指导性文件 GUIDANCE NOTES GD24-2021
中国船级社
船舶与海上设施数字系统验证指南
2021
2021 年 10 月 1 日生效
北京
船舶与海上设施数字系统验证指南
目 录
第 1
章
通则 ...................................................................................................................................... 2
第 1 节 一般规定 ......................................................................................................................... 2
第 2 节 系统可靠性 ..................................................................................................................... 3
第 3 节 系统完整性 ..................................................................................................................... 5
第 4 节 网络安全 ......................................................................................................................... 7
第 5 节 数据质量 ......................................................................................................................... 7
第 2
章
数据标识 .............................................................................................................................. 9
第 1 节 一般规定 ......................................................................................................................... 9
第 2 节 系统要求 ......................................................................................................................... 9
第 3 节 验证要求 ....................................................................................................................... 10
第 3
章
数据采集 ............................................................................................................................ 12
第 1 节 一般规定 ....................................................................................................................... 12
第 2 节 采集架构 ....................................................................................................................... 13
第 3 节 数据存储要求 ............................................................................................................... 17
第 4 节 验证要求 ....................................................................................................................... 17
第 4
章
数据集成 ............................................................................................................................ 19
第 1 节 一般规定 ....................................................................................................................... 19
第 2 节 系统要求 ....................................................................................................................... 19
第 3 节 验证要求 ....................................................................................................................... 21
第 5
章
模型评价 ............................................................................................................................ 23
