两化融合标准体系是基于两化融合生态系统构建的两化融合领域标准研制的顶层框架,明确了两化融合标准化工作的关键路径,可为社会各界以标准为引领推动两化融合、实现产业创新发展提供指引。
产品、企业(组织)、产业链是两化融合在产业领域产生影响的重要活动载体和核心应用场景,持续为用户提供优质产品,并创造价值、提高企业(组织)管控水平、提升产业链资源整合能力是两化融合的核心价值所在。以两化融合生态系统(IIIE)为指导,结合两化融合发展现状、趋势及需求,聚焦产品生命周期、企业(组织)管控、产业链三个核心领域,以两化融合通用共性和基础设施为支撑,同时考虑不同行业应用需求,构建了两化融合标准体系总体框架,如图2-10所示,用于指导两化融合相关标准建设。
该标准体系总体框架以引导产业发展为出发点,描述了两化融合标准体系的构成及相互关系,覆盖通用共性、基础设施、产品生命周期、企业(组织)管控、产业链、行业应用6个领域,具体内容如下。
图2-10 两化融合标准体系总体框架
通用共性标准主要对应两化融合生态系统(IIIE)中的核心要素部分 ,包括总体、数据、技术、业务流程、组织结构、信息安全6个细分领域,用于规定两化融合涉及的基础通用概念、方法和要求等。
基础设施标准主要对应两化融合生态系统(IIIE)中的资源环境部分 ,用以指导企业或第三方服务商基于两化融合的不同发展阶段,提供适应组织业务发展与技术改进需求的基础设备设施,包括装备(工业装备)、软件(工业软件)、网络(工业互联网)、平台(智能服务平台)、信息物理系统5个细分领域。
产品生命周期、企业(组织)管控、产业链三个领域的标准 分别面向产品全生命周期管理与服务、企业(组织)管控、产业链运营相关核心业务活动在信息化环境下的创新发展特征,按照数字化、网络化、智能化的发展需求进行归类,提出了引导产业及组织在不同发展阶段开展两化融合的规范要求、指导性方法和实施指南等标准。产品生命周期包括产品生命周期数字化、产品生命周期网络化、产品生命周期智能化3个细分领域;企业(组织)管控包括企业(组织)管控数字化、企业(组织)管控网络化、企业(组织)管控智能化3个细分领域;产业链包括产业链数字化、产业链网络化、产业链智能化3个细分领域。
行业应用标准 是在通用共性、基础设施、产品生命周期、企业(组织)管控、产业链通用标准无法满足行业应用需求时,进一步结合行业特色进行细化和扩展形成的行业应用标准,包括流程型制造、离散型制造(大批量)、离散型制造(多品种中小批量)、离散型制造(复杂单件)、混合型制造、能源、交通、医疗、农业等行业应用标准。
基于两化融合标准体系总体框架,根据两化融合标准化工作的领域与目标,以制造业为重点,进一步明确各领域的标准化重点需求,形成两化融合标准体系,如图2-11所示。
图2-11 两化融合标准体系
两化融合标准体系中的产品生命周期数字化、企业(组织)管控数字化、产业链数字化领域的标准主要是实现传统业务活动和过程数字化,支撑数字化制造及产业数字化转型所需的标准。产品生命周期网络化、企业(组织)管控网络化、产业链网络化领域的标准主要是实现企业生产经营相关活动和过程集成互联及产业链互联融合,是支撑网络化制造、产业网络化发展所需的标准。产品生命周期智能化、企业(组织)管控智能化、产业链智能化领域的标准则主要是实现企业内、企业间相关业务活动和过程智能化与协同创新,催生培育新业态、新模式,实现智能化制造、产业智能化发展所需要的标准,如图2-12所示。
图2-12 两化融合标准体系总体框架
(两化融合不同发展阶段所涉及的重点标准领域说明)
