人机一体化智能系统标准体系结构与框架_人机一体化智能系统标准体系建设指南

  人机一体化智能系统标准体系作为《中国制造2025》确定的主攻方向，目前人机一体化智能系统在我国政策推动、财政支持、市场需求多重因素的助力下正加快落地：人机一体化智能系统标准体系初步构建，逐渐形成了“地区、行业、企业协同推进，系统集成商、装备制造商、研究机构、用户联合实施”的良好氛围。

  在近日举行的全国人机一体化智能系统试点示范经验交流会上，工信部部长苗圩透露，自去年6月工信部联合财政部启动智能制造专项以来，已投入中央财政资金21.5亿元，支持了93个重点项目。今年，两部门继续实施智能制造专项，已立项133个重点项目，同时将加快智能制造关键技术装备的集成应用，系统推进智能制造。

  据了解，今年立项的133个重点智能制造项目分布在全国25个省区，预计国家拨款52亿元，接近去年中央对智能制造专项的1.5倍。智能制造专项实施以来，不仅支撑了国家智能制造标准体系建设，提高了智能制造装备自主安全可控水平，而且带动社会投资100亿元。

  目前，我国长三角和珠三角的广大制造企业已自发开展了“机器换人”，加快向数字化、网络化、智能化转型。据江苏、广东、浙江等省份的初步统计，制造业每年固定资产投资中，设备投资达1万亿元，其中数字化、智能化装备占了相当大的份额，且比重慢慢的升高。“中国已变成全球上最大的智能制造需求市场。”工信部副部长辛国斌表示，要主动利用好这一庞大的市场需求，把全力发展自主品牌的智能制造装备产业作为《中国制造2025》的重中之重，积极地推进试点示范，实现自主品牌人机一体化智能系统装备和解决方案的大规模工程应用。

  人机一体化智能系统综合标准化试验验证和人机一体化智能系统新模式应用，是我国智能制造专项重点支持的两大重点方向。近年来，我国在智能制造方面取得了显著成绩，智能制造关键技术装备实现了重要突破，高档数字控制机床、工业机器人、智能仪器仪表等领域加快速度进行发展，日新月异，网络基础设施建设迈上新台阶。但与制造强国相比，我国在智能制造方面还存在比较大差距，制造业机械化、电气化、自动化、信息化并存，不一样的地区、不一样的行业、不同公司发展很不平衡，一些明显问题迫切地需要解决。

  据了解，“十三五”期间，我国将聚焦“五三五十”重点任务，即：攻克高档数字控制机床与、增材制造装备、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备等5类关键技术装备，夯实人机一体化智能系统标准、核心支撑软件、工业互联网三大基础，培育推广离散型人机一体化智能系统、流程型人机一体化智能系统、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务五种新模式，推进十大重点领域人机一体化智能系统成套装备集成应用，持续推动传统制造业智能转型。

  据悉，下一步，我国将加快实施100项左右人机一体化智能系统基础共性标准和行业应用标准的修订工作，通过人机一体化智能系统工程、智能制造专项、试点示范、标准体系建设、工业互联网等措施的系统推进，夯实智能制造发展基础，构建新型制造体系，建设制造强国。

  智能制造标准体系结构包括“A基础共性”、“B关键技术”、“C重点行业”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5所示。

  具体而言，A基础共性标准包括基础、安全、管理、检测评价和可靠性等五大类，位于智能制造标准体系结构图的最底层，其研制的基础共性标准支撑着标准体系结构图上层虚线框内B关键技术标准和C重点行业标准；BA智能装备标准位于智能制造标准体系结构图的B关键技术标准的最底层，与智能制造实际生产联系最为紧密；在BA智能装备标准之上是BB智能工厂标准，是对智能制造装备、软件、数据的综合集成，该标准领域在智能制造标准体系结构图中起着承上启下的作用；BC智能服务标准位于B关键技术标准的顶层，涉及到对智能制造新模式和新业态的标准研究；BD工业软件和大数据标准与BE工业互联网标准分别位于智能制造标准体系结构图的B关键技术标准的最左侧和最右侧，贯穿B关键技术标准的其它3个领域（BA、BB、BC），打通物理世界和信息世界，推动生产型制造向服务型制造转型；C重点行业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关键技术标准做细化和落地，指导各行业推进智能制造。

  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重点行业”三个部分。智能制造标准体系框架如图6所示。

  建设指南”明确了建设智能制造标准体系的总体要求、建设思路、建设内容和组织实施方式，从生命周期、系统层级、智能功能等３个维度建立了智能制造标准体系参考模型，并由此提出了智能制造标准体系框架，框架包括“基础”、“安全”、“管理”、“检测评价”、“可靠性”等５类基础共性标准和“智能装备”、“智能工厂”、“智能服务”、“工业软件和大数据”、“工业互联网”等5类关键技术标准及在不一样的行业的应用标准。为便于企业参阅，“建设指南”对现有人机一体化智能系统有关标准按“基础共性”、“关键技术”和“重点行业”进行了分类整理。

  “建设指南”以聚焦制造业优势领域、兼顾传统产业转变发展方式与经济转型为出发点，按照“共性先立、急用先行”原则，主要面向跨领域、跨行业的系统集成类标准，通过统筹标准资源、优化标准结构，重点解决当前推进智能制造工作中遇到的数据集成、相互连通等基础瓶颈问题。“建设指南”采取滚动修订制度，每２－３年修订后发布。

