船用設(shè)備智能運(yùn)維技術(shù)要求-第4部分：虛擬運(yùn)維

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團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSNAME060-2022

船用設(shè)備智能運(yùn)維通用技術(shù)要求

第4部分：虛擬運(yùn)維

Generaltechnicalrequirementsforintelligentoperationandmaintenanceofmarine

equipment

Part4:Virtualoperations

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2022-09-30發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)發(fā)布

T/CSNAME0602022

船用設(shè)備智能運(yùn)維通用技術(shù)要求

第4部分：虛擬運(yùn)維

1范圍

本文件用于構(gòu)建船用設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)，從運(yùn)維的信息來(lái)源、狀態(tài)評(píng)估、維護(hù)策略到高層級(jí)的數(shù)字

攣生運(yùn)維，按系統(tǒng)功能層次分為4個(gè)子系統(tǒng)：狀態(tài)監(jiān)測(cè)、健康管理、視情維護(hù)、虛擬運(yùn)維。

本部分為文件的第4部分，規(guī)定了船用設(shè)備虛擬運(yùn)維體系架構(gòu)、各組件的實(shí)現(xiàn)，以及虛擬運(yùn)維系統(tǒng)

功能要求。

本部分用以指導(dǎo)船用設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)中虛擬運(yùn)維子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件,

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的磯用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/726101-2010機(jī)械產(chǎn)品虛擬裝配通用技術(shù)要求

T/CSNAME057-2022船用設(shè)備智能運(yùn)維通用技術(shù)要求，第1部分：狀態(tài)監(jiān)測(cè)

T/CSNAME058-2022船用設(shè)備智能運(yùn)維通用技術(shù)要求，第2部分：健康管理

T/CSNAME059-2022船用設(shè)備智能運(yùn)維通用技術(shù)要求，第3部分：視情維護(hù)

3術(shù)語(yǔ)和定義

3.1虛妝運(yùn)維virtualoperation

實(shí)體裝備在虛擬信息空間中的映射.是設(shè)備運(yùn)行、診斷、維護(hù)、維修等過(guò)程的數(shù)字化的體現(xiàn).

3.2虛雙空間virtuaIspace

與物理實(shí)體空間相對(duì)應(yīng)的概念，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，建立起來(lái)的與實(shí)體空間

在空間幾何關(guān)系、要索相互作用等方面相一致的虛擬實(shí)體空間.

3.3數(shù)字季生digitaltwins

現(xiàn)有或?qū)⒂械奈锢韺?shí)體對(duì)象的數(shù)字模型，通過(guò)實(shí)測(cè)、仿真和數(shù)據(jù)分析來(lái)實(shí)時(shí)感知、診斷、預(yù)測(cè)物理

實(shí)體對(duì)象的狀態(tài)，通過(guò)優(yōu)化和指令來(lái)調(diào)控物理實(shí)體對(duì)象的行為，通過(guò)相關(guān)數(shù)字模型間的相互學(xué)習(xí)來(lái)進(jìn)化

自身，同時(shí)改進(jìn)利益相關(guān)方在物理實(shí)體對(duì)象生命周期內(nèi)的決策。

3.4數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)datadriven

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從初始的數(shù)據(jù)或觀測(cè)值出發(fā)，運(yùn)用啟發(fā)式規(guī)則，尋找和建立內(nèi)部特征之間的關(guān)系,從而發(fā)現(xiàn)一些定

理或定律。

4虛擬云維體系架構(gòu)

基于數(shù)字?jǐn)伾拇迷O(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)虛擬運(yùn)維架構(gòu)如圖1所示。

虛擬運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)

槽*仿*,看艇8節(jié)與融臺(tái)

功耗性敷棉清洗,關(guān)聯(lián)

服務(wù)觸據(jù)佃喻,接口

可發(fā)化呈現(xiàn)、運(yùn)維也息充詢

業(yè)務(wù)性運(yùn)維過(guò)程決黃與琳

服務(wù)運(yùn)維管理加導(dǎo)

連接驅(qū)動(dòng)

虛擬運(yùn)維

李生數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

迭代優(yōu)化

虛實(shí)交互與映更

連接

圖1基于數(shù)字?jǐn)伾拇迷O(shè)備虛擬運(yùn)維架構(gòu)圖

慮擬運(yùn)堆體系架構(gòu)基于物理實(shí)體、虛擬實(shí)體、服務(wù),率生數(shù)據(jù),連接五個(gè)推度規(guī)范虛擬運(yùn)維集成控

制技術(shù)要求。

4.1實(shí)博運(yùn)維過(guò)程

實(shí)體運(yùn)維過(guò)程以船用設(shè)備實(shí)體為基礎(chǔ)，運(yùn)維過(guò)程操匕與結(jié)果為對(duì)象，是虛擬運(yùn)維集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

設(shè)備實(shí)體按照功能及結(jié)構(gòu)一般包括基本單元、子系統(tǒng)和設(shè)備，運(yùn)行系統(tǒng)四個(gè)層級(jí)。實(shí)體運(yùn)維過(guò)程的設(shè)計(jì)