通用共性标准是支撑两化融合发展的通用标准,适用于各环节、各领域及各发展阶段,如图2-13所示。 一是总体标准 ,包括术语定义、参考模型、两化融合管理体系、两化融合评估等,术语定义用于统一两化融合相关概念,为其他部分标准的制定提供概念、模型、方法等基础支撑;参考模型标准用于帮助各方认识和理解两化融合特定领域标准化的对象、边界、要素构成和内在联系等;两化融合管理体系是引导组织强化变革管理、系统推进两化融合的管理方法论,明确组织系统建立、实施、保持和改进两化融合管理机制的通用方法;两化融合评估标准明确两化融合评估的基本原则、评价指标体系、评价方法,提供了两化融合评估的实施细则。 二是数据标准 ,包括数据对象标识与解析、数据元/元数据等标准,用于规定产品设计、研制、流通、服务等环节相关数据的命名规则、数据格式、数据模型、数据管理方法等,为组织开展数据开发利用,实现互联互通和业务集成提供基础。 三是技术标准 ,包括云计算、物联网、大数据、移动互联网等两化融合相关的基础技术标准。 四是业务流程标准 ,规定了组织梳理设计业务流程、对业务流程执行过程进行控制和优化、开展业务流程绩效管理的通用标准。 五是组织结构标准 ,规定了开展组织结构设计及优化、组织绩效评价等工作的通用标准。 六是信息安全标准 ,明确了开展两化融合相关的数据、工控、网络等领域安全管理的基本要求,提供安全风险控制规范,包括数据安全、工控安全、网络安全等标准。
图2-13 两化融合通用共性标准
基础设施标准引导企业或第三方服务商结合组织竞争力提升、产业转型升级发展需求,研制提供适应组织及产业发展现状、面向不同发展阶段水平的两化融合发展基础设施,如图2-14所示。相关标准如下。 一是装备(工业装备)标准 ,包括传感器、机器人、数控生产设备、数字化物流装备等领域的标准; 二是软件(工业软件)标准 ,包括软件工程、产品研发类软件、过程监控类软件、过程管理类软件、经营管理类软件等领域的标准; 三是网络(工业互联网)标准 ,包括网络协议、网络设备、网络管理等领域的标准; 四是平台(智能服务平台)标准 ,包括平台建设与运营、工业电子商务平台、工业云服务平台、工业大数据服务平台、“双创”服务平台等领域的标准; 五是信息物理系统标准 ,包括信息物理系统研发、信息物理系统测试验证、信息物理系统运行管理等领域的标准。
图2-14 两化融合基础设施标准
产品生命周期标准主要是从产品或服务的市场生命周期角度提出的,支撑产品全生命周期管理与创新所需的标准,如图2-15所示。产品生命周期标准分为数字化、网络化、智能化三个方面的标准。 一是产品生命周期数字化标准 ,用于指导企业(组织)在产品生命周期的需求定义、产品设计、生产制造等单一业务环节引入并应用数字化手段,包括需求定义数字化、数字化设计、数字化仿真、虚拟制造等标准; 二是产品生命周期网络化标准 ,用于指导企业(组织)沿产品生命周期开展跨部门、跨业务环节集成,包括研发与生产集成、研发与服务集成、远程监控与运维服务、产品全生命周期管理等标准; 三是产品生命周期智能化标准 ,用于引导企业(组织)围绕产品全生命周期开展业务模式创新,包括智能产品、协同研发、产品全生命周期智能服务等标准。
图2-15 产品生命周期标准
企业(组织)管控标准聚焦企业内部管控,是规范企业(组织)中信息技术和相关技术融合,指导不同管控层级间业务集成互联,实现企业(组织)内管理与控制,以及跨企业(组织)智能创新协同所需的标准,如图2-16所示。企业(组织)管控标准分为数字化、网络化、智能化三个方面的标准。 一是企业(组织)管控数字化标准 ,用于指导企业(组织)开展数字化工厂建设,以及在过程监控、过程管理、经营管理等单一管控层级中引入并应用数字化手段,包括数字化工厂设计、过程监控数字化、过程管理数字化、经营管理数字化等标准;