第 1 节 一般规定 ....................................................................................................................... 23
第 2 节 模型度量 ....................................................................................................................... 23
第 3 节 模型验证 ....................................................................................................................... 26
第 6
章
数据应用 ............................................................................................................................ 28
第 1 节 一般规定 ....................................................................................................................... 28
第 2 节 监测 ............................................................................................................................... 29
第 3 节 诊断 ............................................................................................................................... 29
第 4 节 预测 ............................................................................................................................... 30
第 5 节 决策 ............................................................................................................................... 31
第 6 节 数据应用能力验证 ....................................................................................................... 31
第 7
章
数据实施 ............................................................................................................................ 34
第 1 节 一般规定 ....................................................................................................................... 34
第 2 节 数字系统流程评估 ....................................................................................................... 34
第 3 节 数字系统原理认可 ....................................................................................................... 36
第 4 节 数字系统集成运营 ....................................................................................................... 38
第 8
章
数字系统验证方法 ............................................................................................................ 41
第 1 节 一般规定 ....................................................................................................................... 41
第 2 节 风险评估 ....................................................................................................................... 41
I
船舶与海上设施数字系统验证指南
第 3 节 工程评估 ....................................................................................................................... 42
第 4 节 直接评估 ....................................................................................................................... 43
第 5 节 验证方法的检验 ........................................................................................................... 43
第 9
章
