文章总结： 文档基于国家标准GB/T45873-2025阐述了智能制造中数字孪生的技术框架与实现路径，涵盖数据底座、模型管理及应用场景。重点介绍了威努特全栈式解决方案，包括边缘安全接入、低时延网络及中心层计算存储与安全防护，旨在助力制造企业实现数字化升级、降本增效并保障工控安全。 综合评分： 60 文章分类： 产品介绍,解决方案,IoT安全,安全建设,技术标准

当数字孪生遇上智能制造：威努特的“智算防护”实践

原创

产品营销部

威努特安全网络

2026年1月14日 07:59 北京

引  言

在工业4.0浪潮的推动下，数字孪生技术已经成为智能制造的关键支撑。它通过构建物理实体与虚拟模型间的实时交互与精准映射，赋能企业对生产全要素的动态感知、全局优化与前瞻决策。数字孪生技术不仅能够显著提升生产效率，降低运营成本，还能通过虚拟模型的模拟与优化，提前发现潜在问题，减少生产事故的发生，提高产品质量与一致性。此外，数字孪生技术还能助力企业实现绿色制造，通过优化能源使用和资源分配，减少浪费和环境污染。本文旨在向大家介绍数字孪生技术体系，详细阐述实现数字孪生的关键信息化路径，并结合数字孪生框架标准提出完整的信息化基础设施解决方案，以供相关单位和个人参考。

什么是数字孪生？

数字孪生（Digital Twin）是一种通过数字化手段将物理实体在虚拟空间中进行动态、实时、高保真映射的技术。它不仅能够“看见”现实，还能“理解”现实，甚至“预测”未来。数字孪生技术通过整合物联网传感器、大数据、人工智能、云计算与仿真建模等前沿技术，构建物理实体的全生命周期数字模型，实现对物理世界的精准映射和优化。

车间数字孪生参考框架

2026年1月1日，国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布的《信息技术车间数字孪生参考架构》（GB/T 45873-2025）正式实施。

车间数字孪生参考框架

该标准规定了车间数字孪生的参考架构，包括物理车间、车间数字实体、车间数字孪生应用以及信息交互等内容，明确了各部分之间的关系和交互方式。它适用于离散制造、流程制造和混合制造等多种类型车间的数字孪生规划、建设和运维，旨在为智能制造提供统一的指导框架，推动数字孪生技术在车间中的应用落地。

车间数字孪生参考架构明确应用在排产调度、物流管理、工艺优化、质量控制、设备管理、产线重构、能耗管理、生产管控和安全管控九大核心场景，实现数据驱动决策、动态优化与风险预控。其核心价值在于打通“虚实闭环”，以模型化、协同化、智能化赋能制造全流程，显著提升生产效率、资源利用率与柔性响应能力。

数字孪生关键信息化实现路径

根据《信息技术 车间数字孪生参考架构》（GB/T 45873-2025）标准，结合当前智能制造建设实践分析，实现数字孪生信息化实现路径可归纳为以下方面：

数字孪生底座建设

数字孪生的生命力源于数据。数字孪生数字底座是数据基础设施层，核心需求是需要解决多源异构数据治理和实时-历史数据混合处理。

多源异构数据治理需整合设备层（传感器时序数据）、业务系统（MES/ERP结构化数据）、非结构化数据（工艺文档、三维模型）等，建立统一的数据湖仓架构（如Delta Lake）。另外需支持工业协议解析（OPC UA、Modbus）、数据语义互操作（基于ISO 23247元数据模型），实现跨系统数据同步。

实时-历史数据混合处理需部署时序数据库（如TimescaleDB）处理毫秒级传感数据，结合图数据库（Neo4j）建模工艺关联关系，内存计算（Apache Ignite）支撑实时决策。

模型全生命周期管理

多维度数字模型开发

需构建几何模型（空间布局）、物理模型（设备机理）、行为模型（工艺流程）、规则模型（生产策略）四大核心模型，形成对物理车间的全要素镜像。

模型进化与闭环验证

• 建立“数据驱动-物理校验-知识沉淀”迭代机制。
• 在线学习（如TensorFlow Extended增量训练）。
• 物理验证（预测值与实际误差阈值<5%）。
• 知识图谱更新（注入验证规则至Neo4j知识库）。

应用场景开发

依据国标GB/T 45873-2025定义的九大场景：

• 生产优化类：排产调度（动态调整资源）、工艺优化（虚拟仿真产线布局）。
• 设备管控类：预测性维护（烧结温度异常预警）、质量控制（根因分析）。
• 能耗安全类：能耗热区可视化、安全风险量化（如加氢站风险预测）。

安全与集成体系

数字孪生的安全与集成体系核心是通过加密验证与系统贯通，保障虚实交互中数据可信、指令可控、跨系统协同，实现安全防护与价值闭环的统一。

数字孪生信息化设备配置需求

01

边缘层设备

• 数据采集网关、边缘接入网关：支持OPC UA/Modbus协议解析工业设备数据，支持数据加密传输，支持4G等无线技术。
• 边缘计算设备：一般要求具备高性能、低延迟处理能力的边缘计算服务器或者利用轻量化容器（如Docker）实现计算任务动态调度的超融合系统实现。

02

网络层设备

• 工业交换机：支持TSN（时间敏感网络）协议，确保指令传输低延迟。
• 无线网络或5G专网覆盖：覆盖工厂全域，满足移动设备（如AGV）低延迟通信。

03

中心层设备

高性能服务器集群

• 服务器或者超融合集群：用于承载数字孪生应用和分析大量数据。
• GPU服务器：运行数字孪生仿真引擎。
• 分布式存储：用于存储车间数字孪生系统产生的大量数据，如三维模型与历史数据。

