智能制造數(shù)據(jù)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究
中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院承擔(dān)了市場(chǎng)監(jiān)管總局的科技計(jì)劃項(xiàng)目《面向智能制造數(shù)據(jù)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方法和一致性測(cè)試研究》，目標(biāo)是針對(duì)智能制造領(lǐng)域數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)類標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研我國(guó)的重點(diǎn)企業(yè)、重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)、重點(diǎn)區(qū)域的數(shù)字化現(xiàn)狀、問(wèn)題和需求，開(kāi)展智能制造數(shù)據(jù)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型以及標(biāo)準(zhǔn)一致性測(cè)試方法研究。為了摸清相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀和家底，開(kāi)展了我國(guó)智能制造數(shù)據(jù)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化的現(xiàn)狀、問(wèn)題和需求的調(diào)研分析。項(xiàng)目組調(diào)研范圍包括研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、數(shù)字商務(wù)等三個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。
研發(fā)設(shè)計(jì)：涵蓋設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試制等內(nèi)容，涉及到的系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）,計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）、實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)（LIMS）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）。
生產(chǎn)制造：涵蓋離散制造的工藝裝備、加工、裝配、檢驗(yàn)等各環(huán)節(jié)，面向流程制造業(yè)的原材料、半成品、成品、檢驗(yàn)各環(huán)節(jié)。涉及到生產(chǎn)制造用到的關(guān)鍵機(jī)器設(shè)備和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。例如計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、數(shù)控機(jī)床、企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、分布式控制系統(tǒng)（DCS）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、質(zhì)量管理系統(tǒng)（QMS）、監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）等。
數(shù)字商務(wù)：涵蓋智能制造的采購(gòu)、物流、銷售、支付、配送、售后、消費(fèi)者反饋等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，包括采購(gòu)系統(tǒng)、通關(guān)系統(tǒng)、電商平臺(tái)、倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)、AGV小車、支付系統(tǒng)、運(yùn)輸車輛和工具等設(shè)備、平臺(tái)和系統(tǒng)。
項(xiàng)目組調(diào)研了國(guó)內(nèi)外關(guān)于智能制造標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)涵和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)組織。我國(guó)提出了智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的系列指南，將智能制造定義為：基于先進(jìn)制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等產(chǎn)品全生命周期，具有自感知、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等特征，旨在提高制造業(yè)質(zhì)量、效率效益和柔性的先進(jìn)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(jí)和智能特征等3個(gè)維度對(duì)智能制造所涉及的要素、裝備、活動(dòng)等內(nèi)容進(jìn)行描述，主要用于明確智能制造的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象和范圍。ISO 在《智能制造白皮書(shū)》中，提到了四次工業(yè)革命，分別是蒸汽機(jī)和水力革命、電力革命和自動(dòng)化革命，以及智能制造革命。創(chuàng)新性技術(shù)為第四次工業(yè)革命奠定了基礎(chǔ)。白皮書(shū)中重點(diǎn)推介了ISO智能制造中標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，按推動(dòng)技術(shù)、增強(qiáng)技術(shù)和效果相關(guān)列出了標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的名單。此外，ISO/IEC在《ISO/IEC JTC 1/AG 2 (JETI) – 數(shù)字制造白皮書(shū)草案》中，定義了數(shù)字制造的技術(shù)框架模型。認(rèn)為制造過(guò)程由三種不同類別的系統(tǒng)構(gòu)成，分別是加工、物流和信息等子系統(tǒng)。白皮書(shū)提出了數(shù)字制造標(biāo)準(zhǔn)化的范圍，以及與智能制造的關(guān)系。智能制造利用物理、人類和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的能力來(lái)實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。數(shù)字化制造為智能制造提供制造系統(tǒng)和流程的數(shù)字化支持。