数字系统检验验证 ............................................................................................................ 47
第 1 节 一般规定 ....................................................................................................................... 47
第 2 节 检验验证要求 ............................................................................................................... 48
II
船舶与海上设施数字系统验证指南
第 1 章
通则
第 1 节 一般规定
1.1.1
适用范围
1.1.1.1
本指南适用于船舶与海上设施及其附属设备数字系统及数据活动的检验验证。
1.1.1.2
数据的标识、采集、集成、模型与应用是船舶与海上设施及其附属设备数字化
的核心要素，本指南将核心要素作为验证技术标准的依从性的最小单元，模型作为验证数
字系统应用能力的基础。
1.1.1.3
本指南从数据标识、采集、集成、模型及应用等方面，对数字系统的技术标准
依从性、功能完整性、模型可验证性、软硬件设施可靠性和网络及数据安全性等维度进行
测试验证。
1.1.1.4
本指南的数据包括但不限于设备数据、结构数据、状态数据、运动数据、姿态
数据、保养数据、生产数据和人员数据等。
1.1.2
一般要求
1.1.2.1
本指南的数字系统系指利用数据对特定物理实体的数字化呈现，反映物理实体
的特定生命周期过程的系统。
1.1.2.2
数字系统应对数据按本指南第 2 章要求进行标识，建议按照《船舶数据质量评
估指南》第 2 章进行分类分级管理。
1.1.2.3
本指南所涉及的数字系统的相关硬件和软件应满足中国船级社（以下简称
“CCS”）《钢质海船入级规范》第 7 篇第 2 章第 6 节的适用要求，并经 CCS 审图和检验。
1.1.3
证书
1.1.3.1
申请方申请依据本指南所列技术条款对船舶与海上设施的数字系统开展检验验
证，经验证合格后， CCS 可签发相关符合证书和/或报告，证书分为 A、B 两类，其中：
(1)
A 类证书，满足本指南第 1-4 章及第 7 章的集成运营要求，并按第 9 章要求对数
字系统的应用能力评价验证合格后，可授予 A 类证书；
(2)
B 类证书，满足本指南第 1-4 章及第 7 章的集成运营要求，并经检验验证合格，
可授予 B 类证书。
1.1.3.2
证书有效期一般不超过 5 年。
1.1.3.3
符合证书失效、暂停和恢复应符合 CCS《钢质海船入级规范》第 1 篇第 3 章第
1 节的规定。
1.1.4
申请与费用
1.1.4.1 申请 1.1.3 所述证书的船舶与海上设施，应向 CCS 提出书面申请，必要时可签
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船舶与海上设施数字系统验证指南
订评估服务合同和/或协议。具体要求参见《钢质海船入级规范》第 1 篇第 2 章第 4 节。
1.1.5
规范引用文件
1.1.5.1
相关文件中的条款通过本指南的引用将成为本指南的条款。凡是不注日期的引
用文件，其最新版本适用于本指南。
1.1.6
术语
1.1.6.1
除另有规定外，本指南有关术语如下：
(1)
物理实体：系指物理设备和系统；
(2)
模型：在数字空间对物理实体进行抽象后的一种形式化表达方式；
(3)
置信度：总体参数值落在样本统计值某一区间的概率；
(4)
置信区间：某一置信水平下，样本统计值与总体参数值间误差范围；
(5)
数据驱动模型：通过对数据集应用适当的训练算法而生成的模型。
1.1.7
数据提供与保密
1.1.7.1
CCS 对申请方提交的数据和信息遵守《钢质海船入级规范》第 1 篇第 2 章第 12
节 2.12.2 的信息披露要求。
1.1.8
免责条款
1.1.8.1
数字技术正不断发展，本指南旨在适应和推动数字技术在船舶与海上实施的应
用，但本指南内容不能取代具备资质的专业人士的对数字系统应用的分析和/或建议。用
户有责任自己进行评估并获得专业意见。
1.1.8.2
本指南所包含的部分信息可能会因法律、法规、标准、方法等的更新而失效，
用户对合规性承担全部责任。
1.1.9
人员要求
1.1.9.1
船东或船舶管理公司应制定与数字系统相关的管理办法、培训计划、操作程序
等，以明确数字系统相关操作和使用人员的职责、资质、培训等要求。
1.1.9.2
相关人员在上岗前应经培训合格，并熟悉数字系统的操作。
1.1.10
变更管理
1.1.10.1
对于已经过 CCS 检验验证的数字系统，当对数字系统相关的设备和系统进行
变更或修理后，应根据具体情况进行检验，以确认其满足相关的技术要求。
第 2 节 系统可靠性
1.2.1
硬件可靠性
1.2.1.1
系统的硬件可靠性应考虑因素：
(1) 使用环境条件；
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船舶与海上设施数字系统验证指南
(2) 性能参数及允许极限；
(3)
冗余设计（如旁联等）；
(4)
共因故障，即由于某种共同的原因而导致系统的故障；
(5)
相关故障，即各单元的故障间往往是相关的，一个元件破坏，另一个元件承受破
坏元件的后果。
1.2.2
软件可靠性
1.2.2.1
软件可靠性评估指标
(1)
成熟性，测量软件可靠性，主要考虑失效度、故障度、测试度及有效度等指标，
其中：
① 失效度系指度量软件发生和解决失效的程度，主要包括失效密度、失效解决率
等指数；
② 故障度系指度量发现和排除软件自身存在故障的程度，主要包括故障密度、潜
在故障率、故障排除率等指标；
③ 测试度系指度量软件已被测试的程度，主要包括测试覆盖率、测试通过率等指
标；
④ 有效度用于度量软件运行的有效程度，主要包括平均失效间隔时间、有效服务
时间率、累计有效服务时间等指标。
(2) 容错性，主要涉及正常运行度和抵御误操作率等指标，其中：
① 正常运行度系指度量软件为保持正常运行所作努力的程度，主要包括避免宕机
率、避免失效率等指标；
② 抵御误操作率系指度量软件为抵御误操作所作努力的程度。
(3) 易恢复性
① 重启成功度系指度量宕机后软件可重新使用的程度，主要包括平均宕机时间、