  统筹规划，分类施策。统筹标准资源，优化标准结构，系统梳理国内人机一体化智能系统有关标准，以满足智能制造发展需求为目标。聚焦《中国制造2025》提出的10大重点发展领域，兼顾传统产业转型升级，结合不一样的行业发展水平和行业特点，形成人机一体化智能系统重点行业应用标准，构建相互衔接、协调配套的标准体系。

  跨界融合，急用先行。根据智能制造跨领域、跨行业及高度集成、系统融合等特点，针对当前推进智能制造工作中遇到的数据集成、相互连通等关键瓶颈问题，优先制定数据接口、通讯协议、语义标识等基础共性标准。

  立足国情，开放合作。结合我国智能制造标准基础差，行业发展不平衡等特点，最大限度地考虑标准的适用性，加强具有自主知识产权的标准制定与产业化，加强与先进制造国家和国际标准化组织的交流沟通，适时将我国自主知识产权标准上升为国际标准，同时，将适合我国制造业发展需求的国际标准适时转化为国家标准，建立兼容性好、开放性强的人机一体化智能系统标准体系。

  根据当前制造业发展现状，智能制造标准体系将在５年内建成并逐步完善，共分两个阶段完成：第一阶段（2016-2017年）主要解决标准体系融合贯通和基础标准缺失的问题，第二阶段（2018-2020年）主要解决标准体系完善及标准在全制造业领域推广应用的问题。具体是：

  到2017年，初步建立智能制造标准体系。制定60项以上智能制造重点标准，按照“共性先立、急用先行”的立项原则，制定参考模型、术语定义、标识解析、评价指标等基础共性标准和数据格式、通讯协议等关键技术标准，探索制定重点行业智能制造标准，并率先在《中国制造2025》十大重点领域取得突破。推动智能制造国家标准上升成为国际标准，标准应用水平和国际化水平明显提高。

  到2020年，建立起较为完善的智能制造标准体系。制修订500项以上智能制造标准，基本实现基础共性标准和关键技术标准全覆盖，智能制造标准在企业得到普遍的应用验证，在制造业全领域推广应用，促进我国智能制造水平大幅度的提高，我国人机一体化智能系统标准国际竞争力显著提升。

  第一步，通过研究各类人机一体化智能系统应用系统，提取其共性抽象特征，构建由生命周期、系统层级和智能功能组成的三维智能制造系统架构，从而界定智能制造标准化的内涵和外延，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功能维度的五个层级，形成智能装备、智能工厂、智能服务、工业软件和大数据、工业互联网等五类关键技术标准，与基础共性标准和重点行业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有关标准立项工作。

  基础共性标准最重要的包含基础、安全、管理、检测评价和可靠性等五个部分，如图7所示。

  参考模型标准用于帮助各方认识和理解人机一体化智能系统标准化的对象、边界、各部分的层级关系和内在联系；

  元数据和数据字典标准用于规定人机一体化智能系统产品设计、生产、流通等环节涉及的元数据命名规则、数据格式、数据模型、数据元素和注册要求、数据字典建立方法，为人机一体化智能系统各环节产生的数据集成、交互共享奠定基础；

  标识标准用于对智能制造中各类对象进行唯一标识与解析，建设既与制造企业已有的标识编码系统兼容，又能满足设备IP化、智能化等智能制造发展要求的智能制造标识体系。

  功能安全标准用于保证安全控制管理系统在危险发生时正确地执行其安全功能，从而避免因设备故障或系统功能失效而导致人身伤害、环境破坏及经济损失，最重要的包含功能安全要求和功能安全实施和管理等两个部分。信息安全标准用于保证信息系统不因偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统能连续可靠正常地运行，最重要的包含软件安全、设备信息安全、网络信息安全、数据安全、信息安全防护等五个部分。

  信息安全管理体系标准用于根据各行业智能制造特点和需求，聚焦制造关键环节，制定智能制造信息安全管理标准，最重要的包含管理标准和安全监管等两个部分。两化融合管理体系标准用于指导相关企业建立创新管理机制，保持可持续竞争优势，通过标准化工作改进两化融合过程管理机制，最重要的包含要求、基础和术语、实施指南、评估规范、审核指南等五个部分。

  检测评价标准最重要的包含测试项目、测试方法、测试设备、指标体系、评价方法、实施指南等六个部分。

  测试项目标准用于指导智能制造装备和系统在测试过程中的科学排序和有效管理。测试方法标准用于针对不一样类型的智能制造装备和系统，制定包括试验内容、方式、步骤、过程、计算分析等内容的标准。测试设备标准用于保证智能制造装备质量和系统测试过程中，测试设备的稳定运行和测试指标的精准可靠。指标体系标准用于对各智能制造应用领域、应用企业和应用项目开展评估，促进企业不断的提高智能制造水平。评价方法标准用于指导智能制造企业开展项目评价，制定智能制造评价指标体系。实施指南标准用于指导智能制造项目评价过程中开展具体实施工作。

  过程标准用于对智能制造系统可靠性要求、风险管理和寿命费用的分析，最重要的包含智能制造系统可靠性管理、智能制造装备故障预测及健康管理和智能制造系统综合保障等三个部分。技术方法标准用于指导智能制造系统可靠性分析评估和智能装备可靠性设计及试验验证。

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