智能制造标准体系建设指引解读-中华人民共和国工业和信息化部

智能制造标准引领——《国家智能制造标准体系建设指南》解读赵波国家智能制造标准化总体组工业和信息化部电子工业标准化研究院院长2016年12月南京主要内容一、研究背景二、编制过程三、内容解读四、初步成果22015年5月19日，国务院正式发布《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。这是我国实施制造强国战略第一个十年行动纲领。智能制造是《中国制造2025》的主攻方向中国制造2025与智能制造3标准化建设是推进智能制造的先机和制高点l智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。具有以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征，可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。l智能制造的互联互通和信息融合需要标准保障l智能工厂建设和关键环节智能化需要标准引领4相关国际标准机构ISO/TMB/SAG工业4.0咨询顾问组IEC/SMB/SEG7智能制造系统评估组ISO/IECJTC1JAG全球先进工业系统组5JWG21智能制参考模型联合工作组•由ISO/IECJTC1、ISO/TC 184和IEC/TC 65联合成立。•范围Scope–研究智能制造参考模型中技术要素（资产）及其生命周期涉及的不同方面，研究其技术或组织层级，以及技术要素（资产）虚拟表达的智能制造关键要素的基础架构的发展。–Development of Smart Manufacturing Reference Model(s) that shows technical objects (assets), different aspects related to their life cycle and their technical and/or organizational hierarchies and development of a basic architecture Smart Manufacturing components as essential parts of the virtual representation of objects (assets).•任务Tasks–由不同国家形成一个统一的智能制造参考模型、形成一个新的工作立项可以基于此继续开展研究、JWG进程基于正常项目工作进行–All contributions from the different countries will be consolidated into unified models that do not contradict –Appropriate to the results a New Work Item Proposal will be developed and circulated–JWG proceed based on the normal project directives德国工业4.07美国智能制造相关机构•SMLC是美国唯一的由政府、工业界、学术界、研究机构、协会组建的智能制造研发促进机构。•SMLC的目标是构建一个基于云的、开放式架构的软件平台，集成了现有的和未来的工厂级数据、仿真、系统，并策划业务的实时行动。•成员包括罗克韦尔、通用、美国铝业公司、美国能源部、美国国家标准与技术研究院、美国国家科学基金、美国制造技术协会、美国机械工程协会等。82016年2月，美国国家标准与技术研究院发布了《智能制造系统先行标准体系》。中德美对比美国工业互联网德国工业4.0中国制造2025战略目标重获制造业主导权维系制造业主导权挑战制造业主导权技术思路打破智慧与机器的边界、节能降耗、提高效率、智能决策、快速响应需求构建信息物理系统，提高生产效率提升产品质量信息技术与制造技术深度融合，创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化9主要内容一、研究背景二、编制过程三、内容解读四、初步成果102015年2月6日召开工信部智能制造综合标准化工作组成立大会暨第一次全会工业和信息化部智能制造综合标准化工作组组长：装备司副组长：科技司、电子司、软件司、通信司专家咨询组秘书处TC28TC124TC159TC260TC485TC562机器人总体组组织保障11组织建设产业调研明确需求梳理思路编制指南吸收意见完善补充听取行业意见进一步完善编制过程12近百家不同行业、不同区域、不同类型企业参与广泛调研13类别现行制定中小计基础共性312455关键技术智能装备61723智能工厂431255智能服务235工业软件和大数据141327工业互联网243155总计120100220梳理现有标准标准查阅了相关标准500余项，梳理确定智能制造领域已有标准220项14国际交流—中德中德智能制造/工业4.0标准化工作组p2015年5月28日，工作组在成都成立。p2015年12月17日，启动会在上海召开。成立智能制造参考模型子工作组。p2016年5月23-24日，第二次工作组会议在德国莱比锡举行。确定参考模型、无线通信、信息安全等7个合作方向。p2016年11月28日-12月2日，第三次工作组会议在德国柏林举行。首届中德智能制造/工业4.0标准化高峰论坛p工信部怀进鹏副部长、国标委殷明汉副主任、上海市周波副市长和德国联邦经济和能源部恩格尔哈德司长出席，中德两国的政府部门、智能制造/工业4.0专家学者、企业代表等300余人参加第一次中德智能制造和生产过程网络化合作副部长级机制性会议p2016年11月28-30日在柏林市召开。15国际交流—中美•开展我国智能制造系统架构和IIC参考架构的互认，进而开展中、美、德三国参考模型的互认，形成智能制造参考模型国际标准提案；•开展测试平台和案例的合作，双方结合现有研究基础，实现测试平台（Testbed）和案例（Usecase）的共享；•合作开展智能制造评价的研究工作。美国工业互联网联盟（IIC）来访中国与国家智能制造标准化总体组交流16主要内容一、研究背景二、编制过程三、内容解读四、初步成果171.