标
体
准
T/CSNAME 155-2025
沿海内河船舶智能设备虚实融合测试方法
Virtual-real fusion testing method for intelligent equipment of coastal and inlandwaterway vessels
中国造船工程学会 发布
前言
起草. 本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
请注意本文件的某些内容可能涉及专利.本文件的发布机构不承担识别专利的责任.
本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会提出.
本文件由中国造船工程学会归口.
本文件起草单位：武汉船用机械有限责任公司、武汉理工大学、上海船舶运输科学研究限公司.胡彬彬、李强、吴诗寒、杜明雅. 本文件主要起草人：李熙、卢明剑、王强、胡茂、陈强、覃刚、王恒智、甘正林、王献忠、储兰芳、
沿海内河船舶智能设备虚实融合测试方法
1范围
对象、测试体系架构、测试准备、测试流程和测试数据管理.
本文件适用于沿海内河船舶智能设备在虚实融合环境下的功能验证、性能评估，覆盖产品开发阶段、测试阶段、运行阶段.
2规范性引用文件
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（包括的修改单）适用于本 下列文件中的内容通过文中的规范性引用面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/T26100-2010机械产品数字样机通用要求 GB/T36457-2018复杂产品虚拟样机建模方法GB/T42383.5-2023智能制造网络协同设计第5部分：多学科协同仿真
T/CSNAME146-2025沿海内河船舶智能设备与系统标准指南
3术语和定义
GB/T26100-2010、GB/T36457-2018和GB/T42383.5-2023界定的以及下列术语和定义适用于本文件.
3.1
数字样机digitalmock-up，DMU
对机械产品整机或具有独立功能的子系统的数字化描述，这种描述不仅反映了产品对象的几何属性，还至少在某一领域反映了产品对象的功能和性能.
3.2
虚拟试验virtualtesting
基于数字样机技术，通过定义边界条件对目标系统进行仿真计算，得到对应不同工况的试验结果.
虚实融合测试virtual-realfusiontesting
通过模拟、仿真和实际测试相结合，验证和评估设备性能、可靠性和安全性的测试技术.
3. 4
多学科协同仿真multidisciplinarycollaborative simulation
根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相关关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程，且具有一定逻辑关系或数量关系的多个学科或专业协同的仿真模型和仿真流程，并进行多学科或专业的协同仿真分析，
3.5
模型在环model-in-the-loop
将数学模型（如数字样机模型）嵌入到闭环测试环境中，通过虚拟环境验证系统行为.通过模型在环仿真测试，实现在虚拟仿真环境中对特定模型或系统进行测试和评估.
3.6
硬件在环hardware-in-the-loop
软硬件交互性能的方法.其核心在于以实时性和高精度仿真替代物理原型，加速复杂系统的测试与验证. 将真实的设备被测传感器、控制器或执行器中部分硬件实体嵌入仿真测试环境中，测试硬件响应、
3. 7
数字李生digitaltwin
和预测的技术体系.其核心在于构建与物理世界“同生共长”的数字化镜像，实现从描述性分析到决策 通过数据驱动的虚拟模型，对物理实体（如设备、系统、流程）的全生命周期进行实时映射、仿真优化的闭环赋能.
4测试目的
证，测试方法能够服务于产品方案论证、研发设计流程，以提高产品设计效率，降低测试成本. 利用有限的物理试验数据、虚实融合测试方法，对沿海内河船舶智能设备的功能、性能进行测试验
5测试对象
T/CSNAME146-2025中3.1所定义的智能设备.
6测试体系架构
6.1测试体系架构图
典型虚实融合测试体系架构如图1所示.
图1典型虚实融合测试体系架构
6.2硬件层
虚实融合测试环境构建的硬件载体，针对不同的测试环境，对硬件的需求不同：
a）软件在环，在虚拟试验或模型在环场景中，根据计算规模，配备个人计算机、工作站或云计算中心：b）硬件在环，硬件需求为上位机（实物控制器、操作台）、实时仿真机、交换机等： c）数字李生，传感器、数据采集器、网络通信设备（以太网、无线通信设备）、计算机、可视化设备.