與實(shí)現(xiàn)應(yīng)具有層次性，能夠?qū)崿F(xiàn)不同應(yīng)用需求和管控粒度對(duì)運(yùn)維的需求。

4.2虛必運(yùn)維孚生體

2

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虛擬運(yùn)維享生體從多應(yīng)用維度、多空間尺度、多時(shí)間尺度對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行刻畫(huà)和描述。

虛擬運(yùn)維攣生體包含幾何模型、物理模型、行為模型、規(guī)則模型。虛擬運(yùn)維攣生體模型如圖2所示。

模型應(yīng)滿足以下要求：

1.幾何模型：描述船用設(shè)備物理實(shí)體的幾何參數(shù)（形狀、尺寸、位置等）與關(guān)系（如裝配關(guān)系）

的三維模型。

2.物理模型：在幾何模型的基礎(chǔ)上增加反映實(shí)體物理屬性的信息，如：設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能、約束特

征、環(huán)境參數(shù)等。

3.行為模型：描述在不同粒度、不同空間尺度下以及不同時(shí)間尺度下，通過(guò)與實(shí)體模型的交互接

口，船用設(shè)備物理實(shí)體在外部環(huán)境與干擾以及內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制的共同作用下，產(chǎn)生的實(shí)時(shí)響應(yīng)及行為，如：

運(yùn)維過(guò)程中的人工操作或者系統(tǒng)指令的相應(yīng)響應(yīng)。

4.規(guī)則模型：包括基于歷史關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的規(guī)律規(guī)則，基于隱性知識(shí)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，以及相關(guān)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)

與準(zhǔn)則等，如：設(shè)備故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)、決策規(guī)劃等與行為模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體運(yùn)行的規(guī)

則建模。

物理模型

感知采集結(jié)構(gòu)"效

環(huán)境務(wù)效

行為模型

系統(tǒng)相令

可行性分析

幾何模型

構(gòu)件尺寸

實(shí)體運(yùn)堆

過(guò)程彩狀，故

位置關(guān)說(shuō)

規(guī)則模型

運(yùn)行規(guī)律模緞關(guān)聯(lián)

決策玳如

虛擬運(yùn)縝學(xué)生

體模型

圖2虛擬運(yùn)維學(xué)生體模型批注IQI]:依照本系列標(biāo)準(zhǔn)的基本繪圖慣例，形狀的填充

顏色一般為白色或無(wú)填充,文字一般為細(xì)色,線條前頭一

4.3虛;以運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)段為黑色,請(qǐng)第寫(xiě)組酌情參考

服鳧是對(duì)虛擬運(yùn)維集成控制應(yīng)用過(guò)程中面向船用設(shè)備運(yùn)維業(yè)務(wù)所需的各類(lèi)數(shù)據(jù)、模型、算法、仿真、

結(jié)果等注行服務(wù)化封裝，并以應(yīng)用軟件或移動(dòng)端App的形式提供給各級(jí)用戶，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)的便捷及按需

使用。

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服務(wù)分為“功能性服務(wù)”和“業(yè)務(wù)性服務(wù)”兩類(lèi)。

4.3.1功能性服務(wù)

功能性服務(wù)以工具組件、中間件、模塊引擎等形式支掾虛擬運(yùn)維內(nèi)部功能運(yùn)行。主要包括：

1.面向虛擬實(shí)體提供的模型管理服務(wù)，如建模仿真眼務(wù)、模型組裝與融合服務(wù)等。

2.面向虛擬運(yùn)維孥生數(shù)據(jù)提供的數(shù)據(jù)管理與處理服務(wù)，如數(shù)據(jù)清洗、關(guān)聯(lián)、挖掘、融合等服務(wù)。

3.面向連接提供的綜合連接服務(wù)，如數(shù)據(jù)采集服務(wù)、感知接入服務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)、協(xié)議服務(wù)、

接口服務(wù)等.

4.3.2業(yè)務(wù)性服務(wù)

業(yè)務(wù)性服務(wù)以應(yīng)用軟件、移動(dòng)端App等形式滿足船用設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維不同用戶需求。

1.面向終端現(xiàn)場(chǎng)操作人員的操作指導(dǎo)服務(wù)，如：信息查詢、虛擬裝配、設(shè)備維修維護(hù)服務(wù)等.

