CN113569457A - 一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法及系统，所述方法包括：获得第一模型构建需求信息；根据第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标；根据第一功能模块目标和第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，根据第一选取功能模块和第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块；获得第一模块连接方式；根据第一模块连接方式，将第一选取功能模块和第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型。现有技术中存在对构建模型的需求分析定位不准确、功能设计比较困难的技术问题。

Description

一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法及系统

技术领域

本发明涉及数字孪生系统设计领域，尤其涉及一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法及系统。

背景技术

数字孪生作为一种在数字空间刻画物理实体、仿真物理实体、优化物理实体、可视化物理实体的重要技术，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，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。其与国民经济各产业融合不断深化，有力推动着各产业数字化、网络化、智能化发展进程。众多研究人员对数字孪生定义、发展方向和技术体系进行了广泛研究，完整描绘了数字孪生技术发展远景，其落地实施成为了当前各界关注的重点，而缺乏数字孪生相关模型是导致数字孪生落地困难的原因之一。

本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

现有技术中存在对构建模型的需求分析定位不准确、功能设计比较困难的技术问题。

发明内容

本申请实施例通过提供一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法及系统，解决了现有技术中存在对构建模型的需求分析定位不准确、功能设计比较困难的技术问题。达到了利用现有发展的建模、仿真、数据分析等技术，通过总结的系统功能实现框架，对数字孪生系统功能设计与需求分解进行指导，进而简化系统设计流程、提高系统设计效率的技术效果。

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法及系统。

第一方面，本申请提供了一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法，其中，所述方法包括：获得第一模型构建需求信息；根据所述第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标；根据所述第一功能模块目标和所述第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，其中，所述第一选取功能模块通过第一选取单元获得；根据所述第一选取功能模块和所述第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，其中，所述第一选取能力模块通过第二选取单元获得；获得第一模块连接方式；根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型。

另一方面，本申请还提供了一种基于数字孪生的需求功能模型构建系统，其中，所述系统包括：第一获得单元，所述第一获得单元用于获得第一模型构建需求信息；第一确定单元，所述第一确定单元用于根据所述第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标；第二获得单元，所述第二获得单元用于根据所述第一功能模块目标和第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，其中，所述第一选取功能模块通过第一选取单元获得；第三获得单元，所述第三获得单元用于根据所述第一选取功能模块和第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，其中，所述第一选取能力模块通过第二选取单元获得；第四获得单元，所述第四获得单元用于获得第一模块连接方式；第五获得单元，所述第五获得单元用于根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型。

另一方面，本申请实施例还提供了一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法及系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现上述第一方面所述方法的步骤。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供了一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法及系统，获得第一模型构建需求信息；根据所述第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标；根据所述第一功能模块目标和所述第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，其中，所述第一选取功能模块通过第一选取单元获得；根据所述第一选取功能模块和所述第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，其中，所述第一选取能力模块通过第二选取单元获得；获得第一模块连接方式；根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型。解决了现有技术中存在对构建模型的需求分析定位不准确、功能设计比较困难的技术问题。达到了利用现有发展的建模、仿真、数据分析等技术，通过总结的系统功能实现框架，对数字孪生系统功能设计与需求分解进行指导，进而简化系统设计流程、提高系统设计效率的技术效果。

上述说明是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

图1为本申请实施例一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法的流程示意图；

图2为本申请实施例一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法中确定第一功能模块目标的流程示意图；

图3为本申请实施例一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法中获得第一选取功能模块的流程示意图；

图4为本申请实施例一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法中获得第一选取能力模块的流程示意图；

图5为本申请实施例一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法中获得第一功能设计模型的流程示意图；

图6为本申请实施例一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法中将所述第一更新数据存储至所述第一云端数据库中的流程示意图；

图7为本申请实施例一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法中获得所述第一功能设计模型的一输出信息的流程示意图；

