本站獲悉,近日,工業(yè)和信息化部辦公廳和國家標準化管理委員會辦公室聯(lián)合發(fā)布了關于征求《國家智能制造標準體系建設指南(2018年版)》(征求意見稿)意見的通知。
前 言
制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體,是立國之本、興國之器、強國之基。智能制造是落實我國制造強國戰(zhàn)略的重要舉措,也是中國制造 2025 的主攻方向。加快推進智能制造,是加速我國工業(yè)化和信息化深度融合、推動制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要舉措,對重塑我國制造業(yè)競爭新優(yōu)勢具有重要意義,"智能制造、標準先行",標準化工作是實現(xiàn)智能制造的重要技術(shù)基礎。為指導當前和未來一段時間智能制造標準化工作,解決標準缺失、滯后、交叉重復等問題,根據(jù)《中國制造 2025》的戰(zhàn)略部署,工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會在 2015 年共同組織制定了《國家智能制造標準體系建設指南(2015 年版)》并建立動態(tài)更新機制。按照標準體系動態(tài)更新機制,扎實構(gòu)建滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、適用的智能制造標準體系,推動裝備質(zhì)量水平的整體提升,工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會共同組織制定了《國家智能制造標準體系建設指南(2018 年版)》。
一、總體要求
(一)指導思想
進一步貫徹落實《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016-2020 年)》(工信部聯(lián)規(guī)〔2016〕349 號)和《裝備制造業(yè)標準化和質(zhì)量提升規(guī)劃》(國質(zhì)檢標聯(lián)〔2016〕396 號)的工作部署,充分發(fā)揮標準在推進智能制造產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展中的支撐和引領作用,針對智能制造標準跨行業(yè)、跨、跨領域的特點,立足國內(nèi)需求,兼顧體系,建立涵蓋基礎共性、關鍵技術(shù)和行業(yè)應用等三類標準的國家智能制造標準體系。加強標準的統(tǒng)籌規(guī)劃與宏觀指導,加快創(chuàng)新技術(shù)成果向標準轉(zhuǎn)化,強化標準的實施與監(jiān)督,深化智能制造標準交流與合作,提升標準對制造業(yè)的整體支撐作用,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展保駕護航。
(二)基本原則
按照《國家智能制造標準體系建設指南(2015 年版)》中提出的"統(tǒng)籌規(guī)劃,分類施策,跨界融合,急用先行,立足國情,開放合作"原則,進一步完善智能制造標準體系,全面開展基礎共性標準、關鍵技術(shù)標準、行業(yè)應用標準研究,加快標準制(修)訂,在制造業(yè)各個領域全面推廣。同時,加強標準的創(chuàng)新發(fā)展與化,積參與標準化組織活動,加強與發(fā)達國家和地區(qū)間的技術(shù)標準交流與合作,開展標準互認,共同制定標準。
(三)建設目標
按照"共性先立、急用先行"的原則,制定安全、可靠性、檢測、評價等基礎共性標準,識別與傳感、控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人等智能裝備標準,智能工廠設計、智能工廠交付、智能生產(chǎn)等智能工廠標準,大規(guī)模個性化定制、運維服務等智能服務標準,人工智能應用、邊緣計算等智能使能技術(shù)標準,體系架構(gòu)、網(wǎng)聯(lián)技術(shù)等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準,和機床制造、航天復雜裝備云端協(xié)同制造、大型船舶設計工藝仿真與信息集成、軌道交通網(wǎng)絡控制系統(tǒng)、新能源汽車智能工廠運行系統(tǒng)等行業(yè)應用標準,帶動行業(yè)應用標準的研制工作。推動智能制造國家標準上升成為標準。
到 2018 年,累計制修訂 150 項以上智能制造標準,基本覆蓋基礎共性標準和關鍵技術(shù)標準。
到 2019 年,累計制修訂 300 項以上智能制造標準,全面覆蓋基礎共性標準和關鍵技術(shù)標準,逐步建立起較為完善的智能制造標準體系。建設智能制造標準試驗驗證平臺,提升公共服務能力,標準應用水平和化水平明顯提高。
二、建設思路
國家智能制造標準體系按照"三步法"原則建設完成。步,通過研究各類智能制造應用系統(tǒng),提取其共性抽象特征,構(gòu)建由生命周期、系統(tǒng)層級和智能特征組成的三維智能制造系統(tǒng)架構(gòu),從而明確智能制造對象和邊界,識別智能制造現(xiàn)有和缺失的標準,認知現(xiàn)有標準間的交叉重疊關系;第二步,在深入分析標準化需求的基礎上,綜合智能制造系統(tǒng)架構(gòu)各維度邏輯關系,將智能制造系統(tǒng)架構(gòu)的生命周期維度和系統(tǒng)層級維度組成的平面自上而下依次映射到智能特征維度的五個層級,形成智能裝備、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能使能技術(shù)、智能工廠、智能服務等五類關鍵技術(shù)標準,與基礎共性標準和行業(yè)應用標準共同構(gòu)成智能制造標準體系結(jié)構(gòu);第三步,對智能制造標準體系結(jié)構(gòu)分解細化,進而建立智能制造標準體系框架,指導智能制造標準體系建設及相關標準立項工作。
(一)智能制造系統(tǒng)架構(gòu)
《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016-2020 年)》(工信部聯(lián)規(guī)〔2016〕349 號)指出,智能制造是基于信息通信技術(shù)與制造技術(shù)深度融合,貫穿于設計、生產(chǎn)、管理、服務等制造活動的各個環(huán)節(jié),具有自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應等功能的生產(chǎn)方式。
智能制造系統(tǒng)架構(gòu)從生命周期、系統(tǒng)層級和智能特征三個維度對智能制造所涉及的活動、裝備、特征等內(nèi)容進行描述,主要用于明確智能制造的標準化需求、對象和范圍,指導國家智能制造標準體系建設。智能制造系統(tǒng)架構(gòu)如圖 1 所示。
1. 生命周期
生命周期是指從產(chǎn)品原型研發(fā)開始到產(chǎn)品回收再制造的各個階段,包括設計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務等一系列相互聯(lián)系的價值創(chuàng)造活動。生命周期的各項活動可進行迭代優(yōu)化,具有可持續(xù)性發(fā)展等特點,不同行業(yè)的生命周期構(gòu)成不盡相同。
(1)設計是指根據(jù)企業(yè)的約束條件以及所選擇的技術(shù)來對需求進行構(gòu)造、仿真、驗證、優(yōu)化等研發(fā)活動過程;