2.面向?qū)I(yè)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)化技術(shù)服務(wù)，如：遠(yuǎn)程運(yùn)維設(shè)備健康評(píng)估服務(wù)、設(shè)備控制策略服務(wù)、

調(diào)度服務(wù)、仿真服務(wù)等。

3.面向遠(yuǎn)程運(yùn)維管理決策者的智能決策服務(wù)，如可行性分析服務(wù)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估服務(wù)、趨勢(shì)預(yù)測(cè)服務(wù)

等。

4.面向終端用戶的產(chǎn)品服務(wù)，如用戶功能體驗(yàn)服務(wù)、虛擬培訓(xùn)服務(wù)、遠(yuǎn)程維修服務(wù)等。

4.4攣生數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

4.4.1虛擬運(yùn)維攣生數(shù)據(jù)

季生數(shù)據(jù)包括物理實(shí)體數(shù)據(jù)、虛擬模型數(shù)據(jù)、服務(wù)數(shù)據(jù)、知識(shí)數(shù)據(jù)、融合衍生數(shù)據(jù)。

1.物理實(shí)體數(shù)據(jù)

物理實(shí)體數(shù)據(jù)主要包括體現(xiàn)船舶設(shè)備物理實(shí)體規(guī)格、功能、性能、關(guān)系等物理要素屬性數(shù)據(jù)，以及

反映船用設(shè)備物理實(shí)體運(yùn)行狀況、實(shí)時(shí)性能、環(huán)境參數(shù)、突發(fā)擾動(dòng)等的動(dòng)態(tài)過(guò)程數(shù)據(jù)。

2.起擬模型數(shù)據(jù)

虛擬模型數(shù)據(jù)主要包括：

a）船用設(shè)備虛擬模型幾何尺寸、裝配關(guān)系、位置等幾何模型相關(guān)數(shù)據(jù)：

b）沿用設(shè)備虛擬模型材料屬性、載荷、特征等物理模型相關(guān)數(shù)據(jù)；

c）虛擬模型驅(qū)動(dòng)因素、環(huán)境擾動(dòng)、運(yùn)行機(jī)制等行為模型相關(guān)數(shù)據(jù)：

d）虛擬模型約束、規(guī)則、關(guān)聯(lián)關(guān)系等規(guī)則模型相關(guān)數(shù)據(jù)：

e）基于上述模型開(kāi)展的過(guò)程仿真、行為仿真、過(guò)程驗(yàn)證、評(píng)估、分析、預(yù)測(cè)等的仿真數(shù)據(jù)。

3.服務(wù)數(shù)據(jù)

服務(wù)數(shù)據(jù)主要包括：

a）功能性服務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)（算法、模型、數(shù)據(jù)處理方法等）；

b）業(yè)務(wù)性服務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)（控制、決策、設(shè)備管理數(shù)據(jù)等）。

4.即識(shí)數(shù)據(jù)

知識(shí)數(shù)據(jù)包括專(zhuān)家知識(shí)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則約束、推理推論、常用算法庫(kù)與模型庫(kù)等。

5.聽(tīng)生數(shù)據(jù)

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衍生數(shù)據(jù)是對(duì)物理實(shí)體數(shù)據(jù)、虛擬實(shí)體數(shù)據(jù)、服務(wù)數(shù)據(jù)、知識(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、預(yù)處理、分類(lèi)、

關(guān)聯(lián)、集成、融合等相關(guān)處理后得到的衍生數(shù)據(jù)。

4.4.2攣生數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

數(shù)據(jù)管理平臺(tái)是溝通實(shí)體物理空間與虛擬攣生空間的橋梁，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，數(shù)據(jù)預(yù)處理，數(shù)據(jù)

挖掘，數(shù)據(jù)應(yīng)用4個(gè)功能。具體要求如下：

1.數(shù)據(jù)融合：對(duì)來(lái)自物理空間與虛擬空間的模型數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、評(píng)估數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集

并進(jìn)行融合。

2.數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)規(guī)約等,

提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性。

3.數(shù)據(jù)挖掘：利用人工智能等方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析挖掘，達(dá)到分類(lèi)、預(yù)測(cè)、聚類(lèi)的效果。

4.數(shù)據(jù)交互應(yīng)用：數(shù)據(jù)融合、預(yù)處理、分析挖掘的基礎(chǔ)上，提取相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行特征級(jí)和決策級(jí)的

數(shù)據(jù)應(yīng)用，能夠?yàn)閷?shí)體設(shè)備運(yùn)維和虛擬學(xué)生體的優(yōu)化提供依據(jù)，

4.5連凄

通過(guò)連接實(shí)現(xiàn)虛擬運(yùn)維集成系統(tǒng)各組成部分的互聯(lián)互通。

4.5.1實(shí)體運(yùn)維過(guò)程和虛擬運(yùn)維攣生體的連接

將采集到的實(shí)體運(yùn)維過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至虛擬孥生體，用于更新校正各類(lèi)數(shù)字模型；將虛擬實(shí)體仿

真分析等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為控制指令，下達(dá)至物理實(shí)體執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體過(guò)程的實(shí)時(shí)控制。

4.5.2實(shí)體運(yùn)維過(guò)程和服務(wù)平臺(tái)的連接

將采集到的物理實(shí)體實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)服務(wù)的更新與優(yōu)化；服務(wù)平臺(tái)產(chǎn)生的操

作指導(dǎo)、專(zhuān)業(yè)分析、決策優(yōu)化等結(jié)果以應(yīng)用軟件或移動(dòng)端App的形式提供給川戶，通過(guò)人工或自動(dòng)操作

實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體運(yùn)維過(guò)程的調(diào)控。

4.5.3虛擬運(yùn)維