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1、ICS点击此处添加ICS号 点击此处添加中国标准文献分类号团 体准T/CSNAME 060-2022船用设备智能运维通用技术要求第4部分：虚拟运维General technical requirements for intelligent operation and maintenance of marineequipmentPart 4: Virtual operations文稿版次选择2022 -09 -30 发布XXXX - XX - XX 实施中国造船工程学会 发布船用设备智能运维通用技术要求第4部分：虚拟运维1范围本文件用于构建船用设备智能运维系统，从运维的信息来源、状态评估、维护策
2、略到高层级的数字 挛生运维，按系统功能层次分为4个子系统：状态监测、健康管理、视情维护、虚拟运维。本部分为文件的第4部分，规定了船用设备虚拟运维体系架构、各组件的实现，以及虚拟运维系统 功能要求。本部分用以指导船用设备智能运维系统中虚拟运维子系统的设计开发。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,文件。GB/T 26101-2010T/CSNAME 057-2022T/CSNAME 058-2022T/CSNAME 059-2022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）适用于本第1部分：
3、状态监测 第2部分：健康管理 第3部分：视情维护维护、维修等过程的数字化的体现。机械产品虚拟装配通用技术要求 船用设备智能运维通用技术要求, 船用设备智能运维通用技术要求, 船用设备智能运维通用技术要求,3术语和定义3. 1 虚拟运维 v i rtua I operat i on实体装备在虚拟信息空间中的映射，是设备运行、诊断、3. 2 虚拟空间 virtual space与物理实体空间相对应的概念，应用数字化技术和物联网技术等先进技术，建立起来的与实体空间 在空间几何关系、要素相互作用等方面相一致的虚拟实体空间。3. 3 数字挛生 digital twins现有或将有的物理实体对象的数字模型
4、，通过实测、仿真和数据分析来实时感知、诊断、预测物理 实体对象的状态，通过优化和指令来调控物理实体对象的行为，通过相关数字模型间的相互学习来进化 自身，同时改进利益相关方在物理实体对象生命周期内的决策。3. 4 数据驱动 data dr i ven从初始的数据或观测值出发，运用启发式规则，寻找和建立内部特征之间的关系，从而发现一些定 理或定律。4虚拟运维体系架构基于数字挛生的船用设备运维系统虚拟运维架构如图1所示。虚拟运维服务平台功能性 服务模型仿真、虚拟组装与融合数据清洗 关联 数据传输、接口业务性 服务可视化呈现、 运维信息查询 运维过程决策与调控运维管理指导图1基于数字挛生的船用设备虚拟
5、运维架构图虚拟运维体系架构基于物理实体、虚拟实体、服务、李生数据、连接五个维度规范虚拟运维集成控 制技术要求。4.1 实体运维过程实体运维过程以船用设备实体为基础，运维过程操作与结果为对象，是虚拟运维集成系统的基础。 设备实体按照功能及结构一般包括基本单元、子系统和设备，运行系统四个层级。实体运维过程的设计 与实现应具有层次性，能够实现不同应用需求和管控粒度对运维的需求。4.2 虚拟运维学生体虚拟运维挛生体从多应用维度、多空间尺度、多时间尺度对物理实体进行刻画和描述。虚拟运维李生体包含几何模型、物理模型、行为模型、规则模型。虚拟运维挛生体模型如图2所示。 模型应满足以下要求：1 .几何模型：描
6、述船用设备物理实体的几何参数（形状、尺寸、位置等）与关系（如装配关系） 的三维模型。2 .物理模型：在几何模型的基础上增加反映实体物理属性的信息，如：设备的结构性能、约束特 征、环境参数等。3 .行为模型：描述在不同粒度、不同空间尺度下以及不同时间尺度下，通过与实体模型的交互接 口，船用设备物理实体在外部环境与干扰以及内部运行机制的共同作用下，产生的实时响应及行为，如: 运维过程中的人工操作或者系统指令的相应响应。4 .规则模型：包括基于历史关联数据的规律规则，基于隐性知识总结的经验，以及相关领域标准 与准则等，如：设备故障诊断、状态预测、决策规划等与行为模型进行关联，实现对物理实体运行的规
7、则建模。物理模型感知采集I A结构参数性能参数环境参数行为模型模型融合人工操作系统指令几何模型可行性分析实体运维过程构件尺寸形状参数位置关系规则模型运行规律诊断规则模型关联预测规则 决策规则虚拟运维率生体模型4.3虚拟运维服务平台图2虚拟运维学生体模型批注Q1:依据本系列标准的基本绘图惯例，形状的填充 颜色一般为白色或无填充，文字一般为黑色，线条箭头一 般为黑色，请编写组酌情参考服务是对虚拟运维集成控制应用过程中面向船用设备运维业务所需的各类数据、模型、算法、仿真、 结果等进行服务化封装，并以应用软件或移动端App的形式提供给各级用户，实现对服务的便捷及按需 使用c服务分为“功能性服务”和“业