(2)生產(chǎn)是指通過勞動創(chuàng)造所需要的物質(zhì)資料的過程;
(3)物流是指物品從供應地向接收地的實體流動過程;
(4)銷售是指產(chǎn)品或商品等從企業(yè)轉(zhuǎn)移到客戶手中的經(jīng)營活動;
(5)服務是指提供者與客戶接觸過程中所產(chǎn)生的一系列活動的過程及其結(jié)果,包括回收等。
2. 系統(tǒng)層級
系統(tǒng)層級是指與企業(yè)生產(chǎn)活動相關的組織結(jié)構(gòu)的層級劃分,包括設備層、單元層、車間層、企業(yè)層和協(xié)同層。
(1)設備層是指企業(yè)利用傳感器、儀器儀表、機器、裝置等,實現(xiàn)實際物理流程并感知和操控物理流程的層級;
(2)單元層是指用于工廠內(nèi)處理信息、實現(xiàn)監(jiān)測和控制物理流程的層級;
(3)車間層是實現(xiàn)面向工廠或車間的生產(chǎn)管理的層級;
(4)企業(yè)層是實現(xiàn)面向企業(yè)經(jīng)營管理的層級;
(5)協(xié)同層是企業(yè)實現(xiàn)其內(nèi)部和外部信息互聯(lián)和共享過程的層級。
3. 智能特征
智能特征是指基于信息通信技術(shù)使制造活動具有自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應等一個或多個功能的層級劃分,包括資源要素、互聯(lián)互通、融合共享、系統(tǒng)集成和新興業(yè)態(tài)等五層智能化要求。
(1)資源要素是指企業(yè)對生產(chǎn)時所需要使用的資源或工具進行數(shù)字化過程的層級;
(2)互聯(lián)互通是指通過有線、無線等通信技術(shù),實現(xiàn)裝備之間、裝備與控制系統(tǒng)之間,企業(yè)之間相互連接功能的層級;
(3)融合共享是指在互聯(lián)互通的基礎上,利用云計算、大數(shù)據(jù)等信息通信技術(shù),在保障信息安全的前提下,實現(xiàn)信息協(xié)同共享的層級;
(4)系統(tǒng)集成是指企業(yè)實現(xiàn)智能裝備到智能生產(chǎn)單元、智能生產(chǎn)線、數(shù)字化車間、智能工廠,乃至智能制造系統(tǒng)集成過程的層級;
(5)新興業(yè)態(tài)是企業(yè)為形成產(chǎn)業(yè)形態(tài)進行企業(yè)間價值鏈整合的層級。
智能制造的關鍵是實現(xiàn)貫穿企業(yè)設備層、單元層、車間層、工廠層、協(xié)同層不同層面的縱向集成,跨資源要素、互聯(lián)互通、融合共享、系統(tǒng)集成和新興業(yè)態(tài)不同級別的橫向集成,以及覆蓋設計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務的端到端集成。
(二)智能制造標準體系結(jié)構(gòu)
智能制造標準體系結(jié)構(gòu)包括"A 基礎共性"、"B 關鍵技術(shù)"、"C 行業(yè)應用"等三個部分,主要反映標準體系各部分的組成關系。智能制造標準體系結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示。
具體而言,A 基礎共性標準包括通用、安全、可靠性、檢測、評價等五大類,位于智能制造標準體系結(jié)構(gòu)圖的底層,其研制的基礎共性標準支撐著標準體系結(jié)構(gòu)圖上層虛線框內(nèi) B 關鍵技術(shù)標準和 C 行業(yè)應用標準。B 關鍵技術(shù)標準是智能制造系統(tǒng)架構(gòu)智能特征維度在生命周期維度和系統(tǒng)層級維度所組成的制造平面的投影,其中 BA 智能裝備對應智能特征維度的資源要素,BB 智能工廠對應智能特征維度的系統(tǒng)集成,BC 智能服務對應智能特征維度的新興業(yè)態(tài),BD 智能使能技術(shù)對應智能特征維度的融合共享,BE 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對應智能特征維度的互聯(lián)互通。C 行業(yè)應用標準位于智能制造標準體系結(jié)構(gòu)圖的頂層,面向行業(yè)具體需求,對 A 基礎共性標準和 B 關鍵技術(shù)標準進行細化和落地,指導各行業(yè)推進智能制造。
智能制造標準體系結(jié)構(gòu)中明確了智能制造的標準化需求,與智能制造系統(tǒng)架構(gòu)具有映射關系。以大規(guī)模個性化定制模塊化設計規(guī)范為例,它屬于智能制造標準體系結(jié)構(gòu)中 B 關鍵技術(shù)-BC 智能服務中的大規(guī)模個性化定制標準。在智能制造系統(tǒng)架構(gòu)中,它位于生命周期維度設計環(huán)節(jié),系統(tǒng)層級維度的企業(yè)層和協(xié)同層,以及智能特征維度的新興業(yè)態(tài)。其中,智能制造系統(tǒng)架構(gòu)三個維度與智能制造標準體系的映射關系及示例解析詳見附件 2。
(三)智能制造標準體系框架
智能制造標準體系框架由智能制造標準體系結(jié)構(gòu)向下映射而成,是形成智能制造標準體系的基本組成單元。智能制造標準體系框架包括"A 基礎共性"、"B 關鍵技術(shù)"、"C 行業(yè)應用"三個部分,如圖 3 所示。
三、建設內(nèi)容
(一)基礎共性標準
基礎共性標準用于統(tǒng)一智能制造相關概念,解決智能制造基礎共性關鍵問題,包括通用、安全、可靠性、檢測、評價等五個部分,如圖 4 所示。
1. 通用標準
通用標準主要包括術(shù)語定義、參考模型、元數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)字典、標識等四個部分。術(shù)語定義標準用于統(tǒng)一智能制造相關概念,為其他各部分標準的制定提供支撐。參考模型標準用于幫助各方認識和理解智能制造標準化的對象、邊界、各部分的層級關系和內(nèi)在聯(lián)系。元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)字典標準用于規(guī)定智能制造產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、流通等環(huán)節(jié)涉及的元數(shù)據(jù)命名規(guī)則、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)元素和注冊要求、數(shù)據(jù)字典建立方法,為智能制造各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集成、交互共享奠定基礎。標識標準用于對智能制造中各類對象進行唯一標識與解析,建設既與制造企業(yè)已有的標識編碼系統(tǒng)兼容,又能滿足設備互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)化、智能化等智能制造發(fā)展要求的智能制造標識體系。
2. 安全標準