平均恢复时间等指标；
② 修复成功度系指度量异常发生后软件可修复的程度，主要包括易修复性、修复
有效性等指标。
1.2.2.2
软件可靠性测试过程如图 1.2.2.2 所示。
图 1.2.2.2 软件可靠性测试流程
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船舶与海上设施数字系统验证指南
1.2.2.3
船舶与海上设施数字系统的开发应满足 CCS《船用软件安全及可靠性评估指南》
的要求。
1.2.3
网络连接可靠性
1.2.3.1
网络连接应满足 CCS《船舶网络系统要求及安全评估指南》第 3 章相关要求。
1.2.3.2
有线链路的连通性要考虑以下因素：
(1)
网络节点硬件可靠性；
(2)
网络拓扑的可达性；
(3)
网络的逻辑联通。
1.2.3.3
无线链路的连接考虑以下因素：
(1)
节点设备可靠性；
(2)
无线链路因信号衰减而失效，信噪比应满足接收方要求；
(3)
因为多径传输的信道信号与干扰、噪声的比降到额定值以下，额定值即给定的共
信道干扰型多路径衰减引起的误码率，或者接收信号功率低于接收方要求的最小值。
第 3 节 系统完整性
1.3.1
一般要求
1.3.1.1
系统完整性主要包括功能的完整性和系统研制程序的完整性。其中：
(1)
功能的完整性是指系统是否符合其预期用途；
(2)
程序的完整性是指产品供应商在系统的研制过程中是否具有成熟的管理能力。
1.3.2
系统要求
1.3.2.1
系统功能的完整性主要包括业务需求和系统性能需求。
(1)
功能完整性测试，包括功能完备性、功能正确性、功能适合性和功能性的依从性
测试。
功能完整性测试内容
表 1.3.2.1(1)
序号 测试项 测试内容
1 功能完备性 数字系统是否覆盖了指定的任务和用户目标，是否符合了产品 说明书的全部需求。
2 功能正确性 数字系统是否提供具有所需精度相符的结果或效果的能力。 按照用户文档集中的所有陈述，数字系统的功能是否可执行。 由遵循用户文档集的最终用户对数字系统操作进行的控制与系 统的行为是否一致。 数字系统数据处理的速度、精度是否符合设计要求。
3 功能适合性 数字系统是否具有为指定的任务和用户目标提供一组合适的功 能的能力。
4 功能性的依从性 数字系统遵循与功能性相关的标准、约定或法规以及类似规定 的程度。
(2)
性能效率测试，包括但不限于时间特性、资源利用性、容量、性能效率的依从性，
见表 1.3.2.1(2)。
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船舶与海上设施数字系统验证指南
性能效率测试内容 表 1.3.2.1 (2)
序号 测试项 测试内容
1 时间特性 数字系统执行其功能时，其响应时间、处理时间及吞吐率满足需 求的程度。 信号采样周期及系统响应和数据处理时间是否符合设计要求。 紧急事件的中断响应及处理时间是否符合设计要求。
2 资源利用性 数字系统执行其功能时，所使用资源数量和类型满足需求的程 度。
3 容量 数字系统参数的最大限量满足需求的程度。
4 性能效率的依 从性 数字系统遵循与性能效率相关的标准 约定或法规以及类似规定的 程度。
1.3.2.2
程序的完整性主要包括组织级和过程级。
1.3.2.3
组织级完整性主要包括组织和开发环境。
1.3.2.4
组织完整性评估包括：
(1)
组织在数字系统方面的具备成熟的管理能力；
(2)
数字系统的团队具有充足的资源、时间和使用相关方法工具和平台的能力，以开
展项目。
1.3.2.5
开发环境完整性评估包括：
(1)
配置管理，组织在以下几个方面实施了有效的版本控制，内容之间进行了有效衔
接：
① 文档管理；
② 需求管理；
③ 数据活动，如数据采集和数据集成；
④ 功能管理；
⑤ 模型及模型设计；
⑥ 测试及监控数据集。
(2) 开发迭代
① 开发过程满足要求和接受标准；
② 系统可在预期的运行环境中，在可接受的风险水平下，满足需求。
(3) 基础设施与编码
① 用于开发的工具和系统满足预期商业目标；
② 记录用于支持应用程序开发和操作的基础架构；
③ 代码编写按照既定的软件开发管理；
④ 所有数据均满足数据管理制度。
1.3.2.6
过程级完整性评估，主要从以下几个方面考虑开发、部署和运营流程的完整性：
(1)
业务理解；
(2)
数据理解；
(3)
数据准备；
(4)
建模；
(5) 评估；
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船舶与海上设施数字系统验证指南
(6) 部署和运营。
第 4 节 网络安全
1.4.1
一般要求
1.4.1.1
数字系统应满足 CCS《船舶网络系统要求及安全评估指南》第 4 章要求。
1.4.1.2
数据安全应满足 CCS《船舶系统网络要求及安全评估》第 3 章和 CCS《船舶数
据质量评估指南》附录 8 的相关要求。
1.4.1.3
数据出境应满足船旗国、入境国和出境国相关法律法规要求。
1.4.1.4
数字系统的存储和传输应满足本指南第 3 章的有关要求。
1.4.1.5
用于连接数字系统与物理实体的网络应具备及时、准确、完整的传输能力，满
足业务需求。
第 5 节 数据质量
1.5.1
一般要求
1.5.1.1
数据质量指在指定条件下使用时，数据的特性满足明确的和隐含的要求的程度。
1.5.1.2
一般地，可通过对数据采取一些计划、执行和控制活动（如一些质量管理工具
和/或技术）确保数据满足使用需求。
1.5.1.3
数据质量依赖于应用场景和数据使用者的要求。
1.5.2
数据质量要求
1.5.2.1
数据质量的要求包括两个方面：
(1) 数据属性；
(2) 数据活动。
1.5.2.2
数据属性的定义、要求和评估应满足 CCS《船舶数据质量评估指南》第 3 章要
求。
1.5.2.3
不同的数据活动对数据质量的要求有所不同，数据活动包括但不限于如下内容：
(1) 数据标识
① 数据标识的相关要求见本指南第 2 章；
② 数据标识过程中要求易于识别数据，关注数据的可理解性、可跟踪性等质量特
性；
③ 不同系统或平台在输出或转发船舶与海上设施通用类数据时，如位置、艏向等，
要能满足数据标识的唯一性要求。
(2) 数据采集
① 数据采集的相关要求见本指南第 3 章；
② 数据采集活动关注数据的接收、解析和传输，关注数据的依从性、现时性、保
密性等质量特性；
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③ 数据采集活动对数据质量的要求随着应用场景的不同而不同。