图8为本申请实施例一种基于数字孪生的需求功能模型构建系统的结构示意图；

图9为本申请实施例示例性电子设备的结构示意图。

附图标记说明：第一获得单元11，第一确定单元12，第二获得单元13，第三获得单元14，第四获得单元15，第五获得单元16，电子设备300，存储器301，处理器302，通信接口303，总线架构304。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法及系统，解决了现有技术中存在对构建模型的需求分析定位不准确、功能设计比较困难的技术问题。达到了利用现有发展的建模、仿真、数据分析等技术，通过总结的系统功能实现框架，对数字孪生系统功能设计与需求分解进行指导，进而简化系统设计流程、提高系统设计效率的技术效果。

下面，将参考附图详细的描述本申请的示例实施例，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。

申请概述

数字孪生作为一种在数字空间刻画物理实体、仿真物理实体、优化物理实体、可视化物理实体的重要技术，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，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。其与国民经济各产业融合不断深化，有力推动着各产业数字化、网络化、智能化发展进程。众多研究人员对数字孪生定义、发展方向和技术体系进行了广泛研究，完整描绘了数字孪生技术发展远景，其落地实施成为了当前各界关注的重点，而缺乏数字孪生相关模型是导致数字孪生落地困难的原因之一。

针对上述技术问题，本申请提供的技术方案总体思路如下：

本申请提供了一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法，所述方法应用于一种需求分析与功能设计的模型构建系统，其中，所述方法包括：获得第一模型构建需求信息；根据所述第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标；根据所述第一功能模块目标和所述第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，其中，所述第一选取功能模块通过第一选取单元获得；根据所述第一选取功能模块和所述第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，其中，所述第一选取能力模块通过第二选取单元获得；获得第一模块连接方式；根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型。

在介绍了本申请基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非限制性的实施方式。

实施例一

如图1所示，本申请实施例提供一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法，所述方法应用于一种需求分析与功能设计的模型构建系统，所述系统包括第一输出功能模块库和第一内部能力模块库，其中，所述方法包括：

步骤S100：获得第一模型构建需求信息；

具体而言，所述需求分析与功能设计的模型构建系统是基于数字孪生技术，依据需求功能创建和物理实体等价的虚拟体或数字模型，虚拟体能够对物理实体进行仿真分析、对物理实体的运行状态进行监控，从而对物理实体的后续运行和改进提供更加精确的决策。因此，必须先获得第一模型构建需求信息，所述第一模型构建需求信息是指基于系统想要满足的需求，进而明确系统所要实现的目标，为构建需求功能模型奠定基础。

步骤S200：根据所述第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标；

进一步而言，如图2所示，本申请实施例步骤S200包括：

步骤S210：判断所述第一模型构建需求信息是否处于第一需求更新状态；

步骤S220：若所述第一模型构建需求信息处于所述第一需求更新状态，获得第二功能模块目标，其中，所述第二功能模块目标为所述第一功能模块目标的更新目标；

步骤S230：获得所述第一功能模块目标和所述第二功能模块目标的第一重合目标；

步骤S240：将所述第一功能模块目标对应的模块进行存储，获得第一重合目标模块；

步骤S250：根据第一继承指令对所述第一重合目标模块进行继承，获得第二功能设计模型，其中，所述第二功能设计模型为更新模型。

具体而言，所述第一功能模块目标是根据模型构建需求信息确定的。举例而言，需要构建模型的需求是建立海上导管架平台健康管理系统，输出导管架平台结构全局健康状况，并对平台优化生产计划、局部构件换新计划提出建议。根据需求描述，进而可以确定需求实现第一功能模块为诊断、决策。在需求更新后，重新确定目标需要通过哪种或哪几种功能来实现，进而重新确定各模块目标，对于目标相同的模块，不必进行重复的功能设计和功能实现，对于同类功能，可通过继承的方式减少实现的工作量，进而使得需求信息更加准确。

步骤S300：根据所述第一功能模块目标和所述第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，其中，所述第一选取功能模块通过第一选取单元获得；

步骤S400：根据所述第一选取功能模块和所述第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，其中，所述第一选取能力模块通过第二选取单元获得；