安全標準主要包括功能安全、信息安全和人因安全三個部分。功能安全標準用于保證控制系統(tǒng)在危險發(fā)生時正確地執(zhí)行其安全功能,從而避免因設備故障或系統(tǒng)功能失效而導致生產(chǎn)事故,包括面向智能制造的功能安全要求、功能安全系統(tǒng)設計和實施、功能安全測試和評估、功能安全管理等標準。信息安全標準用于保證智能制造領域相關信息系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)不被破壞、更改、泄露,從而系統(tǒng)能連續(xù)可靠地運行,包括軟件安全、設備信息安全、網(wǎng)絡信息安全、數(shù)據(jù)安全、信息安全防護及評估等標準。人因安全標準用于避免在智能制造各環(huán)節(jié)中因人的行為造成的隱患或威脅,通過合理分配任務,調(diào)節(jié)工作環(huán)境,提高人員能力,以保證人身安全,預防誤操作等,包括工作任務、環(huán)境、設備、人員能力、管理支持等標準。
3. 可靠性標準
可靠性標準主要包括工程管理、技術(shù)方法兩個部分。工程管理標準主要對智能制造系統(tǒng)的可靠性活動進行規(guī)劃、組織、協(xié)調(diào)與監(jiān)督,包括智能制造系統(tǒng)及其各系統(tǒng)層級對象的可靠性要求、可靠性管理、綜合保障管理、壽命周期成本管理等標準。技術(shù)方法標準主要用于指導智能制造系統(tǒng)及其各系統(tǒng)層級開展具體的可靠性保證與驗證工作,包括可靠性設計、可靠性試驗、可靠性分析、可靠性評價等標準。
4. 檢測標準
檢測標準主要包括測試項目、測試方法等兩個部分。測試項目標準用于指導智能制造裝備和系統(tǒng)在測試過程中的科學排序和有效管理,包括不同類型的智能制造裝備和系統(tǒng)一致性和互操作、集成和互聯(lián)互通、系統(tǒng)能效、電磁兼容等測試項目標準。測試方法標準用于針對不同類型的智能制造裝備和系統(tǒng),包括試驗內(nèi)容、方式、步驟、過程、計算分析等內(nèi)容的標準,以及性能、環(huán)境適應性等測試標準。
5. 評價標準
評價標準主要包括指標體系、能力成熟度、評價方法、實施指南等四個部分。指標體系標準用于對各智能制造應用領域、應用企業(yè)和應用項目開展評估,促進企業(yè)不斷提升智能制造水平。能力成熟度標準用于企業(yè)識別智能制造現(xiàn)狀、規(guī)劃智能制造框架與提升智能制造能力水平提供過程方法論,為企業(yè)識別差距、確立目標、實施改進提供參考。評價方法標準用于為相關方提供一致的方法和依據(jù),規(guī)范評價過程,指導相關方開展智能制造評價。實施指南標準用于指導企業(yè)提升制造能力,為企業(yè)開展智能化建設、提高生產(chǎn)力提供參考。
(二)關鍵技術(shù)標準
關鍵技術(shù)標準主要包括智能裝備、智能工廠、智能服務、智能使能技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等五個部分。
1. 智能裝備標準
智能裝備標準用于規(guī)定智能傳感器、自動識別系統(tǒng)、工業(yè)機器人等智能裝備的信息模型、數(shù)據(jù)字典、通信協(xié)議、接口、集成和互聯(lián)互通、優(yōu)化等技術(shù)要求,解決智能生產(chǎn)過程中智能裝備之間,以及智能裝備與智能化產(chǎn)品、物流系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、工業(yè)軟件、工業(yè)云平臺之間數(shù)據(jù)共享和互聯(lián)互通的問題。智能裝備標準主要包括識別與傳感、人機交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、增材制造、工業(yè)機器人、數(shù)控機床及設備等六個部分,如圖 5 所示,其中重點標準是識別與傳感標準、控制系統(tǒng)標準和工業(yè)機器人標準。
(1)識別與傳感標準
識別與傳感標準用于測量、分析、控制等工業(yè)生產(chǎn)過程,以及非接觸式感知設備自動識別目標對象、采集并分析相關數(shù)據(jù)的過程,解決數(shù)據(jù)采集與交換過程中數(shù)據(jù)格式、程序接口不統(tǒng)一的問題,編碼的一致性。識別與傳感標準包括標識及解析、數(shù)據(jù)編碼與交換、系統(tǒng)性能評估等通用技術(shù)標準;信息集成、接口規(guī)范和互操作等設備集成標準;通信協(xié)議、安全通信、協(xié)議符合性等通信標準;智能設備管理、產(chǎn)品全生命周期管理等管理標準。
(2)人機交互系統(tǒng)標準
人機交互系統(tǒng)標準用于規(guī)范人與信息系統(tǒng)多通道、多模式和多維度的交互途徑、模式、方法和技術(shù)要求,解決包括工控鍵盤、操作屏等高可靠性和安全性交互模式,語音、手勢、體感、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實(VR/AR)設備等多維度交互的融合協(xié)調(diào)和高效應用的問題。人機交互系統(tǒng)標準包括工控鍵盤布局等文字標準;智能制造圖形符號分類和定義等圖形標準;語音交互系統(tǒng)、語義庫等語音語義標準;單點、多點等觸摸體感標準;情感數(shù)據(jù)等情感交互標準;虛擬顯示軟件、數(shù)據(jù)等 VR/AR 設備標準。
(3)控制系統(tǒng)標準
控制系統(tǒng)標準用于規(guī)定生產(chǎn)過程及裝置自動化、數(shù)字化的信息控制系統(tǒng),如可編程邏輯控制器(PLC)、可編程自動控制器(PAC)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)等相關標準,解決控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、控制方法、通信、集成等問題。控制系統(tǒng)標準包括控制方法、數(shù)據(jù)采集及存儲、人機界面及可視化、通信、柔性化、智能化等通用技術(shù)標準;控制設備集成、時鐘同步、系統(tǒng)互聯(lián)等集成標準。
(4)增材制造標準
增材制造標準用于規(guī)范智能制造系統(tǒng)中增材制造相關技術(shù)、方法,增材制造與智能制造各環(huán)節(jié)、要素的協(xié)調(diào)一致及效能優(yōu)。增材制造標準包括典型增材制造工藝和方法標準;設計規(guī)范、文件格式、數(shù)據(jù)質(zhì)量保障、文件存儲和數(shù)據(jù)處理等模型設計標準;增材制造設備接口標準;增材制造材料、設備和零部件性能的測試方法標準;增材制造服務架構(gòu)、服務模式等服務標準。
(5)工業(yè)機器人標準
工業(yè)機器人標準用于規(guī)定工業(yè)機器人的系統(tǒng)集成、人機協(xié)同等通用要求,工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的規(guī)范性、協(xié)同作業(yè)的安全性、通信接口的通用性。工業(yè)機器人標準包括集成安全要求、統(tǒng)一標識及互聯(lián)互通、信息安全等通用技術(shù)標準;數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議、通信接口、通信架構(gòu)、控制語義、信息模型、對象字典等通信標準;編程和用戶接口、編程系統(tǒng)和機器人控制間的接口、機器人云服務平臺等接口標準;制造過程機器人與人、機器人與機器人、機器人與生產(chǎn)線、機器人與生產(chǎn)環(huán)境間的協(xié)同標準。
