智能制造標(biāo)準(zhǔn)化研究

摘 要：智能制造標(biāo)準(zhǔn)是智能制造發(fā)展的重要技術(shù)支撐。本文系統(tǒng)地總結(jié)了智能制造標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀，分析了三版國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的演進(jìn)路線，明確行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系搭建的原則，最后闡述了智能制造國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)研制進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：智能制造，標(biāo)準(zhǔn)體系，數(shù)字化車間，智能工廠

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.06.002

0 引 言

世界各國高度重視智能制造及其標(biāo)準(zhǔn)化工作。2012年以來，美國持續(xù)發(fā)布智能制造相關(guān)戰(zhàn)略，2022年10月發(fā)布的《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略》[1]中明確建議制定數(shù)據(jù)兼容性標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)智能制造的無縫集成，引領(lǐng)智能制造未來發(fā)展。德國將標(biāo)準(zhǔn)化工作排在工業(yè)4.0八大關(guān)鍵領(lǐng)域的首位，持續(xù)發(fā)布四版《工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》[2]。智能制造作為制造強(qiáng)國建設(shè)的主攻方向，是我國制造業(yè)緊跟世界發(fā)展趨勢、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵舉措。通過近十年的發(fā)展，我國智能制造取得長足進(jìn)步，從“理念普及、試點(diǎn)示范”進(jìn)入“系統(tǒng)創(chuàng)新、深化應(yīng)用”的新階段。

《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》[3]明確智能制造的發(fā)展路徑要立足制造本質(zhì)，緊扣智能特征，以工藝、裝備為核心，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依托制造單元、車間、工廠、供應(yīng)鏈等載體，構(gòu)建虛實(shí)融合、知識驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化、安全高效、綠色低碳的智能制造系統(tǒng)，推動(dòng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、智能化變革。標(biāo)準(zhǔn)作為智能制造發(fā)展的重要技術(shù)支撐，我國圍繞標(biāo)準(zhǔn)體系、組織建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)研制、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用等方面開展一系列智能制造標(biāo)準(zhǔn)化工作，探索出一條適合我國國情的智能制造標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展道路。

1 智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系

1.1 國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系

智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系科學(xué)、合理地描繪出智能制造領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的整體框架，反映智能制造標(biāo)準(zhǔn)的總體需求，為智能制造標(biāo)準(zhǔn)的研制提供依據(jù)。我國持續(xù)迭代發(fā)布了2015版[4]、2018版[5]和2021版[6]《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系由最初的創(chuàng)建型標(biāo)準(zhǔn)體系逐漸向完備型標(biāo)準(zhǔn)體系演進(jìn)，其演進(jìn)過程如圖1所示。

國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系三版均沿用了基礎(chǔ)共性、關(guān)鍵技術(shù)和行業(yè)應(yīng)用三層體系結(jié)構(gòu)圖，其演進(jìn)變化主要體現(xiàn)以下三個(gè)方面：

（1）緊跟智能制造相關(guān)新技術(shù)發(fā)展趨勢，將2015版中的工業(yè)軟件和大數(shù)據(jù)調(diào)整為了2018版的智能賦能技術(shù)，并且在2021版進(jìn)一步迭代更新，指導(dǎo)技術(shù)與制造業(yè)深度融合的標(biāo)準(zhǔn)研制。

（2）智能制造從單點(diǎn)培育加速向全面構(gòu)建生態(tài)發(fā)展，2021版增設(shè)了智慧供應(yīng)鏈分支，以智慧供應(yīng)鏈標(biāo)準(zhǔn)來支撐引領(lǐng)智能制造生態(tài)化發(fā)展。

（3）結(jié)合各個(gè)行業(yè)的智能制造實(shí)踐基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)化需求，在2015版十大行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了建材、石化、紡織、鋼鐵等與民生緊密相關(guān)的行業(yè)。