具体而言，数字孪生系统的主要输出功能分为五类，即映射、诊断、预测、决策、控制，并将其与系统内部能力关联，认为系统功能基于系统能力来实现。为进一步解释系统功能的的实现方式，将数字孪生系统能力进一步分解成5种能力类型(包括规律模仿M、模拟计算D、效果预测P、方案选取V、控制输出C)和15个能力模块(包括M-1、M-2、M-3、M-4、M-5、D-2、D-3、D-4、D-5、P-3、P-4、P-5、V-4、V-5、C-5)。所述第一输出功能模块库包括映射输出模块、诊断输出模块、预测输出模块、决策输出模块以及控制输出模块。所述第一选取单元、所述第二选取单元分别用来获得第一选取功能模块和第一选取能力模块。举例而言，需求目标为基于泵组局部结构振动信息进行泵组故障诊断，并通过远程大屏实时显示其故障位置并通知现场工程师。明确系统所要实现的目标，进而基于本模型的功能分类方式，确定该目标需要通过映射、诊断功能模块来实现。基于所选取功能，通过本模型确定其需要满足的能力模块，进而将功能目标分解为能力模块目标、功能输出模块目标，进而确定所需实现的能力模块有M-1、M-2、D-2，可以获得第一功能设计模型，提高系统设计效率。

步骤S500：获得第一模块连接方式；

步骤S600：根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型。

进一步而言，如图5所示，所述根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型，本申请实施例步骤S600包括：

步骤S610：获得所述第一功能设计模型中的第一起点模块和第一终点模块；

步骤S620：根据所述第一起点模块和所述第一终点模块，获得第一实现模块路径；

步骤S630：获得所述第一实现模块路径对应的第一数字标识路径；

步骤S640：根据所述第一数字标识路径，获得所述第一功能设计模型的第一输出信息。

具体而言，在功能设计阶段，确定能力模块、功能输出模块、模块内数据共享、模块间数据交互实现的方式，包括使用算法、数据结构或所选用的即有软件及数据接口、数据传输方式、存储方式等。举例而言，基于以上步骤，对于建立海上导管架平台健康管理系统，通过三维几何建模软件建立导管架结构三维几何模型，通过定期水检对易腐蚀、磨损、冲蚀区域进行测量，使几何模型与物理实体同步以实现M-1；在此基础上，增加构件截面属性、材料参数等信息，并与几何模型同期更新，建立导管架结构有限元模型，并通过模态分析得到导管架平台振动固有频率以实现M-2；在以上工作基础上，通过商业有限元分析软件、水动力分析软件进行数值模拟流体水动力分析、有限元结构分析得到导管架平台节点应力、位移状态，通过历史环境信息计算导管架节点的应力历程，从而计算其当前疲劳损伤状态以实现D-2。通过对几何模型结构尺寸折减情况进行统计，得到尺寸随服役时间折减的经验公式，且该经验公式应与几何模型同期更新，通过试验获取材料疲劳抗力衰减模型，将该属性赋予M-2中有限元模型以实现M-3。分析生产计划变动、局部构件换新等干预行为对M-3中有限元模型的影响，建立该影响的数学模型以实现M-4。仿照D-2模块评估流程，对考虑多种局部构件时间点、局部构件换新方案后的M-4中有限元模型进行流体水动力分析、有限元结构分析，分析局部构件换新方案对未来构件应力分布的影响以实现D-4。预测D-4得到的应力分布下，导管架平台未来可能出现的缺陷、失效的模式、发生概率等以实现P-4，应当保证该过程的计算运行时间小于所预测的时间。对P-4得到的多种干预行为后未来的缺陷、失效进行分析，基于换新成本、风险值等目标，对各方案进行比较，得到优选方案以实现V-4。

进一步的，建立专用数据库保存监测数据、环境数据、几何模型、材料参数、有限元分析工程文件、水动力分析工程文件、系统运行日志等，建立数据远距离传输系统，设定模块接口便于实现便于不同模块间通信，以实现各模块的有效连接。达到了利用现有发展的建模、仿真、数据分析等技术，通过总结的系统功能实现框架，对数字孪生系统功能设计与需求分解进行指导，进而简化系统设计流程、提高系统设计效率的技术效果。

进一步而言，如图3所示，所述根据所述第一功能模块目标和所述第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，本申请实施例步骤S300包括：