(6)數(shù)控機床及設備標準
數(shù)控機床及設備標準用于規(guī)范數(shù)字程序控制進行運動軌跡和邏輯控制的機床及設備,解決其過程、集成與協(xié)同以及在智能制造應用中的標準化問題。數(shù)控機床及設備標準包括智能化要求、語言與格式、故障信息字典等通用技術(shù)標準;互聯(lián)互通及互操作、物理映射模型、遠程診斷及維護、優(yōu)化與狀態(tài)監(jiān)控、能效管理、接口、安全通信等集成與協(xié)同標準;智能功能部件、分類與特性、智能特征評價、智能控制要求等制造單元標準。
2. 智能工廠標準
智能工廠標準用于規(guī)定智能工廠設計、建造和交付等建設過程和工廠內(nèi)設計、生產(chǎn)、管理、物流及其系統(tǒng)集成等業(yè)務活動,針對流程、工具、系統(tǒng)、接口等應滿足的要求,智能工廠建設過程規(guī)范化、系統(tǒng)集成規(guī)范化、產(chǎn)品制造過程智能化,指導系統(tǒng)與業(yè)務的優(yōu)化。包括智能工廠設計、智能工廠建造、智能工廠交付、智能設計、智能生產(chǎn)、智能管理、智能物流、集成優(yōu)化等八個部分,如圖 6 所示,其中重點標準是智能工廠設計標準、智能工廠交付標準、智能生產(chǎn)標準和集成優(yōu)化標準。
(1)智能工廠設計標準
智能工廠設計標準用于規(guī)定智能工廠的規(guī)劃設計,工廠的數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化水平。包括智能工廠的基本功能、設計要求、設計模型標準等總體規(guī)劃標準;智能工廠物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計、信息化應用系統(tǒng)設計等工廠智能化系統(tǒng)設計標準;虛擬工廠參考架構(gòu)、工藝流程及布局模型、生產(chǎn)過程模型和組織模型等系統(tǒng)建模標準;達成智能工廠規(guī)劃設計要求所需的工藝優(yōu)化、協(xié)同設計、仿真分析、設計文件深度要求、工廠信息標識編碼等實施指南標準。
(2)智能工廠建造標準
智能工廠建造標準用于規(guī)定智能工廠建設和技術(shù)改造過程,通過智能工廠建造過程的控制與約束,智能工廠建設質(zhì)量、建設周期、建設成本等預定目標的實現(xiàn)。包括建造過程數(shù)據(jù)采集范圍、流程、信息載體、系統(tǒng)平臺要求等建造過程數(shù)據(jù)采集標準;滿足集成性、創(chuàng)新性要求、促進智能工廠建設項目管理科學化、規(guī)范化的建造過程項目管理標準。
(3)智能工廠交付標準
智能工廠交付標準用于規(guī)定智能工廠建設完成后的驗收與交付,建成的智能工廠達到預定建設目標,交付數(shù)據(jù)資料滿足智能工廠運營維護要求。包括交付內(nèi)容、深度要求、流程要求等數(shù)字化交付標準;智能工廠各環(huán)節(jié)、各系統(tǒng)及系統(tǒng)集成等竣工驗收標準。
(4)智能設計標準
智能設計標準用于規(guī)定產(chǎn)品的數(shù)字化設計和仿真,以及產(chǎn)品試驗驗證過程仿真的方法和要求,產(chǎn)品的功能、性能、易裝配性、易維修性,縮短新產(chǎn)品研制和制造周期,降低成本。包括基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的參數(shù)化設計、化并行/協(xié)同設計、基于模型的產(chǎn)品生命周期(定義 MBD、制造和檢驗)標準以及產(chǎn)品設計全過程的標準化管理;試驗方法設計、試驗數(shù)據(jù)與流程的管理、試驗結(jié)果的分析與驗證、試驗結(jié)果反饋等試驗仿真標準。
(5)智能生產(chǎn)標準
智能生產(chǎn)標準用于規(guī)定智能制造環(huán)境下生產(chǎn)過程中計劃調(diào)度、生產(chǎn)執(zhí)行、質(zhì)量管控、設備運維等應滿足的要求,制造過程的智能化、柔性化和敏捷化。包括計劃仿真、多級計劃協(xié)同、可視化排產(chǎn)、動態(tài)優(yōu)化調(diào)度等計劃調(diào)度標準;作業(yè)文件自動下發(fā)、協(xié)同生產(chǎn)、生產(chǎn)過程管理與優(yōu)化、可視化監(jiān)控與反饋、生產(chǎn)績效分析、異常管理等生產(chǎn)執(zhí)行標準;質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、在線質(zhì)量監(jiān)測和預警、質(zhì)量檔案及質(zhì)量追溯、質(zhì)量分析與改進等質(zhì)量管控標準;設備運行狀態(tài)監(jiān)控、設備維修維護、基于知識的設備故障管理、設備運行分析與優(yōu)化等設備運維標準。
(6)智能管理標準
智能管理標準用于規(guī)定企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中采購、銷售、能源、工廠安全、環(huán)保和健康等方面的知識模型和管理要求等,指導智能管理系統(tǒng)的設計與開發(fā),管理過程的規(guī)范化和精益化。包括供貨商評價、質(zhì)量檢驗分析等采購管理標準;銷售預測、客戶關系管理、個性化客戶服務等銷售管理標準;設備可靠性管理等資產(chǎn)管理標準;能流管理、能效評估等能源管理標準;作業(yè)過程管控、應急管理、危化品管理等安全管理標準;職業(yè)病危害因素監(jiān)測、職業(yè)危害項目指標等健康管理標準;環(huán)保實時監(jiān)測和預測預警能力描述、環(huán)保閉環(huán)管理等環(huán)保管理標準;基于模型的企業(yè)戰(zhàn)略、生產(chǎn)組織與服務保障等 MBE 標準。
(7)智能物流標準
智能物流標準用于規(guī)定智能制造環(huán)境下廠內(nèi)物流關鍵技術(shù)應滿足的要求,指導智能物流系統(tǒng)的設計與開發(fā),物料倉儲配送準確高效和運輸精益化管控。包括物料標識、物流信息采集、物料貨位分配、出入庫輸送系統(tǒng)、作業(yè)調(diào)度、信息處理、作業(yè)狀態(tài)及裝備狀態(tài)的管控、貨物實時監(jiān)控等智能倉儲標準;物料智能分揀系統(tǒng)、配送路徑規(guī)劃、配送狀態(tài)跟蹤等智能配送標準。
(8)集成優(yōu)化標準
集成優(yōu)化標準用于規(guī)定一致的語法和語義,滿足通用接口中應用特定的功能關系,協(xié)調(diào)使能技術(shù)和業(yè)務應用之間的關系,信息的共享和交換。包括虛擬工廠與物理工廠的集成、業(yè)務間集成架構(gòu)與功能、集成的活動模型和工作流、信息交互、集成接口和性能、現(xiàn)場設備與系統(tǒng)集成、系統(tǒng)之間集成、系統(tǒng)互操作等集成與互操作標準;各業(yè)務流程的優(yōu)化、操作與控制的優(yōu)化、銷售與生產(chǎn)協(xié)同優(yōu)化、設計與制造協(xié)同優(yōu)化、生產(chǎn)管控協(xié)同優(yōu)化、供應鏈協(xié)同優(yōu)化等系統(tǒng)與業(yè)務優(yōu)化標準。
3. 智能服務標準