(3) 数据存储
① 数据存储的相关要求见本指南第 3 章；
② 数据存储关注数据的现时性、精度、可移植性、可恢复性等质量特性；
③ 数据清洗关注数据的准确性、依从性、时效性、效率等质量特性；
④ 数据存储对数据质量的要求要满足产品规范/标准要求以及 CCS 检验要求。
(4) 数据集成
① 数据集成的相关要求见本指南第 4 章；
② 数据集成关注数据准确性、完备性、一致性、现时性等质量特性；
③ 数据集成应满足实际应用场景需求。如需要，需向 CCS 提供数据集成的说明
文件。
(5) 数据应用
① 数据应用的相关要求见本指南第 6 和 7 章；
② 数据应用关注数据置信水平、采样频率、数据安全等特性。
(6) 数据验证
① 数据验证的相关要求见本指南第 8 章和第 9 章；
② 用于验证的数据应满足不可篡改、易读、易操作、存储等特性要求，以满足
CCS 关于验证的相关接受准则。
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船舶与海上设施数字系统验证指南
第 2 章
数据标识
第 1 节 一般规定
2.1.1
目的
2.1.1.1
数据标识是为了识别和区分不同的物理实体和虚拟对象，并保证相关数据在标
签语义层面的一致性和互通性，对实体或对象本身及其属性数据进行标识。
2.1.1.2
标识编码是对标识对象赋予特定代码的过程。
2.1.2
标识对象
2.1.2.1
物理实体，包括但不限于船体结构、机械设备、电气设备、通信导航设备、货
物、航道、环境、人员等。
2.1.2.2
虚拟对象，包括但不限于过程、类别、场景、状态、事件、服务、管理、功能
等。
2.1.3
应用场景
2.1.3.1
闭环应用：数据标识仅在系统内部应用。
2.1.3.2
开环应用：数据标识在系统内部和外部应用，系统、设备及产品间存在数据交
换的场景。
第 2 节 系统要求
2.2.1
数据标识原则
2.2.1.1
数据标识应遵循表 2.2.1.1 所列的相关原则。
数据标识原则
表 2.2.1.1
序号 基本原则 具体描述
1 原子性 能够识别标识对象的最小单位。
2 唯一性 标识编码与其对象是严格的一一对应关系。
3 科学合理性 应选定标识对象的稳定的本质属性或特征作为分类的基础和依据。
4 可扩充性 应能够接纳可能出现的新标识对象，而不改变原体系结构，同时具 备一定的扩展容量。
5 可控性 应具有可控的、确定的管理方式。
6 开放性 应考虑到内、外部数据的互联互通。
7 兼容性 当涉及到不同编码标准时，应做到协调一致。
8 全面性 能够全面覆盖各类对象。
9 可操作性 考虑到快速识别、解析和信息获取的需求，以及人机读取、前期初 始化、后期运维的需求。
10 规范性 在同一个编码标准中，代码的类型，代码的结构以及代码的编写格
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船舶与海上设施数字系统验证指南
式应当统一。
2.2.2
数据标识编码方法
2.2.2.1
数据标识的编码方法应以预定的应用需求和编码对象的性质为基础，选择适当
的代码结构，可以采用顺序码、缩写码、层次码或组合码：
(1)
顺序码：由阿拉伯数字或英文字母的先后顺序来标识编码对象的代码，可以按照
时间先后、空间位置排列、名称字符顺序、流水号等序列进行编码；
(2)
缩写码：根据统一的方法缩写编码对象的名称，由取自编码对象名称中的一个或
多个字符而生成的代码；
(3)
层次码：以编码对象集合中的层级分类为基础，将编码对象成为连续且递增的组
（类），可以按照系统、设备、组件、零件等层次关系进行编码；
(4)
组合码：采用顺序码、缩写码和层次码中两者或三者组合的编码方法，如表
2.2.2.1(4)所示。
组合码示例
表 2.2.2.1(4)
标识编码 http://data.shipdatacenter.cn/imo1234567/ccs_cls/MainEngine/Cylinder1/Exhaus tGas/Outlet/Temp
命名实体 data.shipdatacenter.cn
识别号 imo1234567
命名规则 ccs_cls
本地标识 MainEngine/Cylinder1/ExhaustGas/Outlet/Temp
2.2.3
数据标识编码标准
2.2.3.1
数据标识编码可采用专有标准和通用标准，具体如下：
(1)
专有标准：基于特定需求定制的标识编码体系结构，应满足第 2.2.1 条和 2.2.2 条
要求；
(2)
通用标准：采取 ISO、IEC 标准或同等通用化水平的标准。
2.2.3.2
数据标识编码标准应至少包括应用范围、编码方法、编码结构（包括编码的构
成和表示形式）和编码规则。
2.2.4
数据标识编码管理
2.2.4.1
每个被分配的标识代码应以适当方式进行注册，以确保未重复签发。
2.2.4.2
对于在介质间多次传输的标识代码，应通过格式检查或校验码来验证代码的
完整性。
2.2.4.3
标识代码仅能由授权方或经 CCS 同意的相关方进行注册、变更和删除，同时
应记录代码的注册、变更或删除的情况并及时更新代码表。
第 3 节 验证要求
2.3.1
验证方式
2.3.1.1 验证方式分为文件审查和测试验证，具体要求如表 2.3.1.1 所示。
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验证要求 表 2.3.1.1
使用范围 闭环应用 开环应用
专有标准 文件审查： 标识编码方案 代码表 文件审查： 标识编码方案 代码表 异构标准协调方案（如适用） 编码规则和编码结构元数据
测试验证： 与文档一致性测试（抽查 10%） 标识解析测试 测试验证： 与文档一致性测试（抽查 20%） 标识解析测试 异构标准转换测试（如适用）
通用标准 文件审查： 代码表 文件审查： 代码表 异构标准协调方案（如适用）
测试验证： 与文档一致性测试（抽查 5%） 标识解析测试 测试验证： 与文档一致性测试（抽查 10%） 标识解析测试 异构标准转换测试（如适用）
2.3.1.2
一致性抽查测试要求，当抽查的内容超过 90%合格时测试通过；当抽查的内
容超过 70%但不超过 90%合格时，按照表 2.3.1.1 进行第二次抽查，第二次抽查的内容超
过 90%合格时测试通过；其余情况为不通过。
2.3.2
文件资料
2.3.2.1
应按照表 2.3.1.1 要求提交相应文件资料：
(1)
标识编码方案：包括但不限于采用的编码标准、标识范围和编码的管理；
(2)