TwinArch：数字孪生参考架构
软件工程
2025-10-14 v1 新兴技术
摘要
背景：数字孪生(DT)是由物理系统的动态虚拟表示，由物理与数字领域之间无缝、双向通信所支撑。阻碍DT广泛采用的挑战包括缺乏普遍接受的定义和标准化DT参考架构(RA)。现有研究状况的架构大多为领域特定，主要强调建模与仿真等方面。此外，它们常将结构元素与动态元素合并为统一的全能图，增加了关于数字孪生概念的模糊性和混淆。目标：为克服这些挑战，本工作旨在贡献一个独立于领域、多视图的数字孪生参考架构，以帮助实践者在构筑和工程化DT系统方面发挥作用。方法：我们采用设计科学方法，分为三个周期：(i) 初始调查通过系统文献综述识别关键架构元素；(ii) 通过实践者反馈的初步设计；(iii) 最终制品开发，融合来自广泛采用的DT开发平台的知识，并通过20名专家问卷进行验证。结果：提出的数字孪生参考架构命名为TwinArch。它采用软件工程研究所的Views and Beyond方法进行文档记录。TwinArch网站和复制包：https://alessandrasomma28.github.io/twinarch/ 结论：TwinArch为跨不同领域的DT系统设计与开发提供了实用工具，支持针对特定用例进行自定义和调整，同时支持既有DT系统的文档记录。
引用
@article{arxiv.2504.07530,
title = {TwinArch: A Digital Twin Reference Architecture},
author = {Alessandra Somma and Domenico Amalfitano and Alessandra De Benedictis and Patrizio Pelliccione},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.07530},
year = {2025}
}
备注
Submitted for reviewing to The Journal of Systems and Software