智能服務標準用于實現(xiàn)產(chǎn)品與服務的融合、分散化制造資源的有機整合和各自核心競爭力的高度協(xié)同,解決了綜合利用企業(yè)內(nèi)部和外部的各類資源,提供各類規(guī)范、可靠的服務的問題。智能服務標準主要包括大規(guī)模個性化定制、運維服務和網(wǎng)絡協(xié)同制造等三個部分,如圖 7 所示,其中重點標準是大規(guī)模個性化定制標準和運維服務標準。
(1)大規(guī)模個性化定制標準
大規(guī)模個性化定制標準用于指導企業(yè)實現(xiàn)以客戶需求為核心的大規(guī)模個性化定制服務模式,通過信息技術(shù)和柔性制造技術(shù),以模塊化設計為基礎,以接近大批量生產(chǎn)的效率和成本滿足客戶個性化需求。大規(guī)模個性化定制標準包括通用要求、需求交互規(guī)范、模塊化設計規(guī)范和生產(chǎn)規(guī)范等標準。
(2)運維服務標準
運維服務標準用于指導企業(yè)開展遠程運維和預測性維護系統(tǒng)建設和管理,通過對設備的狀態(tài)遠程監(jiān)測和健康診斷,實現(xiàn)對復雜系統(tǒng)快速、及時、正確診斷和維護,進而基于采集到的設備運行數(shù)據(jù),全面分析設備現(xiàn)場實際使用運行狀況,從而為設備設計及制造工藝改進等后續(xù)產(chǎn)品的持續(xù)優(yōu)化提供支撐。運維服務標準包括基礎通用、數(shù)據(jù)采集與處理、知識庫、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、壽命預測等標準。
(3)網(wǎng)絡協(xié)同制造標準
網(wǎng)絡協(xié)同制造標準用于指導企業(yè)持續(xù)改進和不斷優(yōu)化網(wǎng)絡化制造資源協(xié)同云平臺,通過高度集成企業(yè)間、部門間創(chuàng)新資源、生產(chǎn)能力和服務能力的相關技術(shù)方法,實現(xiàn)生產(chǎn)制造與服務運維信息高度共享、資源和服務的動態(tài)分析與柔性配置水平增強。網(wǎng)絡協(xié)同制造標準包括資源協(xié)同平臺、需求交互、協(xié)同設計、協(xié)同生產(chǎn)、保障體系等標準。
4. 智能使能技術(shù)標準
智能使能技術(shù)標準用于構(gòu)建智能制造信息技術(shù)生態(tài)體系,制造領域的信息技術(shù)和智能水平。智能使能技術(shù)標準主要包括人工智能應用、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)軟件、工業(yè)云、邊緣計算等部分,如所示,其中重點標準為人工智能應用標準和邊緣計算標準。
(1)人工智能應用標準
人工智能應用標準用于滿足制造全生命周期活動的智能化發(fā)展需求,通過人工智能技術(shù)、信息技術(shù)、制造新技術(shù)在智能制造領域的深度融合,指導人工智能技術(shù)在設計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務等生命周期環(huán)節(jié)中的應用,并人工智能技術(shù)在應用中的可靠性與安全性。人工智能應用標準包括場景描述與定義標準,知識庫標準,性能評估標準,以及智能在線檢測、基于群體智能的個性化創(chuàng)新設計、協(xié)同研發(fā)群智空間、智能云生產(chǎn)、智能協(xié)同保障與供應營銷服務鏈等應用標準。
(2)工業(yè)大數(shù)據(jù)標準
工業(yè)大數(shù)據(jù)標準圍繞典型智能制造模式,用于提高產(chǎn)品全生命周期各個環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)的處理技術(shù)和應用。工業(yè)大數(shù)據(jù)標準包括平臺建設的要求、運維和檢測評估等工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺標準;工業(yè)大數(shù)據(jù)采集、預處理、分析、可視化和訪問等數(shù)據(jù)處理標準;數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)管理能力等數(shù)據(jù)管理標準;工廠內(nèi)部數(shù)據(jù)共享、工廠外部數(shù)據(jù)交換等數(shù)據(jù)流通標準。
(3)工業(yè)軟件標準
工業(yè)軟件標準用于促進軟件成為工業(yè)領域的知識、技術(shù)和管理的載體,提高軟件在工業(yè)領域的研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理以及營銷服務活動中發(fā)揮的作用;工業(yè)軟件標準可以有效提高軟件企業(yè)在軟件開發(fā)、測試、集成等方面的整體水平,指導工業(yè)企業(yè)對研發(fā)、制造、生產(chǎn)管理等工業(yè)軟件的集成和選型,幫助工業(yè)企業(yè)開展工業(yè)技術(shù)軟件化,對工業(yè)知識進行有效積累,為工業(yè)軟件的開發(fā)、測試、集成和選型以及工業(yè)技術(shù)軟件化提供理論依據(jù)。工業(yè)軟件標準包括產(chǎn)品、工具、嵌入式軟件、系統(tǒng)和平臺的功能定義、業(yè)務模型、技術(shù)要求等軟件產(chǎn)品與系統(tǒng)標準;工業(yè)軟件接口規(guī)范、集成規(guī)程、產(chǎn)品線工程等軟件系統(tǒng)集成和接口標準;生存周期管理、質(zhì)量管理、資產(chǎn)管理、配置管理、可靠性要求等服務與管理標準;工業(yè)技術(shù)軟件化方法、參考架構(gòu)、工業(yè) APP 封裝等工業(yè)技術(shù)軟件化標準。
(4)工業(yè)云標準
工業(yè)云標準用于構(gòu)建工業(yè)云生態(tài)體系,指導工業(yè)云平臺的設計和建設,規(guī)范不同工業(yè)云服務的業(yè)務能力,提升工業(yè)云服務的設計、實現(xiàn)、部署、供應和運營管理水平,指導開展各類工業(yè)云服務的采購、審計、監(jiān)管和評價活動。工業(yè)云標準主要包括平臺建設與應用,工業(yè)云資源和服務能力的接入與管理等資源標準;能力測評規(guī)范、計量計費、服務級別協(xié)議(SLA)等服務標準。
(5)邊緣計算標準
邊緣計算標準用于指導智能制造行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、數(shù)字化創(chuàng)新,解決制造業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求,用于智能制造中邊緣計算技術(shù)、設備或產(chǎn)品的研發(fā)和應用。邊緣計算標準包括架構(gòu)與技術(shù)要求、計算及存儲、安全、應用等標準。
5. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以泛在互聯(lián)、低成本計算、安全可信、可互操作的工業(yè)信息基礎設施為著眼點,構(gòu)建貫穿工廠內(nèi)全層級、工廠外全價值鏈的高可靠、高帶寬、高連接數(shù)、低時延的工廠內(nèi)網(wǎng)絡和工廠外網(wǎng)絡,實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的信息追蹤和管理,滿足工廠內(nèi)部智能化、網(wǎng)絡化以及與外部交換需求。從廣義上來看,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)與全球工業(yè)系統(tǒng)深度融合集成所形成的產(chǎn)業(yè)和應用生態(tài),是工業(yè)智能化發(fā)展的關鍵綜合信息基礎設施,包括網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)、安全等部分;在本文件中,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要是指網(wǎng)絡部分。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準用于工廠內(nèi)網(wǎng)和工廠外網(wǎng)建設與組網(wǎng),指導企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡規(guī)劃、設計與建設優(yōu)化,主要包括體系架構(gòu)、網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、資源管理和網(wǎng)絡設備等四個部分,如所示,重點標準為體系架構(gòu)和網(wǎng)聯(lián)技術(shù)。
(1)體系架構(gòu)標準
體系架構(gòu)標準用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的整體規(guī)劃和建設,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設滿足智能制造的需求。體系架構(gòu)標準包括用于明確和界定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的對象、邊界、各部分的層級關系和內(nèi)在聯(lián)系以及通用分層模型、總體架構(gòu)、核心功能的總體框架標準;工業(yè)無線網(wǎng)、工業(yè)無源光網(wǎng)絡(PON)、工業(yè)軟件定義網(wǎng)絡、低功耗無線網(wǎng)絡等用于體現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部不同層級網(wǎng)絡互聯(lián)以及企業(yè)與設計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務協(xié)作模式下的互聯(lián)互操作技術(shù)的工廠內(nèi)網(wǎng)絡標準;工廠外部網(wǎng)絡架構(gòu)、工業(yè)虛擬專網(wǎng)(VPN)等用于體現(xiàn)企業(yè)間互聯(lián)、業(yè)務互聯(lián)、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)等的工廠外網(wǎng)絡標準;時間敏感網(wǎng)絡(TSN)、工業(yè) 5G 推進、扁平化網(wǎng)絡發(fā)展等針對新技術(shù)引入和工業(yè)網(wǎng)絡改造的網(wǎng)絡增強演進標準。
(2)網(wǎng)聯(lián)技術(shù)標準
網(wǎng)聯(lián)技術(shù)標準用于規(guī)范工廠內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的各種設備和系統(tǒng)之間的互連互通與組網(wǎng)以及整體網(wǎng)絡建設的實施,機器之間、機器與控制系統(tǒng)之間、企業(yè)上下游之間建立符合智能制造要求的低時延、高可靠與智能交互的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)聯(lián)技術(shù)標準包括工廠內(nèi)部不同層級的組網(wǎng)技術(shù)標準,工廠與設計、制造、供應鏈、用戶等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)之間的互聯(lián)技術(shù)標準;針對現(xiàn)場設備級、車間監(jiān)測級及工廠管理級的不同需求的各種局域和廣域工業(yè)無線網(wǎng)絡標準;針對工業(yè)現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)布纜的工業(yè)有線網(wǎng)絡標準。
(3)資源管理標準
資源管理標準用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中頻譜資源和 IPv6 地址資源的管理、應用和實施,頻譜資源和 IPv6 地址資源在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中得到有效合理的應用。資源管理標準包括在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中 IPv6 總體技術(shù)要求、IPv6 地址管理、輕量級 IPv6 技術(shù)要求無線 IPv6 技術(shù)要求等 IPv6 標準;適用于工業(yè)環(huán)境的無線頻譜規(guī)劃的頻譜標準。
(4)網(wǎng)絡設備標準
網(wǎng)絡設備標準用于規(guī)范工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中設備和產(chǎn)品聯(lián)網(wǎng)所涉及的功能、接口、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)交換、時鐘同步等方面的要求,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中設備和產(chǎn)品符合相關標準要求并指導產(chǎn)品的研發(fā)和應用,使產(chǎn)品能夠順利接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡設備標準包括涉及工業(yè)無線網(wǎng)關、工業(yè)有線網(wǎng)關等多種網(wǎng)關的工業(yè)網(wǎng)關設備標準;與工業(yè)路由器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機等相關的工業(yè)網(wǎng)絡設備標準;與工業(yè)無線通信數(shù)據(jù)終端、工業(yè)手持終端等相關的工業(yè)終端設備標準;與工業(yè)設備相關的工業(yè)設備智能化改造等其他標準。
(三)行業(yè)應用標準
依據(jù)基礎共性標準和關鍵技術(shù)標準,圍繞《中國制造 2025》中提出的十大重點領域,同時兼顧傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需求,優(yōu)先在十大重點領域率先實現(xiàn)突破,并逐步覆蓋智能制造全應用領域,各行業(yè)結(jié)合自身發(fā)展需求和智能制造水平,制定重點行業(yè)的智能制造標準。行業(yè)應用標準體系如圖 10 所示。