步骤S310：所述第一输出功能模块库包括映射输出模块、诊断输出模块、预测输出模块、决策输出模块以及控制输出模块；

步骤S320：将所述第一功能模块目标输入所述第一选取单元中，根据所述第一选取单元，获得N个选取模块，其中，N为大于等于1且小于等于5的自然数；

步骤S330：将所述N个选取模块作为所述第一选取功能模块。

具体而言，数字孪生系统的主要输出功能分为五类，即映射、诊断、预测、决策、控制，并将其与系统内部能力关联，认为系统功能基于系统能力来实现。所述第一输出功能模块库包括映射输出模块、诊断输出模块、预测输出模块、决策输出模块以及控制输出模块。所述第一选取功能模块数量为大于等于1且小于等于5的自然数。举例而言，将基于泵组局部结构振动信息进行泵组故障诊断，并通过远程大屏实时显示其故障位置并通知现场工程师作为第一功能模块目标输入所述第一选取单元中，根据所述第一选取单元，获得所需实现的功能模块为映射输出模块、诊断输出模块，系统对构建需求进一步分析，进而提高系统的设计效率。

进一步而言，如图4所示，所述根据所述第一选取功能模块和所述第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，本申请实施例步骤S400包括：

步骤S410：根据第一能力类别对所述第一内部能力模块库中的模块进行类别划分和数字缩写标识，生成第一数字标识信息；

步骤S420：通过对类别划分后每一类别模块进行子模块划分和数字缩写标识，生成第二数字标识信息；

步骤S430：根据所述第一数字标识信息和所述第二数字标识信息对所述第一内部能力模块库进行管理。

具体而言，为进一步解释系统功能的的实现方式，将数字孪生系统能力进一步分解成5种能力类型和15个能力模块。数字孪生系统能力类别包括：规律模仿M：对物理世界中存在的规律进行研究和归纳，在数字空间中对其进行模仿；模拟计算D：基于物理世界的规律在数字空间中进行推演计算，通过数字空间中观察到的反映得到物理实体中的部分未知信息或全部信息；效果预测P：基于历史信息、实时信息，结合物理实体的演化规律，通过预测得到物理实体未来信息；方案选取V：人为选取多种方案，基于数字孪生体的效果预测能力，对所选取的方案进行评价；控制输出C：将决策转化为控制信号，以便传递给接受信号的物理空间实体，辅助其执行决策。细分为15个内部能力模块，比如M-1、M-2、M-3、M-4、M-5、D-2、D-3、D-4、D-5、P-3、P-4、P-5、V-4、V-5、C-5，记为第二数字标识信息。所述第一数字标识信息包括规律模仿M、模拟计算D、效果预测P、方案选取V、控制输出C。根据所述第一数字标识信息和所述第二数字标识信息对所述第一内部能力模块库进行管理，方便对对数据进行分类，对数字孪生系统功能设计与需求分解进行指导。

进一步而言，如图6所示，本申请实施例步骤S700包括：

步骤S710：构建第一云端数据库；

步骤S720：将第一存储数据存储至所述第一云端数据库中，其中，所述第一存储数据包括多组数据，所述多组数据通过加密传输通道传输；

步骤S730：根据第一数据更新模块，获得第一更新数据；

步骤S740：将所述第一更新数据存储至所述第一云端数据库中。

具体而言，所述多组数据包括监测数据、环境数据、几何模型、材料参数等。所述第一更新数据包括反馈信息、工程文件、系统运行日志等。构建云端数据库，将监测数据、环境数据、几何模型、材料参数等多组数据通过加密传输通道传输至第一云端数据库，进行存储，对数据信息实现保护。将模型需求信息输入第一数据更新模块，重新确定目标需要通过哪种或哪几种功能来实现，进而重新确定各模块目标，并将更新数据存储至云端数据库，使得构建模型需求目标信息更加准确。