图2-16 企业(组织)管控标准
二是企业(组织)管控网络化标准 ,用于指导企业(组织)开展并实现跨部门、跨业务环节集成,包括管理与研发集成、管理与控制集成、财务与业务集成、企业(组织)管理综合集成等标准; 三是企业(组织) 管控智能化标准 ,用于引导企业(组织)提升各管控层级协同优化水平,推进并实现生产经营及业务模式创新例如,指导企业(组织)开展智能工厂设计、建设、投产、运营至报废的全生命周期管控的智能工厂生命周期系统工程标准,以及指导企业(组织)开展基于数据的智能运营与辅助决策标准。
图2-17 产业链标准
产业链标准是聚焦企业(组织)间、跨领域的集成与协同,从产业链价值创造角度提出,支撑产品或服务价值增值,服务于产业价值链重构的标准,如图2-17所示。产业链标准分为数字化、网络化、智能化三个方面的标准。 一是产业链数字化标准 ,用于引导企业(组织)在产业链的采购、销售、物流等单一业务环节引入并应用数字化手段,包括采购管理数字化、销售管理数字化、物流管理数字化等标准; 二是产业链网络化标准 ,用于指导企业(组织)开展产业链上下游业务互联,沿产业链开展跨企业、跨业务环节集成,包括供应商关系管理、客户关系管理、供应链集成等标准; 三是产业链智能化标准 ,用于引导企业(组织)围绕产业链协同开展业务模式创新,包括网络化协同制造、服务型制造、个性化定制等标准。
当通用共性、基础设施、产品生命周期、企业(组织)管控、产业链标准等通用标准无法满足行业应用需求时,可结合行业发展需求和特色,对通用共性标准进行进一步细化和扩展,形成行业推动两化融合发展的细化标准与实施指南,包括流程型制造、离散型制造(大批量)、离散型制造(多品种中小批量)、离散型制造(复杂单件)、混合型制造、能源、交通、医疗、农业等行业应用标准。
按照“急用先行、成熟先上、重点突破”的原则,将两化融合标准建设重点领域分为三个优先级,如图2-18所示。具体内容如下。
图2-18 两化融合标准体系建设优先级
第一建设优先级的标准建设任务 主要是目前研制条件相对成熟且需要尽快完成制修订的标准,以奠定标准化体系框架内其他标准的建设基础,包括通用共性标准中的总体、业务流程、组织结构、信息安全,基础设施中的装备(工业装备)、软件(工业软件)、网络(工业互联网)、信息物理系统,产品生命周期中的产品生命周期数字化,企业(组织)管控中的企业(组织)管控数字化,产业链中的产业链数字化11个细分领域。
第二建设优先级标准, 一是需要加快启动研制及修订完善,以支持全面提升企业综合集成水平,为智能化发展奠定基础的相关领域标准,主要包括通用共性标准中的数据、技术,基础设施中的平台(智能服务平台),产品生命周期中的产品生命周期网络化,企业(组织)管控中的企业(组织)管控网络化,产业链中的产业链网络化6个细分领域;二是需以已经研制发布的通用标准为基础,结合特定行业应用需求,形成流程型制造、离散型制造(大批量)、离散型制造(多品种中小批量)、离散型制造(复杂单件)、混合型制造、能源、交通、医疗、农业等相关重点行业细分标准。
第三建设优先级标准 是需要在第一、第二建设优先级标准基本完成且两化融合发展实现“综合集成困境”整体性突破的基础上,进一步开展研制的相关标准,主要包括产品生命周期中的产品生命周期智能化、企业(组织)管控中的企业(组织)管控智能化、产业链中的产业链智能化3个细分领域。