發(fā)揮基礎共性標準和關鍵技術(shù)標準在行業(yè)應用標準制定中的指導作用,優(yōu)先制定各行業(yè)均有需求的設備互聯(lián)互通、智能工廠建設指南、數(shù)字化車間、數(shù)據(jù)字典、運維服務等重點標準。在此基礎上,發(fā)揮各行業(yè)特點,制定行業(yè)亟需的重點標準。其中,信息技術(shù)領域重點標準有平板顯示器接口標準、射頻識別標準等。高檔數(shù)控機床和機器人領域重點標準有機床制造標準、機床測試標準等。航空航天裝備領域重點標準有航空符合材料標準、航天復雜裝備云端協(xié)同制造標準、航天裝備數(shù)字化雙胞胎制造標準等。海洋工程裝備及高技術(shù)船舶領域重點標準有大型船舶設計工藝仿真與信息集成標準、海洋石油裝備互聯(lián)互通和運維服務標準等。軌道交通裝備領域重點標準有軌道交通網(wǎng)絡控制系統(tǒng)標準、車載信號系統(tǒng)標準、高速動車組智能工廠運行管理標準等。節(jié)能與新能源汽車領域重點標準有新能源汽車智能工廠運行系統(tǒng)標準等。電力裝備領域重點標準有存儲管理標準、數(shù)據(jù)智能采集標準、監(jiān)測診斷服務標準等。農(nóng)業(yè)機械裝備領域重點標準有農(nóng)機裝備智能工廠平臺化制造運行管理系統(tǒng)標準等。生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械領域重點標準有醫(yī)療設備質(zhì)量追溯標準等。其他領域重點標準有家電行業(yè)空調(diào)產(chǎn)品信息集成數(shù)據(jù)接口標準、石油石化行業(yè)智能設備互聯(lián)互通標準、紡織行業(yè)針織機械網(wǎng)絡通信接口標準等。
智能制造標準體系與航空、船舶、石化、鋼鐵等制造業(yè)領域標準體系之間不是從屬關系,內(nèi)容存在交集。交集部分是智能制造標準體系中的行業(yè)應用標準。例如,船舶工業(yè)標準體系用于指導船舶相關產(chǎn)品設計、制造、試驗、修理管理和工程建設等,智能制造標準體系中的船舶行業(yè)重點標準涉及到船舶制造環(huán)節(jié)中的互聯(lián)互通等智能制造相關內(nèi)容。
四、組織實施
加強統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。在工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會的指導下,依托國家智能制造標準化協(xié)調(diào)推進組、總體組和專家咨詢組,開展智能制造標準體系建設及規(guī)劃。充分利用現(xiàn)有多部門協(xié)調(diào)、多標委會協(xié)作的工作機制,形成合力,凝聚國內(nèi)外標準化資源,扎實構(gòu)建滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、適用的智能制造標準體系。
實施動態(tài)更新。實施動態(tài)更新完善機制,隨著智能制造發(fā)展水平和行業(yè)認識水平的不斷提高,根據(jù)智能制造發(fā)展的不同階段,每兩年滾動修訂《國家智能制造標準體系建設指南》。
加快標準研制。基于"共性先立,急用先行"的原則,依托智能制造標準綠色通道,加快國家和行業(yè)標準的制定和貫徹實施;推動標準試驗驗證平臺和公共服務平臺建設,為標準的制定和實施提供技術(shù)支撐和保障。已發(fā)布、制定中的智能制造基礎共性標準和關鍵技術(shù)標準可在國家智能制造標準化總體組的官方網(wǎng)站(www.imsg.org.cn)上查詢。
加強宣貫培訓。充分發(fā)揮地方主管部門、行業(yè)協(xié)會和學會的作用,進一步加強標準的培訓、宣貫工作,通過培訓、咨詢等手段推進標準宣貫與實施。用標準引領行業(yè)實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型。
加強交流與合作。加強與標準化組織的交流與合作,定期舉辦智能制造標準論壇,組織中外企業(yè)和標準化組織開展交流合作,通過參與標準化組織(ISO)、電工技術(shù)委員會(IEC)等相關標準化組織的標準化工作,積向標準化組織輸出我國智能制造標準化研究成果,爭取標準話語權(quán)。
附件 1:
智能制造相關名詞術(shù)語和縮略語
5G: 第五代移動通信技術(shù) (the 5th Generation mobile communication technology)
APP: 應用程序(Application)
AR: 增強現(xiàn)實 (Augmented Reality)
CAD: 計算機輔助設計 (Computer Aided Design)
CAM: 計算機輔助制造 (Computer Aided Manufacturing)
DCS: 分布式控制系統(tǒng) (Distributed Control System)
EPA: 工廠自動化用以太網(wǎng) (Ethernet in Plant Automation)
FCS: 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) (Fieldbus Control System)
IP: 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (Internet Protocol)
IPv6: 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版 (Internet Protocol Version 6)
IEC: 電工技術(shù)委員會 (International Electrotechnical Committee)
ISO: 標準化組織 (International Organization for Standardization)
MBD: 基于模型定義 (Model Based Definition)
MBM: 基于模型生產(chǎn) (Model Based Manufacturing)
MES: 制造執(zhí)行系統(tǒng) (Manufacturing Execution System)
PAC: 可編程自動控制器 (Programmable Automation Controller)
PLC: 可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)
PON: 無源光纖網(wǎng)絡 (Passive Optical Network)
SCADA: 監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (Supervisory Control And Data Acquisition)
TSN: 時間敏感網(wǎng)絡 (Time Sensitive Network)
VR: 虛擬現(xiàn)實 (Virtual Reality)
VPN: 虛擬專用網(wǎng)絡 (Virtual Private Network)
WIA: 工業(yè)自動化用無線網(wǎng)絡 (Wireless Networks for Industrial Automation)
附件 2:智能制造系統(tǒng)架構(gòu)映射及示例解析
通過具體的映射圖展示了智能制造系統(tǒng)架構(gòu)三個維度與智能制造標準體系的映射關系。由于智能制造標準體系結(jié)構(gòu)中 A 基礎共性及 C 行業(yè)應用涉及到整個智能制造系統(tǒng)架構(gòu),映射圖中對 B 關鍵技術(shù)進行了分別映射。