进一步而言，如图7所示，本申请实施例步骤S800包括：

步骤S810：根据第一预设同步频率，获得第一孪生数据；

步骤S820：根据所述第一数据更新模块，获得第二更新数据；

步骤S830：将所述第一孪生数据和所述第二更新数据输入第一数据核检模型中进行孪生数据质量核检，根据所述第一数据核检模型，获得第一核检输出信息；

步骤S840：根据所述第一核检输出信息，获得第一孪生指标；

步骤S850：若所述第一孪生指标大于等于预设孪生指标，根据所述第一孪生数据获得所述第一功能设计模型的第一输出信息。

具体而言，所述第二更新数据包括构件截面属性、干预行为、新增材料参数等信息，并与几何模型同期更新。数字孪生体与物理实体同步的频率应视具体需求而定，应当以满足系统需求为标准。根据第一预设同步频率、第一数据更新模块，获得第一孪生数据、第二更新数据。构建所述第一数据核检模型，所述第一数据核检模型为一神经网络模型，具有不断学习、获取经验来处理数据的特点，通过将所述一孪生数据和所述第二更新数据作为输入数据，输入所述第一数据核检模型，通过训练数据使神经网络模型自身不断地修正、优化，通过监督学习的过程来提高神经网络模型处理所述数据的准确性，进而使得所述第一核检输出信息更加准确。根据第一核检输出信息，得到更加精准的孪生指标，即各个时刻对应的技术参数，将所述技术参数映射为机理模型。孪生体模型本质上是表征物理结构的虚拟数据模型，若所述第一孪生指标大于等于预设孪生指标，则表明所得出的第一孪生指标不符合物理实体，因此根据所述第一孪生数据获得所述第一功能设计模型的第一输出信息，使得到的孪生指标数据更加精确，进而构建需求功能模型，提高系统设计效率，以实现相应功能。

综上所述，本申请实施例所提供的一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法，具有如下技术效果：

本申请提供了一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法，所述方法应用于一种需求分析与功能设计的模型构建系统，所述系统包括第一输出功能模块库和第一内部能力模块库，其中，所述方法包括：获得第一模型构建需求信息；根据所述第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标；根据所述第一功能模块目标和所述第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，其中，所述第一选取功能模块通过第一选取单元获得；根据所述第一选取功能模块和所述第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，其中，所述第一选取能力模块通过第二选取单元获得；获得第一模块连接方式；根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型。解决现有技术中存在对构建模型的需求分析定位不准确、功能设计比较困难的技术问题。达到了利用现有发展的建模、仿真、数据分析等技术，通过总结的系统功能实现框架，对数字孪生系统功能设计与需求分解进行指导，进而简化系统设计流程、提高系统设计效率的技术效果。

实施例二

基于与前述实施例中一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法，同样发明构思，本发明还提供了一种基于数字孪生的需求功能模型构建系统，如图8所示，所述系统包括：

第一获得单元11，所述第一获得单元11用于获得第一模型构建需求信息；

第一确定单元12，所述第一确定单元12用于根据所述第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标；

第二获得单元13，所述第二获得单元13用于根据所述第一功能模块目标和第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，其中，所述第一选取功能模块通过第一选取单元获得；

第三获得单元14，所述第三获得单元14用于根据所述第一选取功能模块和第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，其中，所述第一选取能力模块通过第二选取单元获得；

第四获得单元15，所述第四获得单元15用于获得第一模块连接方式；

第五获得单元16，所述第五获得单元16用于根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型。

进一步的，所述系统还包括：

第一判断单元，所述第一判断单元用于判断所述第一模型构建需求信息是否处于第一需求更新状态；

第六获得单元，所述第六获得单元用于若所述第一模型构建需求信息处于所述第一需求更新状态，获得第二功能模块目标，其中，所述第二功能模块目标为所述第一功能模块目标的更新目标；

第七获得单元，所述第七获得单元用于获得所述第一功能模块目标和所述第二功能模块目标的第一重合目标；

第八获得单元，所述第八获得单元用于将所述第一功能模块目标对应的模块进行存储，获得第一重合目标模块；

第九获得单元，所述第九获得单元用于根据第一继承指令对所述第一重合目标模块进行继承，获得第二功能设计模型，其中，所述第二功能设计模型为更新模型。

进一步的，所述系统还包括：

第一包含单元，所述第一包含单元用于所述第一输出功能模块库包括映射输出模块、诊断输出模块、预测输出模块、决策输出模块以及控制输出模块；

第十获得单元，所述第十获得单元用于将所述第一功能模块目标输入所述第一选取单元中，根据所述第一选取单元，获得N个选取模块，其中，N为大于等于1且小于等于5的自然数；