8、务性服务”两类。4. 3.1功能性服务功能性服务以工具组件、中间件、模块引擎等形式支撑虚拟运维内部功能运行。主要包括：1 .面向虚拟实体提供的模型管理服务，如建模仿真服务、模型组装与融合服务等。2 .面向虚拟运维季生数据提供的数据管理与处理服务，如数据清洗、关联、挖掘、融合等服务。3 .面向连接提供的综合连接服务，如数据采集服务、感知接入服务、数据传输服务、协议服务、 接口服务等。4. 3.2业务性服务业务性服务以应用软件、移动端App等形式满足船用设备远程运维不同用户需求。1 .面向终端现场操作人员的操作指导服务，如：信息查询、虚拟装配、设备维修维护服务等。2 .面向专业技术人员的专业化技术
9、服务，如：远程运维设备健康评估服务、设备控制策略服务、 调度服务、仿真服务等。3 .面向远程运维管理决策者的智能决策服务，如可行性分析服务、风险评估服务、趋势预测服务 等。4 .面向终端用户的产品服务，如用户功能体验服务、虚拟培训服务、远程维修服务等。4.4学生数据管理平台4. 4.1虚拟运维享生数据季生数据包括物理实体数据、虚拟模型数据、服务数据、知识数据、融合衍生数据。1 .物理实体数据物理实体数据主要包括体现船舶设备物理实体规格、功能、性能、关系等物理要素属性数据，以及 反映船用设备物理实体运行状况、实时性能、环境参数、突发扰动等的动态过程数据。2 .虚拟模型数据虚拟模型数据主要包括：a
10、）船用设备虚拟模型几何尺寸、装配关系、位置等几何模型相关数据；b）船用设备虚拟模型材料属性、载荷、特征等物理模型相关数据；c）虚拟模型驱动因素、环境扰动、运行机制等行为模型相关数据；d）虚拟模型约束、规则、关联关系等规则模型相关数据；e）基于上述模型开展的过程仿真、行为仿真、过程验证、评估、分析、预测等的仿真数据。3 .服务数据服务数据主要包括：a）功能性服务相关数据（算法、模型、数据处理方法等）；b）业务性服务相关数据（控制、决策、设备管理数据等）。4 .知识数据知识数据包括专家知识、行业标准、规则约束、推理推论、常用算法库与模型库等。5 .衍生数据衍生数据是对物理实体数据、虚拟实体数据、服
11、务数据、知识数据进行数据转换、预处理、分类、 关联、集成、融合等相关处理后得到的衍生数据。4. 4.2挛生数据管理平台数据管理平台是沟通实体物理空间与虚拟李生空间的桥梁，主要实现数据融合，数据预处理，数据 挖掘，数据应用4个功能。具体要求如下：1 .数据融合：对来自物理空间与虚拟空间的模型数据、仿真数据、管理数据、评估数据实时采集 并进行融合。2 .数据预处理：对原始数据进行数据预处理，包括数据清洗、数据集成、数据转换、数据规约等, 提高数据的准确性、完整性和一致性。3 .数据挖掘：利用人工智能等方法进行数据分析挖掘，达到分类、预测、聚类的效果。4 .数据交互应用：数据融合、预处理、分析挖掘的
12、基础上，提取相应参数进行特征级和决策级的 数据应用，能够为实体设备运维和虚拟挛生体的优化提供依据。4.5连接通过连接实现虚拟运维集成系统各组成部分的互联互通。4. 5.1实体运维过程和虚拟运维挛生体的连接将采集到的实体运维过程实时数据传输至虚拟挛生体，用于更新校正各类数字模型；将虚拟实体仿 真分析等数据转化为控制指令，下达至物理实体执行器，实现对实体过程的实时控制。4. 5.2实体运维过程和服务平台的连接将采集到的物理实体实时数据传输至服务平台，实现对平台服务的更新与优化；服务平台产生的操 作指导、专业分析、决策优化等结果以应用软件或移动端App的形式提供给用户，通过人工或自动操作 实现对实体
13、运维过程的调控。4. 5.3虚拟运维享生体和服务平台的连接实现虚拟实体和服务的交互。可通过Socket等软件接口实现虚拟实体与服务的双向通讯，完成直接 的指令传递、数据收发、消息同步等。4. 5.4季生数据管理平台的连接以上连接过程中，均以数据形式进行，设置统一的李生数据管理平台，对各个层次和应用的数据进 行处理和统一管理，以统一的接口和方式实现数据的采集、存储、通讯、驱动等操作，实现历史数据、 规则数据、常用算法及模型等的运行、迭代与优化。5虚拟运维功能要求5.1 可视化智能实时监控基于采集物理实体数据，通过虚拟空间构建设备运行现场三维可视化虚拟场景，实现船载、岸基三 维再现，设备特征参数的可视化，设备运行状态可视化，设备故障特征可视化。提高设备故障预警管控 的准确度和设备运维可靠度。5.2 协同作业仿真管理通过建立与设备运行现场相一致的虚拟模型，通过物理实体的实时数据驱动虚拟实体的仿真，实现 设备作业协同。5.3 运维措施可行性分析根据设备的正常运行状态参数，将运维措施导入虚拟运维平台的数字挛生体中，分析运维措施的可 行性，对非正常运行环节进行及时调整与预测。5.4 健康管理优化基于设备物理实体建立虚拟实体实现数据交互、实时仿真，对物理实体参数与虚拟仿真实体数据一 致性进行判断，对故障进行识别与预测，实现设备健康管理与优化。