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国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)

国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)

 

制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。智能制造是落实我国制造强国战略的重要举措,加快推进智能制造,是加速我国工业化和信息化深度融合、推动制造业供给侧结构性改革的重要着力点,对重塑我国制造业竞争新优势具有重要意义,“智能制造、标准先行”,标准化工作是实现智能制造的重要技术基础。

为指导当前和未来一段时间智能制造标准化工作,解决标准缺失、滞后、交叉重复等问题,落实“加快制造强国建设”,工业和信息化部、国家标准化管理委员会在2015年共同组织制定了《国家智能制造标准体系建设指南(2015年版)》并建立动态更新机制。

按照标准体系动态更新机制,扎实构建满足产业发展需求、先进适用的智能制造标准体系,推动装备质量水平的整体提升,工业和信息化部、国家标准化管理委员会共同组织制定了《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》。

一、总体要求

(一)指导思想

进一步贯彻落实《智能制造发展规划(2016-2020年)》(工信部联规〔2016〕349号)和《装备制造业标准化和质量提升规划》(国质检标联〔2016〕396号)的工作部署,充分发挥标准在推进智能制造产业健康有序发展中的指导、规范、引领和保障作用。针对智能制造标准跨行业、跨领域、跨专业的特点,立足国内需求,兼顾国际体系,建立涵盖基础共性、关键技术和行业应用等三类标准的国家智能制造标准体系。加强标准的统筹规划与宏观指导,加快创新技术成果向标准转化,强化标准的实施与监督,深化智能制造标准国际交流与合作,提升标准对制造业的整体支撑作用,为产业高质量发展保驾护航。

(二)基本原则

按照《国家智能制造标准体系建设指南(2015年版)》中提出的“统筹规划,分类施策,跨界融合,急用先行,立足国情,开放合作”原则,进一步完善智能制造标准体系,全面开展基础共性标准、关键技术标准、行业应用标准研究,加快标准制(修)订,在制造业各个领域全面推广。同时,加强标准的创新发展与国际化,积极参与国际标准化组织活动,加强与相关国家和地区间的技术标准交流与合作,开展标准互认,共同推进国际标准制定。

(三)建设目标

按照“共性先立、急用先行”的原则,制定安全、可靠性、检测、评价等基础共性标准,识别与传感、控制系统、工业机器人等智能装备标准,智能工厂设计、智能工厂交付、智能生产等智能工厂标准,大规模个性化定制、运维服务、网络协同制造等智能服务标准,人工智能应用、边缘计算等智能赋能技术标准,工业无线通信、工业有线通信等工业网络标准,机床制造、航天复杂装备云端协同制造、大型船舶设计工艺仿真与信息集成、轨道交通网络控制系统、新能源汽车智能工厂运行系统等行业应用标准,带动行业应用标准的研制工作。推动智能制造国家和行业标准上升成为国际标准。

到2018年,累计制修订150项以上智能制造标准,基本覆盖基础共性标准和关键技术标准。

到2019年,累计制修订300项以上智能制造标准,全面覆盖基础共性标准和关键技术标准,逐步建立起较为完善的智能制造标准体系。建设智能制造标准试验验证平台,提升公共服务能力,提高标准应用水平和国际化水平。

二、建设思路

国家智能制造标准体系按照“三步法”原则建设完成。第一步,通过研究各类智能制造应用系统,提取其共性抽象特征,构建由生命周期、系统层级和智能特征组成的三维智能制造系统架构,从而明确智能制造对象和边界,识别智能制造现有和缺失的标准,认知现有标准间的交叉重叠关系;第二步,在深入分析标准化需求的基础上,综合智能制造系统架构各维度逻辑关系,将智能制造系统架构的生命周期维度和系统层级维度组成的平面自上而下依次映射到智能特征维度的五个层级,形成智能装备、智能工厂、智能服务、智能赋能技术、工业网络等五类关键技术标准,与基础共性标准和行业应用标准共同构成智能制造标准体系结构;第三步,对智能制造标准体系结构分解细化,进而建立智能制造标准体系框架,指导智能制造标准体系建设及相关标准立项工作。

(一)智能制造系统架构

《智能制造发展规划(2016-2020年)》(工信部联规〔2016〕349号)指出,智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