第一执行单元，所述第一执行单元用于将所述N个选取模块作为所述第一选取功能模块。

进一步的，所述系统还包括：

第二执行单元，所述第二执行单元用于根据第一能力类别对所述第一内部能力模块库中的模块进行类别划分和数字缩写标识，生成第一数字标识信息；

第三执行单元，所述第三执行单元用于通过对类别划分后每一类别模块进行子模块划分和数字缩写标识，生成第二数字标识信息；

第四执行单元，所述第四执行单元用于根据所述第一数字标识信息和所述第二数字标识信息对所述第一内部能力模块库进行管理。

进一步的，所述系统还包括：

第十一获得单元，所述第十一获得单元用于获得所述第一功能设计模型中的第一起点模块和第一终点模块；

第十二获得单元，所述第十二获得单元用于根据所述第一起点模块和所述第一终点模块，获得第一实现模块路径；

第十三获得单元，所述第十三获得单元用于获得所述第一实现模块路径对应的第一数字标识路径；

第十四获得单元，所述第十四获得单元用于根据所述第一数字标识路径，获得所述第一功能设计模型的第一输出信息。

进一步的，所述系统还包括：

第一构建单元，所述第一构建单元用于构建第一云端数据库；

第五执行单元，所述第五执行单元用于将第一存储数据存储至所述第一云端数据库中，其中，所述第一存储数据包括多组数据，所述多组数据通过加密传输通道传输；

第十五获得单元，所述第十五获得单元用于根据第一数据更新模块，获得第一更新数据；

第六执行单元，所述第六执行单元用于将所述第一更新数据存储至所述第一云端数据库中。

进一步的，所述系统还包括：

第十六获得单元，所述第十六获得单元用于根据第一预设同步频率，获得第一孪生数据；

第十七获得单元，所述第十七获得单元用于根据所述第一数据更新模块，获得第二更新数据；

第十八获得单元，所述第十八获得单元用于将所述一孪生数据和所述第二更新数据输入第一数据核检模型中进行孪生数据质量核检，根据所述第一数据核检模型，获得第一核检输出信息；

第十九获得单元，所述第十九获得单元用于根据所述第一核检输出信息，获得第一孪生指标；

第二十获得单元，所述第二十获得单元用于若所述第一孪生指标大于等于预设孪生指标，根据所述第一孪生数据获得所述第一功能设计模型的第一输出信息。

示例性电子设备

下面参考图9来描述本申请实施例的电子设备。

基于与前述实施例中一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种基于数字孪生的需求功能模型构建系统，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得系统以执行第一方面任一项所述的方法。

该电子设备300包括：处理器302、通信接口303、存储器301。可选的，电子设备300还可以包括总线架构304。其中，通信接口303、处理器302以及存储器301可以通过总线架构304相互连接；总线架构304可以是外设部件互连标总线或扩展工业标准结构总线等。所述总线架构304可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

处理器302可以是一个CPU，微处理器，ASIC，或一个或多个用于控制本申请方案程序执行的集成电路。通信接口303，使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信，如以太网，无线接入网，无线局域网，有线接入网等。存储器301可以是ROM或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器、只读光盘或其他光盘存储、光碟存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过总线架构304与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

其中，存储器301用于存储执行本申请方案的计算机执行指令，并由处理器302来控制执行。处理器302用于执行存储器301中存储的计算机执行指令，从而实现本申请上述实施例提供的一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法。

可选的，本申请实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码，本申请实施例对此不作具体限定。

本申请实施例解决了现有技术中存在对构建模型的需求分析定位不准确、功能设计比较困难的技术问题。达到了利用现有发展的建模、仿真、数据分析等技术，通过总结的系统功能实现框架，对数字孪生系统功能设计与需求分解进行指导，进而简化系统设计流程、提高系统设计效率的技术效果。

本领域普通技术人员可以理解：本申请中涉及的第一、第二等各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请实施例的范围，也不表示先后顺序。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“至少一个”是指一个或者多个。至少两个是指两个或者多个。“至少一个”、“任意一个”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个、种)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质、光介质、或者半导体介质等。

本申请实施例中所描述的各种说明性的逻辑单元和电路可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本申请实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件单元、或者这两者的结合。软件单元可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于终端中的不同的部件中。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。

