——《國家智慧製造標準體系建設指南》（2015版）解讀
工業和資訊化部裝備工業司司長 張相木
智慧製造正成為未來製造業發展的重大趨勢和核心內容，是加快發展方式轉變、促進工業向中高端邁進、建設製造強國的重要舉措，也是新常態下打造新的國際競爭優勢的必然選擇。《國家智慧製造標準體系建設指南（2015版）》（以下簡稱《建設指南》）的制定以建立既符合我國國情，又與國際接軌的智慧製造標準體系為目標，以跨行業、跨領域融合創新為手段，統籌標準資源，優化體系結構，聚焦重點領域，從基礎共性、關鍵技術、重點行業三個方面，構建由5+5+10類標準組成的智慧製造標準體系框架，為實施智慧製造提供強有力的標準支撐。
2014年12月，工信部印發了《工業和資訊化部辦公廳關於成立智慧製造綜合標準化工作組的函》，成立了由工信部部內司局牽頭，國內智慧製造相關標委會、科研機構、企業以及行業專家共同參加的智慧製造綜合標準化工作組，正式啟動了《建設指南》編制工作。
《建設指南》編制歷時一年，工作組系統研究了德國工業4.0標準化路線圖和RAMI4.0模型、美國工業互聯網參考體系結構等國外先進成果，先後召開4次工作會，調研了近百家智慧製造相關企業，組織全國資訊技術標準化技術委員會（TC28）、全國自動化系統與集成標準化技術委員會（TC159）、全國工業過程測量和控制標準化技術委員會（TC124）、全國資訊安全標準化技術委員會（TC260）等標準化技術委員會梳理了1000余項與智慧製造相關的已發佈、制定中的標準，確定了“統籌規劃、分類施策”“跨界融合、急用先行”“立足國情、開放合作”的建設原則，按照“三步法”思路構建智慧製造標準體系。
第一步，構建智慧製造系統架構，界定智慧製造標準化的物件、內涵和外延，識別智慧製造現有和缺失的標準，認知現有標準間的交叉重疊關係。在充分調研和學習借鑒國外先進成果的基礎上，通過研究各類智慧製造應用系統，提取其共性抽象特徵，構建出由系統層級、智慧功能和生命週期組成的三維智慧製造系統架構，展示了智慧製造的全貌。智慧製造的關鍵是實現貫穿企業設備層、控制層、車間層、工廠層、協同層不同層面的縱向集成，跨智慧功能不同級別的橫向集成，以及覆蓋產品全生命週期的端到端集成，體現在智慧製造系統架構裡就是系統層級、智慧功能和生命週期三個坐標軸。標準化是確保實現全方位集成的關鍵途徑。
系統層級坐標軸自下而上共五層，分別為設備層、控制層、車間層、企業層和協同層，其中：
第一層設備層級是感知和執行單元，包括感測器、儀器儀錶、條碼、射頻識別、機器等，是企業進行生產活動的物質技術基礎。
第二層控制層級包括可程式設計邏輯控制器（PLC）、資料獲取與監視控制系統（SCADA）、分散式控制系統（DCS）和現場匯流排控制系統（FCS）等。
第三層車間層級由控制車間/工廠進行生產的系統所構成，包括製造執行系統（MES）等。
第四層企業層級實現面向企業的經營管理，包括企業資源計畫系統（ERP）、產品生命週期管理（PLM）、供應鏈管理系統（SCM）和客戶關係管理系統（CRM）等。
第五層協同層級代表產業鏈上不同企業通過互聯網路共用資訊，實現協同研發、智慧生產、精准物流和智慧服務等。
智慧製造的系統層級體現了裝備智慧化和管理資訊化，以及產業鏈網路化的趨勢。
智慧功能坐標軸包括資源要素、系統集成、互聯互通、資訊融合和新興業態等五層，其中：
第一層資源要素代表製造資源物理實體，包括設計施工圖紙、產品工藝檔、原材料、製造設備、生產車間和工廠等物理實體，也包括電力、燃氣等能源。此外，人員也可視為資源的一個組成部分。
第二層系統集成是指通過資訊技術集成原材料、零部件、能源、設備等各種製造資源，由小到大實現從智慧裝備到智慧生產單元、智慧生產線、數位化車間、智慧工廠，乃至智慧製造系統的集成。
第三層互聯互通是指通過有線、無線等通信技術，實現機器之間、機器與控制系統之間、企業之間的互聯互通。
第四層資訊融合是指在系統集成和通信的基礎上，利用雲計算、大資料等新一代資訊技術，在保障資訊安全的前提下，實現資訊協同共用。
