智能制造數(shù)據(jù)知識標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究
中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院承擔(dān)了市場監(jiān)管總局的科技計劃項目《面向智能制造數(shù)據(jù)知識標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方法和一致性測試研究》，目標(biāo)是針對智能制造領(lǐng)域數(shù)據(jù)、信息和知識類標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研我國的重點企業(yè)、重點產(chǎn)業(yè)、重點區(qū)域的數(shù)字化現(xiàn)狀、問題和需求，開展智能制造數(shù)據(jù)知識標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型以及標(biāo)準(zhǔn)一致性測試方法研究。為了摸清相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀和家底，開展了我國智能制造數(shù)據(jù)知識標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化的現(xiàn)狀、問題和需求的調(diào)研分析。項目組調(diào)研范圍包括研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、數(shù)字商務(wù)等三個主要應(yīng)用領(lǐng)域。
研發(fā)設(shè)計：涵蓋設(shè)計、試驗、試制等內(nèi)容，涉及到的系統(tǒng)包括計算機輔助設(shè)計（CAD）,計算機輔助工藝規(guī)劃（CAPP）、計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助測試（CAT）、實驗室管理系統(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、檢驗各環(huán)節(jié)。涉及到生產(chǎn)制造用到的關(guān)鍵機器設(shè)備和工業(yè)自動化系統(tǒng)。例如計算機輔助制造（CAM）、數(shù)控機床、企業(yè)生產(chǎn)計劃系統(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、物流、銷售、支付、配送、售后、消費者反饋等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，包括采購系統(tǒng)、通關(guān)系統(tǒng)、電商平臺、倉儲物流系統(tǒng)、AGV小車、支付系統(tǒng)、運輸車輛和工具等設(shè)備、平臺和系統(tǒng)。
項目組調(diào)研了國內(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：基于先進制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、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)層級和智能特征等3個維度對智能制造所涉及的要素、裝備、活動等內(nèi)容進行描述，主要用于明確智能制造的標(biāo)準(zhǔn)化對象和范圍。ISO 在《智能制造白皮書》中，提到了四次工業(yè)革命，分別是蒸汽機和水力革命、電力革命和自動化革命，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)。白皮書中重點推介了ISO智能制造中標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，按推動技術(shù)、增強技術(shù)和效果相關(guān)列出了標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的名單。此外，ISO/IEC在《ISO/IEC JTC 1/AG 2 (JETI) – 數(shù)字制造白皮書草案》中，定義了數(shù)字制造的技術(shù)框架模型。認為制造過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)域的能力來實現(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。本項目研究的對象，主要定位于智能制造領(lǐng)域的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和知識標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)和知識標(biāo)準(zhǔn)范圍。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是用于規(guī)范智能制造過程中數(shù)據(jù)的定義、分類、標(biāo)識、描述、表達、交換、質(zhì)量、測試等相關(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)和實例數(shù)據(jù)等。從標(biāo)準(zhǔn)類型來講，涵蓋數(shù)據(jù)的術(shù)語和詞匯、數(shù)據(jù)分類代碼、標(biāo)識規(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)。知識標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的一種高級形式。在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)存在很多相關(guān)知識標(biāo)準(zhǔn)。例如在新聞出版、圖書館和信息管理領(lǐng)域，制定了知識服務(wù)、知識組織等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，包括知識的標(biāo)識符、知識對象、知識元、元知識。在GB/T 40989-2021 《新聞出版 知識服務(wù) 知識對象標(biāo)識符(KOI)》規(guī)定知識對象標(biāo)識符的相關(guān)要求。裝備制造業(yè)領(lǐng)域也有很多知識表達標(biāo)準(zhǔn)，例如：GB/T 39469-2020 《通用制造工藝知識分類及編碼方法》、GB/T 39475-2020 《通用制造工藝知識表示》、GB/T 41304.2-2022 《知識管理方法和工具 第2部分：設(shè)計理性知識建?！贰４送?，還有用于知識表達的技術(shù)規(guī)范，例如 ISO發(fā)布的ISO 18629過程規(guī)范語言系列標(biāo)準(zhǔn)主要用于實現(xiàn)工藝知識的形式化表達，以及OWL、RDF、知識圖譜等本體建模規(guī)范。
研發(fā)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化調(diào)研。在GB/T 34061.2-2017《知識管理體系 第2部分：研究開發(fā)》中提供了一般企業(yè)研發(fā)設(shè)計的通用框架，主要包含規(guī)劃、設(shè)計、試驗、試制等階段。
研究開發(fā)過程知識管理示意圖
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)計標(biāo)準(zhǔn)可以分為初步設(shè)計、詳細設(shè)計、設(shè)計方法、設(shè)計對象、設(shè)計文件等標(biāo)準(zhǔn)類別。圍繞著這些典型設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化的場景，以及協(xié)同設(shè)計、型號研制、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)審圖、裝備試驗、實驗等相關(guān)環(huán)節(jié)，開展了業(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）、圖樣和符號庫、制圖規(guī)則、數(shù)據(jù)質(zhì)量（例如 CAD繪圖過程中曲面質(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，這就需要針對不同類型的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合計算機實現(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、數(shù)據(jù)字典、質(zhì)量規(guī)則庫、分類代碼等進行統(tǒng)一數(shù)字化提取和加工整理，形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，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、倉儲、商務(wù)等環(huán)節(jié)開展了數(shù)據(jù)知識標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方法和一致性測試研究。