安全设备

工业防火墙、入侵检测系统、安全审计设备、工业安全态势感知平台等。

威努特

数字孪生工厂信息基础设施解决方案

边缘层解决方案

边缘层主要依赖两类设备实现边缘层的数据的安全传输和数据存储：物联网安全网关和边缘计算设备。

物联网安全接入网关：本方案利用物联网安全网关实现物联网（IoT）传感设备数据的安全加密传输，保障边缘层网络安全接入。

威努特物联网安全接入解决方案框架

威努特物联网安全接入网关能力图

威努特物联网安全接入网关外观图

威努特物联网安全接入网关基于工业级ARM架构多核处理器和自研工控安全操作系统设计，对多样形态不同协议的终端设备快速接入和访问控制的同时，具备丰富的4G、Ethernet等上行接口选择，支持通过VPN构建安全加密传输通道，满足数字孪生场景下物联设备部署分散、业务复杂等特点，可轻松实现物联网跨网、跨域、业务级的安全接入。

边缘计算设备：方案通过部署高性能、低延迟的边缘计算服务器，并结合超融合系统，实现数字孪生工厂中的多源数据（包括生产系统数据、环境监测数据以及物联网设备数据）的集中存储与快速处理。

网络层解决方案

作为连接边缘设备与中心系统的神经中枢，满足低时延、高可靠、广覆盖需求。威努特网络解决方案采用”核心-汇聚-接入”三级架构，通过VSS虚拟化技术实现双机热备（WES8500系列核心交换机）、工业级设备保障恶劣环境稳定性（WIS3200系列接入交换机）、Wi-Fi 6全场景覆盖（室内高密AP/室外防雷AP），构建低时延、高可靠、广覆盖的智能网络神经系统。

威努特网络产品线矩阵图

中心层解决方案

中心层是数字孪生系统的”决策大脑”，需具备高性能计算、智能分析、可视化交互能力。威努特方案包含计算、分布式存储和网络安全三部分。

01

威努特计算解决方案

威努特基于蛟龙系列服务器，结合超融合系统，为数字孪生工厂打造高效、稳定、安全的数字化基座。威努特蛟龙系列服务器具备卓越的性能、高可用性和强大的安全特性。

高性能与扩展性

威努特蛟龙系列服务器采用高性能硬件架构，支持多核处理器、大容量内存和高速存储设备，能够高效处理数字孪生工厂内海量数据。同时，超融合系统支持按需扩展，计算和存储资源可根据业务需求动态调整，确保资源利用的高效性和灵活性。

安全防护与数据保障

方案内置防勒索系统和主机安全防护机制，可有效抵御外部威胁，确保数字孪生关键业务系统的稳定运行。此外，超融合系统通过多副本和数据冗余技术，保障数据的高可用性和安全性。

统一管理与运维简化

通过超融合系统的统一管理平台，实现对计算、存储、网络等资源的集中管理，支持一键巡检功能，实时监控资源健康状态，降低运维复杂性。

绿色节能与成本优化

威努特蛟龙系列服务器采用低能耗设计，支持功率封顶和高效电源模块，大幅降低能耗和运营成本。超融合架构通过资源虚拟化，减少硬件投入和空间占用，进一步优化总体拥有成本。

支持复杂业务场景

支持业务系统的实时监控、智能管理等基础需求，满足大数据分析、人工智能等复杂业务场景。

威努特计算和存储产品线矩阵

威努特超融合系统概况

02

威努特分布式存储解决方案

威努特分布式存储解决方案针对数字孪生底座海量数据的爆炸式增长和高频交互共享需求，提供高性能、高可用、高扩展性的存储服务。该方案遵循软件定义存储的设计理念，支持在标准X86及国产化服务器平台（如飞腾、鲲鹏、海光等）上部署，能够利用不同规格的服务器构建大规模分布式集群。系统支持POSIX、CIFS、NFS、FTP、S3、iSCSI等多种访问协议，具备在线扩展能力，可实现1024个节点的集群规模、192PB的单文件系统容量以及百亿级文件管理规模。威努特分布式存储系统支持低硬件资源需求，可单独部署或与超融合系统集成，通过共享硬件设备简化IT架构，提升资源利用率。结合数字孪生的多源数据接入需求，该方案能够为数字孪生工厂内的生产系统、环境监测设备、物联网传感器等提供统一的存储底座，支持数据的高效读写和安全存储。

威努特分布式存储产品概况

03

威努特网络安全解决方案

威努特凭借其在工控安全领域多年的技术引领和多行业的案例实践，提供了全方位的网络安全解决方案，深度融合了IT安全、OT安全以及态势感知平台等优势产品，各产品线相互协同，形成了一个强大的网络安全防护生态。

方案覆盖用户IT网络的安全区域边界、内部流量检测审计以及安全管理中心的所有场景，并对工业控制系统的特殊需求，构建了从边界防护到内部安全的多层防御体系，能够有效抵御针对工业环境的复杂威胁。并且结合态势感知平台、工业互联网雷达平台和工控系统漏洞扫描平台，通过实时监测、漏洞分析和态势预警，为用户提供全局的安全态势感知能力。

威努特网络安全产品线矩阵

结  语

数字孪生技术正重塑智能制造格局。在智能制造转型升级的关键时期，威努特以国家标准《信息技术车间数字孪生参考架构》（GB/T 45873-2025）为指导，提供覆盖“边缘层-网络层-中心层”的全栈式解决方案。通过安全物联网接入、低延时高精度网络及高性能智能计算方案，助力制造企业降低设备故障率、缩减能耗成本，为数字化升级提供可靠支撑。

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