智能制造數(shù)據知識標準數(shù)字化轉型研究
中國標準化研究院承擔了市場監(jiān)管總局的科技計劃項目《面向智能制造數(shù)據知識標準的數(shù)字化轉型方法和一致性測試研究》，目標是針對智能制造領域數(shù)據、信息和知識類標準，調研我國的重點企業(yè)、重點產業(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)據知識標準的數(shù)字化轉型以及標準一致性測試方法研究。為了摸清相關標準的現(xiàn)狀和家底，開展了我國智能制造數(shù)據知識標準數(shù)字化的現(xiàn)狀、問題和需求的調研分析。項目組調研范圍包括研發(fā)設計、生產制造、數(shù)字商務等三個主要應用領域。
研發(fā)設計：涵蓋設計、試驗、試制等內容，涉及到的系統(tǒng)包括計算機輔助設計（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）、產品數(shù)據管理（PDM）。
生產制造：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)。涉及到生產制造用到的關鍵機器設備和工業(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）、質量管理系統(tǒng)（QMS）、監(jiān)控與數(shù)據采集系統(tǒng)（SCADA）等。
數(shù)字商務：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)務環(huán)節(jié)，包括采購系統(tǒng)、通關系統(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備、平臺和系統(tǒng)。
項目組調研了國內外關于智能制造標準化的內涵和相關標準化技術組織。我國提出了智能制造標準體系建設的系列指南，將智能制造定義為：基于先進制造技術與新一代信息技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等產品全生命周期，具有自感知、自決策、自執(zhí)行、自適應、自學習等特征，旨在提高制造業(yè)質量、效率效益和柔性的先進生產方式。智能制造系統(tǒng)架構從生命周期、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、活動等內容進行描述，主要用于明確智能制造的標準化對象和范圍。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)新性技術為第四次工業(yè)革命奠定了基礎。白皮書中重點推介了ISO智能制造中標準化技術委員會，按推動技術、增強技術和效果相關列出了標準化技術委員會的名單。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)字制造的技術框架模型。認為制造過程由三種不同類別的系統(tǒng)構成，分別是加工、物流和信息等子系統(tǒng)。白皮書提出了數(shù)字制造標準化的范圍，以及與智能制造的關系。智能制造利用物理、人類和網絡領域的能力來實現(xiàn)其目標。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。
明確調研的標準范圍。標準數(shù)字化是一個大概念，涉及到各種類型的標準，涉及到標準元數(shù)據、內容數(shù)據；各種類型的標準，例如食品標準、空氣質量標準、網絡協(xié)議標準等。本項目研究的對象，主要定位于智能制造領域的數(shù)據標準和知識標準。數(shù)據和知識標準范圍。數(shù)據標準是用于規(guī)范智能制造過程中數(shù)據的定義、分類、標識、描述、表達、交換、質量、測試等相關標準。數(shù)據的范圍涵蓋各類數(shù)據，例如產品數(shù)據、制造管理數(shù)據、主數(shù)據和業(yè)務數(shù)據、元數(shù)據和實例數(shù)據等。從標準類型來講，涵蓋數(shù)據的術語和詞匯、數(shù)據分類代碼、標識規(guī)則、元數(shù)據或數(shù)據元、數(shù)據接口、數(shù)據質量等標準。知識標準是數(shù)據標準的一種高級形式。在現(xiàn)有的標準中，已經存在很多相關知識標準。例如在新聞出版、圖書館和信息管理領域，制定了知識服務、知識組織等相關的標準，包括知識的標識符、知識對象、知識元、元知識。在GB/T 40989-2021 《新聞出版 知識服務 知識對象標識符(KOI)》規(guī)定知識對象標識符的相關要求。裝備制造業(yè)領域也有很多知識表達標準，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：設計理性知識建模》。此外，還有用于知識表達的技術規(guī)范，例如 ISO發(fā)布的ISO 18629過程規(guī)范語言系列標準主要用于實現(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)設計的標準數(shù)字化調研。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)設計的通用框架，主要包含規(guī)劃、設計、試驗、試制等階段。
研究開發(fā)過程知識管理示意圖
根據人民大學出版社出版的《企業(yè)標準化指南》中內容顯示，設計標準可以分為初步設計、詳細設計、設計方法、設計對象、設計文件等標準類別。圍繞著這些典型設計標準化的場景，以及協(xié)同設計、型號研制、產品標準、標準審圖、裝備試驗、實驗等相關環(huán)節(jié)，開展了業(yè)務數(shù)字化體系建設和標準數(shù)字化轉型需求分析。例如，工業(yè)設計軟件系統(tǒng)是標準數(shù)字化的重要應用領域。設計環(huán)節(jié)的工業(yè)軟件的標準包括應用接口標準、元數(shù)據標準（數(shù)據元類型、數(shù)據命名、數(shù)據格式、值域等）、圖樣和符號庫、制圖規(guī)則、數(shù)據質量（例如 CAD繪圖過程中曲面質量）、應用協(xié)議等標準。這些標準以紙質文本文件存在，這就需要針對不同類型的標準，結合計算機實現(xiàn)技術，將標準文本中的內容數(shù)據，包括API接口庫、數(shù)據字典、質量規(guī)則庫、分類代碼等進行統(tǒng)一數(shù)字化提取和加工整理，形成標準數(shù)據庫，使其有利于CAD等軟件的數(shù)字化讀取和執(zhí)行。
此外，還分別從生產制造、物流、倉儲、商務等環(huán)節(jié)開展了數(shù)據知識標準數(shù)字化轉型方法和一致性測試研究。