第五層新興業態包括個性化定制、遠端運維和工業雲等服務型製造模式。
生命週期坐標軸是由設計、生產、物流、銷售、服務等一系列相互聯繫的價值創造活動組成的鏈式集。生命週期中各項活動相互關聯、相互影響。在智慧製造的大趨勢下，企業從主要提供產品向提供產品和服務轉變，價值鏈得以延伸。
第二步，將智慧製造系統架構映射為五類關鍵技術標準，與基礎共性標準和重點行業標準共同構成智慧製造標準體系結構。在深入分析標準化需求的基礎上，綜合智慧製造系統架構各維度邏輯關係，智慧製造系統架構中的生命週期維度、系統層級維度和智慧功能維度的節點之間相互映射，描繪出了智慧製造標準的完整需求，並可以歸納為由關鍵技術標準、基礎共性標準和重點行業標準構成的智慧製造標準體系結構來表示。
基礎共性標準作為關鍵技術標準和重點行業標準的基礎支撐，位於智慧製造標準體系結構圖的最底層；在關鍵技術標準中，“智慧裝備”標準與智慧製造實際生產聯繫最為緊密，位於關鍵技術這一類標準的最底層；“智慧工廠”標準，是對智慧製造裝備、軟體、資料的綜合集成，位於“智慧裝備”和“智慧服務”標準之間，在智慧製造標準體系中起著承上啟下的作用；“智慧服務”涉及到對智慧製造新模式和新業態的標準研究，位於關鍵技術類標準的頂層；“工業軟體和大資料”標準與“工業互聯網”標準貫穿關鍵技術標準的其他3個領域，分別位於智慧製造標準體系結構圖的關鍵技術標準的最左側和最右側，打通物理世界和資訊世界，推動生產型製造向服務型製造轉型；重點行業標準位於智慧製造標準體系結構圖的最頂層，面向行業具體需求，對基礎共性標準和關鍵技術標準進行細化和落地，指導各行業推進智慧製造。
第三步，建立智慧製造標準體系框架，指導智慧製造標準制修訂工作。根據智慧製造標準體系結構圖，對各領域進行進一步細化，形成智慧製造標準體系框架，在此基礎上，梳理標準體系中各領域的相關標準，確定標準之間的相互關係，並明確待立項重點標準，力爭在2016年立項20項以上智慧製造標準體系中的基礎通用標準和關鍵技術標準。
智慧製造系統架構是《建設指南》的亮點和創新點，是一個複雜的系統。智慧製造標準體系結構和標準體系框架的建立都是基於智慧製造系統架構衍生而來，為了更好地理解系統架構，下面將以可程式設計邏輯控制器（PLC）、工業機器人和工業互聯網為例，分別從點、線、面三個方面詮釋智慧製造重點領域在系統架構中所處的位置。
PLC位於智慧製造系統架構生命週期的生產環節、系統層級的控制層級以及智慧功能的系統集成層。
工業機器人位於智慧製造系統架構生命週期的生產環節、系統層級的設備層級和控制層級，以及智慧功能的資源要素。
工業互聯網位於智慧製造系統架構生命週期的所有環節，系統層級的設備、控制、工廠、企業和協同五個層級以及智慧功能的互聯互通。
在解讀《建設指南》時應特別注意以下幾個問題：
一是智慧製造標準體系面向跨領域、跨行業的系統集成，聚焦資料交換、互聯互通，與行業標準體系存在交集，但非包含關係。智慧製造標準化的物件是具有資訊深度自感知、智慧優化自決策、精准控制自執行等功能的先進製造過程、系統與模式。智慧製造標準體系與船舶、航空等行業標準體系之間有交集，相互之間不是覆蓋關係。智慧製造標準體系不是一個大而全的體系，而是一個聚焦在資料、通信和資訊等方面的有限目標體系。
二是智慧製造標準體系包含工業互聯網標準子體系。工業互聯網是智慧製造的基礎設施，包括工廠內部和外部網路，是工業資料資訊傳輸的管道，是實現智慧製造各單元互聯互通的支撐技術。工業互聯網標準子體系是智慧製造標準體系的一個重要組成部分。
三是隨著智慧製造技術、產業的發展，新模式新業態的不斷湧現，智慧製造標準體系將進行動態調整和完善。智慧製造是一個動態發展的龐大系統，產業界對智慧製造的認識將是一個不斷深入的過程。智慧製造標準體系也必然是一個動態調整更新的過程。我們力圖通過本版《建設指南》打造一個基礎框架，並建立起動態更新完善機制，以2~3年為週期及時開展標準體系更新、標準複審和維護更新工作。