B 關鍵技術(shù)中包括 BA 智能裝備、BB 智能工廠、BC 智能服務、BD 智能使能技術(shù)、BE 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等五大類標準。其中 BA 智能裝備主要對應生命周期維度的設計、生產(chǎn) 和物流,系統(tǒng)層級維度的設備和單元,以及智能特征維度中的資源要素;BB 智能工廠主要對生命周期維度的設計、生產(chǎn)和物流,系統(tǒng)層級維度的車間和企業(yè),以及智能特征維度的資源要素和系統(tǒng)集成;BC 智能服務對應生命周期維度的銷售和服務,系統(tǒng)層級維度的協(xié)同,以及智能特征維度的新興業(yè)態(tài);BD 智能使能技術(shù)對應生命周期維度的全過程,系統(tǒng)層級維度的企業(yè)和協(xié)同,以及智能特征維度的環(huán)節(jié); BE 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對應生命周期維度的全過程,系統(tǒng)層級維度的設備、單元、車間和企業(yè),以及智能特征維度的互聯(lián)互通和系統(tǒng)集成。
智能制造系統(tǒng)架構(gòu)通過三個維度展示了智能制造的全貌。為更好的解讀和理解系統(tǒng)架構(gòu),以計算機輔助設計(CAD)、工業(yè)機器人和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為例,詮釋智能制造重點領域在系統(tǒng)架構(gòu)中所處的位置及其相關標準。
1. 計算機輔助設計(CAD)
CAD 位于智能制造系統(tǒng)架構(gòu)生命周期維度的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、系統(tǒng)層級的企業(yè)層,以及智能特征維度的融合共享,如圖 12a 所示。已發(fā)布的 CAD 標準主要包括:
GB/T 14665-2012 機械工程 CAD 制圖規(guī)則
GB/T 17304-2009 CAD 通用技術(shù)規(guī)范
GB/T 18784-2002 CAD/CAM 數(shù)據(jù)質(zhì)量
GB/T 18784.2-2005 CAD/CAM 數(shù)據(jù)質(zhì)量保證方法
GB/T 24734-2009 技術(shù)產(chǎn)品文件 數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則
目前,CAD 正逐漸從傳統(tǒng)的桌面軟件向云服務平臺過渡。下一步,結(jié)合 CAD 的云端化、基于模型定義(MBD)以及基于模型生產(chǎn)(MBM)等技術(shù)發(fā)展趨勢,將制定新的 CAD 標準。CAD 在智能制造系統(tǒng)架構(gòu)中的位置相應會發(fā)生變化,如圖 12b 所示。
2. 工業(yè)機器人
工業(yè)機器人位于智能制造系統(tǒng)架構(gòu)生命周期的生產(chǎn)和物流環(huán)節(jié)、系統(tǒng)層級的設備層級和單元層級,以及智能特征的資源要素,如圖 13 所示。已發(fā)布的工業(yè)機器人標準主要包括:
GB 11291.1-2011 工業(yè)環(huán)境用機器人 安全要求 第 1 部分:機器人
GB 11291.2-2013 機器人與機器人裝備 工業(yè)機器人的安全要求 第 2 部分:機器人系統(tǒng)與集成
GB/T 19399-2003 工業(yè)機器人 編程和操作圖形用戶接口
GB/Z 20869-2007 工業(yè)機器人 用于機器人的中間代碼
GB/T 29825-2013 機器人通信總線協(xié)議
GB/T 32197-2015 開放式機器人控制器通訊接口規(guī)范
GB/T 33267-2016 機器人仿真開發(fā)環(huán)境接口
GB/T 33266-2016 模塊化機器人高速通用通信總線性能
正在制定的工業(yè)機器人標準主要包括:
20170041-T-604 工業(yè)機器人力控制技術(shù)規(guī)范
20170049-T-604 工業(yè)機器人的通用驅(qū)動模塊接口
20170052-T-604 工業(yè)機器人生命周期風險評價方法
20170987-T-604 工業(yè)機器人 生命周期對環(huán)境影響評價方法
20170989-T-604 工業(yè)機器人機器視覺集成技術(shù)條件
3. 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)位于智能制造系統(tǒng)架構(gòu)生命周期的環(huán)節(jié)、系統(tǒng)層級的設備、單元、工廠、企業(yè)和協(xié)同五個層級,以及智能特征的互聯(lián)互通,如圖 14 所示。已發(fā)布的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準主要包括:
GB/T 19582-2008 基于 Modbus 協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡規(guī)范
GB/T 19760-2008 CC-Link 控制與通信網(wǎng)絡規(guī)范
GB/T 20171-2006 用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的 EPA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信規(guī)范
GB/T 25105-2014 工業(yè)通信網(wǎng)絡 現(xiàn)場總線規(guī)范 類型 10:PROFINET IO 規(guī)范
GB/Z 26157-2010 測量和控制數(shù)字數(shù)據(jù)通信 工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線 類型 2:ControlNet 和 EtherNet/IP 規(guī)范
GB/T 26790.1-2011 工業(yè)無線網(wǎng)絡 WIA 規(guī)范 第 1 部分:用于過程自動化的 WIA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通信規(guī)范
GB/T 29910-2013 工業(yè)通信網(wǎng)絡 現(xiàn)場總線規(guī)范 類型 20:HART 規(guī)范
GB/T 27960-2011 以太網(wǎng) POWERLINK 通信行規(guī)規(guī)范
GB/T 31230-2014 工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線 EtherCAT
正在制定的標準包括:
20170053-T-339 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 總體網(wǎng)絡架構(gòu)
20170054-T-339 智能制造 標識解析體系要求
2017-0960T-YD 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡安全總體要求
2016-1860T-YD 支持石化行業(yè)智能工廠的移動網(wǎng)絡技術(shù)要求
附件 3:已發(fā)布、制定中的智能制造基礎共性標準和關鍵技術(shù)標準