结合当前两化融合标准体系建设现状及发展趋势,在通用共性、基础设施、产品生命周期、企业(组织)管控、产业链等领域的标准建设重点如下。
1)通用共性
一是 重点开展两化融合管理体系基础和术语、要求、实施指南、评定指南、评估规范、新型能力体系框架、咨询服务指南、业务流程优化通用规范、组织结构优化规范、系列参考模型等标准研制与修订工作。 二是 开展大数据存储与处理平台技术、大数据技术参考模型、大数据分析系统基本功能要求、数据能力成熟度评价模型、物联网信息交换和共享、物联网感知对象信息融合模型、云计算服务参考架构、云存储资源管理技术规范、云服务质量评价指南等标准研制工作。 三是 开展关键信息基础设施网络安全框架、信息技术产品安全可控水平评价指标、物联网感知设备安全技术、云计算安全参考架构、射频识别(RFID)系统通用安全技术、工业控制网络安全隔离与信息交换系统安全技术、信息安全管理体系等信息技术、工业设备、工控系统领域的信息安全标准研制工作。
2)基础设施
一是 开展传感器网络通信与信息交换、智能传感器技术、智能仪器仪表技术、生物特征识别、全分布式工业控制智能测控技术、成套自动化生产线通用规范、机床数控系统可靠性管理规范、工业机器人模块化设计规范、机器人软件功能组件规范、机器人设计平台系统集成架构、自动化系统与集成技术规范、高档机床数控系统等标准研制工作。 二是 开展嵌入式系统、工业计算机控制系统、计算机辅助产品研发与工艺设计、制造执行系统、企业资源计划、供应链管理、客户关系管理、产品全生命周期等软件的通用技术、功能模块、测试交互等标准研制工作。 三是 开展全分布式工业控制网络、工业物联网仪表互操作协议、现场总线规范、测量和控制数字数据通信、开放系统互联、信息设备资源共享协同服务、系统间远程通信和信息交换等标准研制工作。 四是 开展工业电子商务平台、工业云服务平台、工业大数据服务平台、“双创”服务平台等智能服务平台建设规范、功能模块规范、服务评价等标准研制工作。 五是 开展信息物理系统参考模型,包括MBD建模、异构集成、数据互操作、数据分析等信息物理系统关键技术标准。
3)产品生命周期
一是 重点开展产品数据表达与交换、初始图形交换规范、产品制造过程数字化仿真、产品生命周期数据管理标准等标准研制工作。 二是 重点开展物联网标识体系、可追溯性通用规范、制造过程物联功能体系结构、制造过程物联集成平台参考体系及应用实施规范、设计制造集成通用规范等标准研制工作。 三是 重点开展可穿戴产品应用服务框架要求、网络化精准服务参考框架等标准研制工作。
4)企业(组织)管控
一是 重点开展制造过程物联的数字化模型信息表达规范、制造过程物联的数字化模型信息交换标准、集团企业经营管理信息化核心构件标准、制造系统先进控制与优化软件集成架构和功能标准等标准研制工作。 二是 重点开展智能(车间)工厂体系框架及功能模块、智能(车间)工厂建设指南、智能(车间)工厂评价规范、自动识别技术等标准研制工作。 三是 重点开展工业大数据创新应用、工业云创新应用等参考模型的标准研制工作。
5)产业链
一是 重点开展数字化营销服务、物流互联网信息交互技术、物流公共服务平台应用开发指南等标准研制工作。 二是 重点开展自动识别技术及ERP、MES和 CRM等系统的接口、电子商务模式规范、电子商务元模型基本模块、B2C电子商务系统总体技术框架、企业与消费者之间(B2C)电子商务交易平台信用规范、电子商务管理体系等标准研制工作。 三是 重点开展全程供应链管理服务平台功能框架、网络化制造系统集成模型、网络化制造工作流程及服务接口、再制造、制造企业绿色供应链管理导则等标准研制工作。