1.2 行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系

行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系（見圖2）充分考慮智能制造行業(yè)應(yīng)用差異化需求，明確行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化重點(diǎn)任務(wù)和發(fā)展方向，形成“國家+行業(yè)”的智能制造創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)頂層設(shè)計(jì)。為確保國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系和行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的銜接性，行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)要堅(jiān)持以下三個(gè)原則。

一是繼承性：行業(yè)繼承國家標(biāo)準(zhǔn)體系中基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)等核心內(nèi)容，有助于統(tǒng)一各行業(yè)對智能制造內(nèi)涵邊界及構(gòu)成要素的認(rèn)識，確保智能制造所有標(biāo)準(zhǔn)體系間的協(xié)同，促進(jìn)智能制造理念在同一話語體系下進(jìn)行推廣傳播。

二是擴(kuò)充性：針對關(guān)鍵技術(shù)類標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各行業(yè)應(yīng)用需求和實(shí)踐情況明確智能賦能技術(shù)與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)施路徑，確保國家標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)適用性，促進(jìn)新興技術(shù)與行業(yè)智能制造的深度融合；智能裝備、智能工廠、智慧供應(yīng)鏈和智能服務(wù)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)擴(kuò)充專用裝備、智能工廠等方面特有標(biāo)準(zhǔn)，使行業(yè)在具體智能制造實(shí)施中有更加落地的標(biāo)準(zhǔn)可依。

三是擴(kuò)展性：結(jié)合行業(yè)強(qiáng)相關(guān)的應(yīng)用場景、制造工藝、智能產(chǎn)品及細(xì)分行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，給出了智能制造在特定行業(yè)的建設(shè)指南和要求，確保了國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用過程中的可操作性。

基于上述原則，結(jié)合行業(yè)特有的標(biāo)準(zhǔn)化需求，行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系可適當(dāng)增加分支或減少分支，在和國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系保持原則一致的情況，要突出行業(yè)特色。目前，船舶總裝、建材、印刷、石化等四個(gè)行業(yè)已經(jīng)發(fā)布了行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系，有色行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)對外征求意見，鋼鐵、紡織等行業(yè)啟動(dòng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系搭建工作。如建材行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系與國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系保持了一致，由基礎(chǔ)共性和關(guān)鍵技術(shù)兩個(gè)分支組成，不過，根據(jù)建材行業(yè)特點(diǎn)在關(guān)鍵技術(shù)分支中規(guī)劃了智能礦山的生產(chǎn)管理、物流調(diào)度等標(biāo)準(zhǔn)，并補(bǔ)充了智能工廠碳資產(chǎn)管理等標(biāo)準(zhǔn)。而石化行業(yè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系中將關(guān)鍵技術(shù)分支分為關(guān)鍵數(shù)據(jù)及模型技術(shù)和關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，在細(xì)分行業(yè)應(yīng)用中規(guī)劃了原油加工、基本有機(jī)化工原料、合成樹脂等應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

2 智能制造標(biāo)準(zhǔn)研制進(jìn)展

2.1 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、工業(yè)和信息化部會(huì)同國家發(fā)展和改革委員會(huì)等有關(guān)部門，組織智能制造相關(guān)的全國專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)于2016年6月成立國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)調(diào)推進(jìn)組、總體組和專家咨詢組，形成以國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)化總體組為牽引的智能制造標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)推進(jìn)機(jī)制。緊跟智能制造發(fā)展趨勢，2020年，國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)調(diào)推進(jìn)組、總體組和專家咨詢組進(jìn)行換屆，總體組會(huì)員單位增加了鋼鐵、印刷、有色等細(xì)分行業(yè)技術(shù)委員會(huì)，加大了智能制造標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)覆蓋度。