相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于数字孪生的需求功能模型构建方法，其中，所述方法应用于一种需求分析与功能设计的模型构建系统，所述系统包括第一输出功能模块库和第一内部能力模块库，所述方法包括：

获得第一模型构建需求信息；

根据所述第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标；

根据所述第一功能模块目标和所述第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，其中，所述第一选取功能模块通过第一选取单元获得；

根据所述第一选取功能模块和所述第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，其中，所述第一选取能力模块通过第二选取单元获得；

获得第一模块连接方式；

根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标，所述方法还包括：

判断所述第一模型构建需求信息是否处于第一需求更新状态；

若所述第一模型构建需求信息处于所述第一需求更新状态，获得第二功能模块目标，其中，所述第二功能模块目标为所述第一功能模块目标的更新目标；

获得所述第一功能模块目标和所述第二功能模块目标的第一重合目标；

将所述第一功能模块目标对应的模块进行存储，获得第一重合目标模块；

根据第一继承指令对所述第一重合目标模块进行继承，获得第二功能设计模型，其中，所述第二功能设计模型为更新模型。

3.如权利要求1所述的方法，所述根据所述第一功能模块目标和所述第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，所述方法还包括：

所述第一输出功能模块库包括映射输出模块、诊断输出模块、预测输出模块、决策输出模块以及控制输出模块；

将所述第一功能模块目标输入所述第一选取单元中，根据所述第一选取单元，获得N个选取模块，其中，N为大于等于1且小于等于5的自然数；

将所述N个选取模块作为所述第一选取功能模块。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述第一选取功能模块和所述第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，所述方法还包括：

根据第一能力类别对所述第一内部能力模块库中的模块进行类别划分和数字缩写标识，生成第一数字标识信息；

通过对类别划分后每一类别模块进行子模块划分和数字缩写标识，生成第二数字标识信息；

根据所述第一数字标识信息和所述第二数字标识信息对所述第一内部能力模块库进行管理。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型，所述方法还包括：

获得所述第一功能设计模型中的第一起点模块和第一终点模块；

根据所述第一起点模块和所述第一终点模块，获得第一实现模块路径；

获得所述第一实现模块路径对应的第一数字标识路径；

根据所述第一数字标识路径，获得所述第一功能设计模型的第一输出信息。

6.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

构建第一云端数据库；

将第一存储数据存储至所述第一云端数据库中，其中，所述第一存储数据包括多组数据，所述多组数据通过加密传输通道传输；

根据第一数据更新模块，获得第一更新数据；

将所述第一更新数据存储至所述第一云端数据库中。

7.如权利要求6所述的方法，所述方法还包括：

根据第一预设同步频率，获得第一孪生数据；

根据所述第一数据更新模块，获得第二更新数据；

将所述一孪生数据和所述第二更新数据输入第一数据核检模型中进行孪生数据质量核检，根据所述第一数据核检模型，获得第一核检输出信息；

根据所述第一核检输出信息，获得第一孪生指标；

若所述第一孪生指标大于等于预设孪生指标，根据所述第一孪生数据获得所述第一功能设计模型的第一输出信息。

8.一种基于数字孪生的需求功能模型构建系统，其中，所述系统包括：

第一获得单元，所述第一获得单元用于获得第一模型构建需求信息；

第一确定单元，所述第一确定单元用于根据所述第一模型构建需求信息，确定第一功能模块目标；

第二获得单元，所述第二获得单元用于根据所述第一功能模块目标和第一输出功能模块库，获得第一选取功能模块，其中，所述第一选取功能模块通过第一选取单元获得；

第三获得单元，所述第三获得单元用于根据所述第一选取功能模块和第一内部能力模块库，获得第一选取能力模块，其中，所述第一选取能力模块通过第二选取单元获得；

第四获得单元，所述第四获得单元用于获得第一模块连接方式；

第五获得单元，所述第五获得单元用于根据所述第一模块连接方式，将所述第一选取功能模块和所述第一选取能力模块进行连接，获得第一功能设计模型。

9.一种基于数字孪生的需求功能模型构建系统，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得系统以执行如权利要求1-7任一项所述的方法。

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