实现对SCADA、DCS、MES、ERP等应用系统的数据采集。 6.2.4.1 测试内容 数据采集测试包括采集的数据量完整性、实时性、有效性等。 6.2.4.2 测试流程 a） 完整性测试：通过接口采集现场数据，查看采集的数据量及每条数量包含信息是否有丢失或缺失的情况。 b） 实时性测试：将采集数据与现场实时数据进行对比，查看采集的数据是否在采集频率是否在规定的范围内； c） 有效性测试：采集的数据是否与现场实时数据数据一致，查看采集到的数据是否一致。 6.2.4.3 判定准则 a） 数据采集完整性正常，则本测试通过，否则不通过； b） 数据采集实时性正常，在系统规定的延时范围内，则本测试通过，否则不通过； c）数据采集有效性正常，采集的数据一致，则本测试通过，否则不通过。 6.2.5 执行监控 执行监控是指对物理实体（包括设备、产线、车间、工厂等）实体状态感知和实时状态监控，形成 物理实体运行和管理情况统计，同时实现对物理实体的反向控制。 6.2.5.1 测试内容 a）支持对物理实体实时状态监控； b）支持对物理实体反向控制； 6.2.5.2 测试流程 a） 通过数字孪生系统查看物理实体状态信息，如物理实体生产运行信息、物理实体监控状态信息、 物理实体维护信息以及管理信息等； b） 通过数字孪生系统控制物理实体，并执行相关操作，如控制物理实体开关机、运动速率等； 6.2.5.3 判定准则 a）能够通过数字孪生系统查看物流实体状态信息，则本测试通过，否则不通过； b）数字孪生系统反向控制功能正常，则本测试通过，否则不通过。 6.3 孪生数据层 6.3.1 数据接入测试 6.3.1.1 数据集成测试 a） 测试内容 a）物理实体层数据接入能力； b）数据源访问接口接入能力； c）异构能力与同步能力； d）数据集成可扩展性能力。 b） 测试流程 a) 物理实体层数据接入能力 1） 通过数字孪生系统查看物理实体、虚拟实体、孪生服务的数据和信息； 2） 检查孪生数据是否与物理实体、虚拟实体、孪生服务的数据和信息同步，如设备信息新增、修改、删除，虚拟实体模型构建、运行、交互信息等； b) 数据源访问接口接入能力 1） 检查能够支持通过统一形式进行访问； 2） 检查用户是否能访问物理实体的数据源； c) 异构能力与同步能力 1） 检查数据集成的各个组成部分是否相互独立，互不干扰； 2） 检查同步能力效果，即时序数据在对应