《信息技术 数字孪生能力成熟度模型（征求意见稿）》（全文）

来源：数字孪生城市

作者：参数君

导读：国家标准计划《信息技术 数字孪生能力成熟度模型》由全国信息技术标准化技术委员会归口及物联网分会执行，主管部门为国家标准委。主要起草单位包括中国电子技术标准化研究院、南方电网有限责任公司超高压输电公司等。该标准对数字孪生进行定义，如具有保证物理状态和虚拟状态同步数据连接的特定目标实体的数字化表达为数字孪生，由目标实体、数字实体等要素组成的系统为数字孪生系统。数字孪生能力成熟度等级分为五个等级，从一级（虚拟建模）到五级（自主演化），各层级递进且较高层级涵盖较低层级能力要素要求。另一种常见的六个等级划分方式，从以虚仿实（L0）到虚实共生（L5），并分别阐述了各等级的具体含义。该标准的制定对各行业数字孪生的研发和应用具有规范性和纲领性指导作用，有助于加快其在关键场景的落地应用。

信源：国家标准计划；数字孪生成熟度的六个等级，你知道吗？_中共西 藏自治区委员会网络安全和信息化委员会办公室 (xzdw.gov.cn);《信息技术 数字孪生能力成熟度模型》国家标准编辑会在深召开 (cesi.cn)。参数君综合编辑、撰写。

01.概况

国家标准计划《信息技术 数字孪生能力成熟度模型》由 TC28（全国信息技术标准化技术委员会）归口，TC28SC41（全国信息技术标准化技术委员会物联网分会）执行 ，主管部门为国家标准委。

主要起草单位 中国电子技术标准化研究院 、南方电网有限责任公司超高压输电公司 、安世亚太科技股份有限公司 、株洲中车时代电气股份有限公司 、腾讯云计算（北京）有限责任公司 、重庆邮电大学 、北京航空航天大学 。

该标准的制定具有重要意义，对各行业在数字孪生的研发和应用将起到规范性和纲领性指导作用，有助于加快数字孪生在关键场景的落地应用。

02.征求意见稿重点摘要

数字孪生 digital twin

具有保证物理状态和虚拟状态之间以适当速率和精度同步的数据连接的特定目标实体的数字化表达。

[来源：GB/T 43441.1-2023，定义3.4]

数字孪生系统 digital twin system

基于数据驱动来实现目标实体与数字实体间各要素动态迭代的系统。

注：数字孪生系统由目标实体、数字实体,两者之间的数据连接以及数据连接过程中涉及的模型、数据和接口等要素组成。

[来源：GB/T 43441.1-2023，定义3.5]

成熟度等级

数字孪生能力成熟度等级分为五个等级，自低向高分别为：一级（虚拟建模）、二级（以虚映实）、三级（双向交互）、四级（智能管控）、五级（自主演化）。各层级呈递进关系，较高层级涵盖了较低层级的各项能力要素要求。五个成熟度等级基本含义如下：

——一级（虚拟建模）：利用建模技术实现对目标实体结构外观、属性特征、能力、行为等的定义与数字化描述。

——二级（以虚映实）：基于单向数据实时传输实现数字实体动态跟随目标实体的运行过程。

——三级（双向交互）：基于双向数据实时传输实现数字实体与目标实体间的双向交互，即可实现数字实体对目标实体运行过程的实时监测与管控。

——四级（智能管控）：基于数字实体实现对目标实体的预测性分析和智能决策，实现对目标实体的智能管控。

——五级（自主演化）：实现数字实体和目标实体在全生命周期中的自主学习和迭代优化。各个成熟度等级覆盖有不同的能力要素，并且对所覆盖的能力要素有不同的要求。

03.对比

另一种常见的划分方式是分为 “以虚仿实（L0）、以虚映实（L1）、以虚控实（L2）、以虚预实（L3）、以虚优实（L4）、虚实共生（L5）” 六个等级：

以虚仿实（L0）：利用数字孪生模型对物理实体描述和刻画，数字孪生模型从几何、物理、行为和规则某个或多个维度对物理实体单方面或多方面的属性和特征进行描述，能在一定程度上代替物理实体进行仿真分析或实验验证，但数字孪生模型与物理实体之间无法通过直接的数据交换实现实时交互，主要依赖人的介入实现间接的虚实交互。

以虚映实（L1）：数字孪生模型由真实且具有时效性的物理实体相关数据驱动运行，同步直观呈现与物理实体相同的运行状态和过程，输出与物理实体运行相同的结果，突破时间、空间和环境对物理实体监测过程的限制，但对物理实体的操作和管控仍依赖现场人员直接介入，无法实现远程可视化操控。

以虚控实（L2）：信息空间中的数字孪生模型具有相对完整的运动和控制逻辑，能接受输入指令在信息空间中实现较为复杂的运行过程。在以虚映实的基础上，建设由数字孪生模型到物理实体的数据传输通道，实现虚实实时双向闭环交互，赋予物理实体远程可视化操控的能力，提高物理实体的管控效率。

以虚预实（L3）：数字孪生模型能够基于与物理实体的实时双向闭环交互，动态反映物理实体当前的实际状态，并通过利用数字孪生模型所描述的显性机理和数字孪生数据所蕴含的隐性规律，实现对物理实体未来运行过程的在线预演和对运行结果的推测，将未知转化为预知，将突发和偶发问题转变为常规问题。

以虚优实（L4）：数字孪生不仅能基于数字孪生模型实时反映物理实体的运行状态，结合数字孪生数据预测物理实体的未来发展，还能在此基础上，利用策略、算法和前期积累沉淀的知识，实现具有时效性的智能决策和优化，并基于实时交互机制实现对物理实体的智能管控。

虚实共生（L5）：物理实体和数字孪生模型在长时间的同步运行，甚至在全生命周期中通过动态重构实现自主孪生。物理实体和数字孪生模型能够基于双向交互实时感知和认知对方的更新内容，并基于两者间的差异，利用 3D 打印、机器人和人工智能等技术实现物理实体和数字孪生模型的自主构建或动态重构，使两者在长时间的运行过程中保持动态一致性。

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