明確調(diào)研的標(biāo)準(zhǔn)范圍。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化是一個(gè)大概念，涉及到各種類型的標(biāo)準(zhǔn)，涉及到標(biāo)準(zhǔn)元數(shù)據(jù)、內(nèi)容數(shù)據(jù)；各種類型的標(biāo)準(zhǔn)，例如食品標(biāo)準(zhǔn)、空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等。本項(xiàng)目研究的對(duì)象，主要定位于智能制造領(lǐng)域的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)和知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)范圍。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是用于規(guī)范智能制造過(guò)程中數(shù)據(jù)的定義、分類、標(biāo)識(shí)、描述、表達(dá)、交換、質(zhì)量、測(cè)試等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)的范圍涵蓋各類數(shù)據(jù)，例如產(chǎn)品數(shù)據(jù)、制造管理數(shù)據(jù)、主數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)和實(shí)例數(shù)據(jù)等。從標(biāo)準(zhǔn)類型來(lái)講，涵蓋數(shù)據(jù)的術(shù)語(yǔ)和詞匯、數(shù)據(jù)分類代碼、標(biāo)識(shí)規(guī)則、元數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)元、數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)質(zhì)量等標(biāo)準(zhǔn)。知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的一種高級(jí)形式。在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)存在很多相關(guān)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)。例如在新聞出版、圖書(shū)館和信息管理領(lǐng)域，制定了知識(shí)服務(wù)、知識(shí)組織等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，包括知識(shí)的標(biāo)識(shí)符、知識(shí)對(duì)象、知識(shí)元、元知識(shí)。在GB/T 40989-2021 《新聞出版 知識(shí)服務(wù) 知識(shí)對(duì)象標(biāo)識(shí)符(KOI)》規(guī)定知識(shí)對(duì)象標(biāo)識(shí)符的相關(guān)要求。裝備制造業(yè)領(lǐng)域也有很多知識(shí)表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，例如：GB/T 39469-2020 《通用制造工藝知識(shí)分類及編碼方法》、GB/T 39475-2020 《通用制造工藝知識(shí)表示》、GB/T 41304.2-2022 《知識(shí)管理方法和工具 第2部分：設(shè)計(jì)理性知識(shí)建?！?。此外，還有用于知識(shí)表達(dá)的技術(shù)規(guī)范，例如 ISO發(fā)布的ISO 18629過(guò)程規(guī)范語(yǔ)言系列標(biāo)準(zhǔn)主要用于實(shí)現(xiàn)工藝知識(shí)的形式化表達(dá)，以及OWL、RDF、知識(shí)圖譜等本體建模規(guī)范。
研發(fā)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化調(diào)研。在GB/T 34061.2-2017《知識(shí)管理體系 第2部分：研究開(kāi)發(fā)》中提供了一般企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)的通用框架，主要包含規(guī)劃、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、試制等階段。
研究開(kāi)發(fā)過(guò)程知識(shí)管理示意圖
根據(jù)人民大學(xué)出版社出版的《企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化指南》中內(nèi)容顯示，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可以分為初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)對(duì)象、設(shè)計(jì)文件等標(biāo)準(zhǔn)類別。圍繞著這些典型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的場(chǎng)景，以及協(xié)同設(shè)計(jì)、型號(hào)研制、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)審圖、裝備試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)等相關(guān)環(huán)節(jié)，開(kāi)展了業(yè)務(wù)數(shù)字化體系建設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求分析。例如，工業(yè)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化的重要應(yīng)用領(lǐng)域。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的工業(yè)軟件的標(biāo)準(zhǔn)包括應(yīng)用接口標(biāo)準(zhǔn)、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（數(shù)據(jù)元類型、數(shù)據(jù)命名、數(shù)據(jù)格式、值域等）、圖樣和符號(hào)庫(kù)、制圖規(guī)則、數(shù)據(jù)質(zhì)量（例如 CAD繪圖過(guò)程中曲面質(zhì)量）、應(yīng)用協(xié)議等標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)以紙質(zhì)文本文件存在，這就需要針對(duì)不同類型的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，將標(biāo)準(zhǔn)文本中的內(nèi)容數(shù)據(jù)，包括API接口庫(kù)、數(shù)據(jù)字典、質(zhì)量規(guī)則庫(kù)、分類代碼等進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)字化提取和加工整理，形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，使其有利于CAD等軟件的數(shù)字化讀取和執(zhí)行。
此外，還分別從生產(chǎn)制造、物流、倉(cāng)儲(chǔ)、商務(wù)等環(huán)節(jié)開(kāi)展了數(shù)據(jù)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方法和一致性測(cè)試研究。