6.3软件层
6.3.1虚拟模型库
根据船舶智能设备特征，虚拟模型应能够反映智能设备的力学特性，根据不同学科要求，虚拟模型库应包括以下模型：
a)基础数据模型，包含材料模型、三维几何模型、环境数据模型等：
b）机械模型，通过对机械结构的力学建模，评估强度、刚度、疲劳寿命和振动特性等：
c）流体模型，通过对流体机械及组件的力学建模，评估水动力、流速、对流散热等：
d）液压系统模型，反映液压系统控制原理、液压元件动态特性，评估液压系统压力、流量等动态特性：e）控制系统模型，通过对控制策略的建模，评估控制系统的动态特性、稳定性： f）故障模型，根据典型设备故障模式构建故障模型，将故障模型注入数字样机模拟故障行为.
6.3.2虚拟试验流程模板
利用虚拟模型库搭建智能设备数字样机，结合数字样机、工况参数及接口，开发智能设备虚拟试验流程模板.通过流程模板运行虚拟模型，实现对虚拟环境和虚拟设备的仿真，模拟不同的工作条件、故障场景等，为测试提供丰富的虚拟场景.
6.3.3虚拟测试管理系统
对虚拟测试过程进行管理和控制，包括测试用例的创建、执行、结果记录等功能.
6.4接口层
下接口类型： 不同虚实融合测试方法的应用范围，可根据不同的测试需求和系统特性定义接口，包括但不限于如
a）硬件接口，用于连接数字样机和智能设备控制器硬件.定义控制器硬件设备的连接方式、通信控制信号： 协议和数据格式等，以确保仿真平台能够正确地获取和处理被测系统的传感器数据和执行器b）软件接口，用于连接数字样机和被测控制软件、连接不同仿真软件.对于仿真平台和被测软件，通过软件接口定义软件模块之间的通信方式、数据格式和调用方式等，以确保仿真平台能够模真接口，支持FMI（FunctionalMock-up Interface）标准，能够进行多学科仿真数据实时交 拟被测系统软件的运行和交互：对于不同仿真平台进行模型在环测试的接口，即多学科联合仿c）数字样机接口：用于数字样机参数的配置或标定，以及模型和模型、模型和硬件间的数据交互. 互：
6.5工具与环境层
包含了虚实融合测试需求的具体专业建模与仿真软件，能够按照特定流程进行模型构建、虚拟试验流程搭建、数据分析及优化等，具体要求如下：
a）对于单一专业领域的数字样机构建，支持被测对象虚拟试验建模、边界条件施加、计算、后处b）对于多专业多学科的数字样机构建，支持多学科协同仿真，如机电液联合仿真：c）对于硬件在环的虚实融合测试，建模工具能够支持模型上传实时仿真机、模型调度等功能：d）对于数字李生环境，建模工具能够满足可视化、实时通讯需求.
6.6平台层
对于智能设备系统级别的虚实融合测试平台，应包含以下工具：
a）测试用例设计工具：为测试人员提供方便的测试用例设计界面，支持快速设置物理工况对应的边界条件，帮助测试人员快速生成有效的测试用例：b）测试执行与监控工具：负责执行测试用例，并实时监控测试过程中的各种参数和状态，如测试 设备的运行状态、测试数据的变化等，以便及时发现问题并进行处理：c）测试结果评估与报告工具：对测试结果进行评估和分析，并自动生成详细的测试报告，包括测试指标的统计分析、故障诊断结果、性能评估结论等，为测试人员和相关决策者提供直观、全 面的测试信息.
7测试准备
7.1测试需求分析
分析测试需求，包含被测对象的功能、性能点.根据测试目标，确认所需的软件、硬件环境及相关通讯协议.