智能制造系统架构从生命周期、系统层级和智能特征三个维度对智能制造所涉及的活动、装备、特征等内容进行描述,主要用于明确智能制造的标准化需求、对象和范围,指导国家智能制造标准体系建设。智能制造系统架构如图1所示。


图1 智能制造系统架构

1.生命周期

生命周期是指从产品原型研发开始到产品回收再制造的各个阶段,包括设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动。生命周期的各项活动可进行迭代优化,具有可持续性发展等特点,不同行业的生命周期构成不尽相同。

(1)设计是指根据企业的所有约束条件以及所选择的技术来对需求进行构造、仿真、验证、优化等研发活动过程;

(2)生产是指通过劳动创造所需要的物质资料的过程;

(3)物流是指物品从供应地向接收地的实体流动过程;

(4)销售是指产品或商品等从企业转移到客户手中的经营活动;

(5)服务是指提供者与客户接触过程中所产生的一系列活动的过程及其结果,包括回收等。

2.系统层级

系统层级是指与企业生产活动相关的组织结构的层级划分,包括设备层、单元层、车间层、企业层和协同层。

(1)设备层是指企业利用传感器、仪器仪表、机器、装置等,实现实际物理流程并感知和操控物理流程的层级;

(2)单元层是指用于工厂内处理信息、实现监测和控制物理流程的层级;

(3)车间层是实现面向工厂或车间的生产管理的层级;

(4)企业层是实现面向企业经营管理的层级;

(5)协同层是企业实现其内部和外部信息互联和共享过程的层级。

3.智能特征

智能特征是指基于新一代信息通信技术使制造活动具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等一个或多个功能的层级划分,包括资源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态等五层智能化要求。

(1)资源要素是指企业对生产时所需要使用的资源或工具及其数字化模型所在的层级;

(2)互联互通是指通过有线、无线等通信技术,实现装备之间、装备与控制系统之间,企业之间相互连接及信息交换功能的层级;

(3)融合共享是指在互联互通的基础上,利用云计算、大数据等新一代信息通信技术,在保障信息安全的前提下,实现信息协同共享的层级;

(4)系统集成是指企业实现智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂,乃至智能制造系统集成过程的层级;

(5)新兴业态是企业为形成新型产业形态进行企业间价值链整合的层级。

智能制造的关键是实现贯穿企业设备层、单元层、车间层、工厂层、协同层不同层面的纵向集成,跨资源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态不同级别的横向集成,以及覆盖设计、生产、物流、销售、服务的端到端集成。

(二)智能制造标准体系结构

智能制造标准体系结构包括“A基础共性”、“B关键技术”、“C行业应用”等三个部分,主要反映标准体系各部分的组成关系。智能制造标准体系结构图如图2所示。


图2 智能制造标准体系结构图

具体而言,A基础共性标准包括通用、安全、可靠性、检测、评价等五大类,位于智能制造标准体系结构图的最底层,是B关键技术标准和C行业应用标准的支撑。B关键技术标准是智能制造系统架构智能特征维度在生命周期维度和系统层级维度所组成的制造平面的投影,其中BA智能装备对应智能特征维度的资源要素,BB智能工厂对应智能特征维度的资源要素和系统集成,BC智能服务对应智能特征维度的新兴业态,BD智能赋能技术对应智能特征维度的融合共享,BE工业网络对应智能特征维度的互联互通。C行业应用标准位于智能制造标准体系结构图的最顶层,面向行业具体需求,对A基础共性标准和B关键技术标准进行细化和落地,指导各行业推进智能制造。

智能制造标准体系结构中明确了智能制造的标准化需求,与智能制造系统架构具有映射关系。以大规模个性化定制模块化设计规范为例,它属于智能制造标准体系结构中B关键技术-BC智能服务中的大规模个性化定制标准。在智能制造系统架构中,它位于生命周期维度设计环节,系统层级维度的企业层和协同层,以及智能特征维度的新兴业态。其中,智能制造系统架构三个维度与智能制造标准体系的映射关系及示例解析详见附件2。

(三)智能制造标准体系框架

智能制造标准体系框架由智能制造标准体系结构向下映射而成,是形成智能制造标准体系的基本组成单元。智能制造标准体系框架包括“A基础共性”、“B关键技术”、“C行业应用”三个部分,如图3所示。