截至2022年12月31日，智能制造國家標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)發(fā)布360項(xiàng)，在研72項(xiàng)，其關(guān)鍵核心標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了企業(yè)智能制造頂層規(guī)劃、工廠建設(shè)、運(yùn)營管理、智能服務(wù)等典型場景，初步滿足企業(yè)實(shí)施智能制造的標(biāo)準(zhǔn)化需求（見圖3）。如GB/T 39116-2020《智能制造能力成熟度模型》[7]和GB/T 39117-2020《智能制造能力成熟度評估方法》[8]規(guī)定了智能制造成熟度模型的構(gòu)成、成熟度等級、能力要素、成熟度要求和評估方法，適用于企業(yè)開展智能制造頂層規(guī)劃。GB/T37393-2019《數(shù)字化車間 通用技術(shù)要求》[9]、GB/T41255-2022《智能工廠 通用技術(shù)要求》[10]等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)通過規(guī)定了數(shù)字化車間/智能工廠的體系架構(gòu)、關(guān)鍵要素和技術(shù)要求等內(nèi)容，對數(shù)字化車間/智能工廠的建設(shè)具有指導(dǎo)作用。在國家標(biāo)準(zhǔn)群建設(shè)的同時(shí)，電氣裝備、船舶、新能源汽車、通用數(shù)控機(jī)床等細(xì)分行業(yè)在數(shù)字化車間、智能工廠、遠(yuǎn)程運(yùn)維等方面，開展了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研制，探索構(gòu)建“國家+行業(yè)+團(tuán)體”的多層次標(biāo)準(zhǔn)群。

2.2 國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

近年來，ISO、IEC等標(biāo)準(zhǔn)化組織加大智能制造標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)注力度，不僅設(shè)置了相關(guān)的委員會(huì)來協(xié)調(diào)推進(jìn)智能制造標(biāo)準(zhǔn)化工作，同時(shí)推動(dòng)研制智能制造基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)。2017年，ISO/TMB（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)管理局）成立ISO/SMCC（智能制造協(xié)調(diào)委員會(huì)），負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)智能制造相關(guān)工作，編寫智能制造用例。于2021年8月發(fā)布《智能制造白皮書》[11]提出ISO推進(jìn)智能制造概念的路線圖。2018年，IEC/SMB（國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)管理局）成立IEC/SyC SM（智能制造系統(tǒng)委員會(huì)），負(fù)責(zé)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、制定智能制造標(biāo)準(zhǔn)化的頂層設(shè)計(jì)及研制基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。此外，IEC/SyC SM和ISO/SMCC共同成立OF1智能制造標(biāo)準(zhǔn)圖工作組，梳理智能制造相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)和術(shù)語。我國積極推動(dòng)智能制造國際標(biāo)準(zhǔn)化工作，目前，已牽頭研制44項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布34項(xiàng)。如，IEC/TC 65（工業(yè)測量控制和自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)）發(fā)布了IEC TR 63283-1：2022《工業(yè)過程測量、控制和自動(dòng)化 智能制造 第1部分：術(shù)語和定義》[12]、IEC TR 63283-2：2022《工業(yè)過程測量、控制和自動(dòng)化 智能制造 第2部分：用例》[13]、IEC TR 63283-3：2022《工業(yè)過程測量、控制和自動(dòng)化 智能制造 第3部分：網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)》[14]等三項(xiàng)智能制造國際標(biāo)準(zhǔn)，ISO/IEC JTC1牽頭制定了物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等新興技術(shù)領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 語

隨著新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合發(fā)展，智能制造持續(xù)演進(jìn)，智能制造標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)從“初步構(gòu)建”的探索期逐步邁入到“標(biāo)準(zhǔn)研制與標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用并重”的深化期，智能制造標(biāo)準(zhǔn)化工作需要不斷迭代優(yōu)化，下一步將從完善標(biāo)準(zhǔn)頂層規(guī)劃、推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)研制、促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、加強(qiáng)國際合作等方面規(guī)劃未來工作，構(gòu)建具有中國特色的智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系，支撐智能制造邁向新征程。

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作者簡介

韓麗，博士，高級工程師，主要從事智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等方面標(biāo)準(zhǔn)化研究。

何宏宏，高級工程師，主要從事智能制造標(biāo)準(zhǔn)化研究。

李瑞琪，博士，高級工程師，主要從事智能制造、知識圖譜等方面標(biāo)準(zhǔn)化研究。

（責(zé)任編輯：張佩玉）