总体要求Ø指导思想Ø基本原则Ø建设目标《国家智能制造标准体系建设指南》主要内容2.建设思路Ø系统架构Ø标准体系结构图Ø标准体系框架3.建设内容Ø基础共性标准Ø关键技术标准Ø重点行业标准4.组织实施Ø组建标准化工作组Ø建立动态更新完善机制Ø设立专项财政资金等18标准化系统架构《国家智能制造标准体系建设指南》（一）1920生命周期维度（1）产品生命周期设计制造生命周期（生产系统）设计构建调试运营商业生命周期采购制造物流回收规划工艺工程制造使用/服务废弃/回收维护物流智能功能系统层级协同企业车间控制设备资源要素系统集成互联互通信息融合新兴业态设计生产物流销售服务生命周期资产流数据流产品/服务流设计生产物流销售服务v预防性维护v辅助性市场营销决策v服务营销APPv离散型企业•CAD/CAM/CAE/CAPP/EDA•PDMv流程型企业•PLMv自动化立体仓库vAGVv智能吊挂系统v智能分拣系统v堆垛机器人v仓储/运输管理系统v先进生产排程v物联网v大数据分析v智能检测v增材制造vAR/VR技术vC2Mv社会化营销v个性化营销生命周期维度（2）21智能功能系统层级协同企业车间控制设备资源要素系统集成互联互通信息融合新兴业态设计生产物流销售服务生命周期InternetERP/PLM/SCM/CRMMESPLC/SCADA/DCS/FCSSensors/Actuators/RFID/仪器仪表/机械/装置协同层企业层车间层控制层设备层22系统层级维度（1）智能功能系统层级协同企业车间控制设备资源要素系统集成互联互通信息融合新兴业态设计生产物流销售服务生命周期企业层（第4层）车间层（第3层）自动化和控制装置（第2层）机器,原料,能量资源（第0层）企业（第6层）互联世界（第7层）车间（第5层）工作站（第4层）传统制造过程IEC62264企业控制系统集成控制设备（第3层）现场设备（第2层）产品（第1层）协同层级（第5层）企业层级（第4层）车间层级（第3层）控制层级（第2层）设备层级（第1层）RAMI4.0智能制造系统层级过程层（第1层）23系统层级维度（2）智能功能系统层级协同企业车间控制设备资源要素系统集成互联互通信息融合新兴业态设计生产物流销售服务生命周期资源要素系统集成包括设计施工图纸、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体，也包括电力、燃气等能源。此外，人员也可视为资源的一个组成部分。系统集成是指通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。24智能功能维度（1）OSI模型智能功能——互联互通层7应用层OPC-UA,DDS,XMPP,WebServicesHTTP,HTTPs,SOAP,CoAP,MQTT,AMQP6表示层5会话层4传输层UDP,TCP3网络层IP,IPsec2数据链路层Ethernet,WiFi,GSM/4G/5G,TSN,MACsec1物理层Cable&Wireless互联互通是指通过有线、无线等通信技术,实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。25智能功能维度（2）设计生产物流销售服务研发文档生产数据供应链数据销售数据服务数据建模•机械•电子•流体仿真样品数据商业端数据需求供应商数据原材料、采购•原料•批次实际生产数据质量数据生产计划工厂配置信息融合物流跟踪物料清单生产理念产品序列库存数据订单数据报价信息个性化需求客户参数分销渠道固定维护数据备件数据报修信息意见反馈故障参数智能功能维度（3）信息融合是指在系统集成和通信的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息技术，在保障信息安全的前提下，实现信息协同共享。26智能功能维度（4）新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。个性化定制工业云远程运维27物理世界信息世界智能功能维度与信息物理系统（5）28系统层级智能功能信息融合互联互通系统集成资源要素新兴业态商业视角功能性视角使用视角生命周期实现视角29智能功能维度与IIC参考架构（6）lGB/T17304-2009CAD通用技术规范lGB/T18784.2-2005CAD/CAM数据质量保证方法lGB/T18784-2002CAD/CAM数据质量lGB/T14665-2012机械工程CAD制图规则系统架构标准化应用（1）智能功能系统层级协同企业车间控制设备资源要素系统集成互联互通信息融合新兴业态生命周期设计生产物流销售服务CAD智能功能系统层级协同企业车间控制设备资源要素系统集成互联互通信息融合新兴业态生命周期设计生产物流销售服务CAD30lGB/T20171-2006用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信规范lGB/T26790.1-2011工业无线网络WIA规范第1部分：用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范lGB/T25105-2014工业通信网络现场总线规范类型10:PROFINETIO规范lGB/T19760-2008CC-Link控制与通信网络规范lGB/T31230-2014工业以太网现场总线EtherCATlGB/T19582-2008基于Modbus协议的工业自动化网络规范 智能功能系统层级协同企业车间控制设备资源要素系统集成互联互通信息融合新兴业态设计生产物流销售服务生命周期工业互联网工业互联网系统架构标准化应用（2）31标准化系统架构标准体系架构《国家智能制造标准体系建设指南》（二）32标准体系表标准化系统架构标准体系架构《国家智能制造标准体系建设指南》（三）33总序号分序号标准名称标准号/计划号对应国际标准号所属的国际标准组织状态A基础共性AA基础11信息技术词汇GB/T5271ISO/IEC2382已发布22信息技术嵌入式系统术语GB/T22033-2008已发布33工业过程测量和控制术语和定义GB/T17212-1998已发布44网络化制造技术术语GB