第6章
物聯網與智能制造標準化現狀與需求

6.1　國內外標準化現狀

1. 國內外智能制造標準化發展現狀

德國工業4.0在德國工程院、弗勞恩霍夫協會等德國學術界和產業界的建議和推動下形成，由德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯手支持，在2013年4月的漢諾威工業博覽會上正式推出并逐步上升為國家戰略。其目的是提高德國工業的競爭力，在新一輪工業革命中占領先機。德國工業4.0的核心內容可以總結為：建設一個網絡（信息物理系統）、研究兩大主題（智能工廠、智能生產）、實現三大集成（縱向集成、橫向集成與端到端集成）、推進三大轉變（生產由集中向分散轉變、產品由趨同向個性轉變、用戶由部分參與向全程參與轉變）。

2013年9月，德國發布的《實施“工業4.0”戰略建議書》中識別出了實現工業4.0的8個優先行動領域，第一個就是開展標準化工作。2013年12月，德國電氣電子和信息技術協會與德國電工委員會聯合發布《德國“工業4.0”標準化路線圖》，明確了參考架構模型、用例、基礎、非功能屬性、技術系統和流程的參考模型、儀器和控制功能的參考模型技術及組織流程的參考模型、人類在工業4.0中的功能和角色的參考模型、開發流程和指標、工程、標準庫、技術和解決方案12個重點方向，并提出了具體標準化建議。

美國“工業互聯網”的目標是在產品生命周期的整個價值鏈中將人、數據和機器連接起來，形成開放的全球化工業網絡。實施的方式是通過通信、控制和計算技術的交叉應用，建造一個信息物理系統，促進物理系統和數字系統的融合。2014年4月，美國工業互聯網聯盟成立，該聯盟的目標是制定通用標準，打破技術壁壘，實現不同廠商設備之間的數據共享。該聯盟已經開始起草工業互聯網參考體系結構，定義工業互聯網的功能域、技術及標準，同時著手開發用例和測試床，助力軟、硬件廠商開發與工業互聯網兼容的產品，實現企業、云計算系統、計算機、網絡、儀表、傳感器等不同類型的物理實體互連，提升工業生產效率。

2011年6月，國際電工委員會成立了IEC/TC65 WG16數字工廠標準制定工作組，專門從事數字工廠技術研究和標準制定。數字工廠描述了包括基本元素、自動化資產及其行為和關系的工廠通用模型。存儲在數字工廠數據庫中的相關信息代表了數字工廠的各個方面。該信息可在整個工廠生命周期中使用。

隨后IEC又陸續成立了一系列專門工作組，包括IEC/SB/SG8工業4.0戰略研究組和IEC/MSB“未來工廠”白皮書項目組等，開展智能制造/工業4.0相關的戰略研究體系構建和技術標準研制。

針對國外的標準化現狀，當前，我國制造業已建成了門類齊全、獨立完整的產業體系，規模躍居世界第一。然而，與世界先進水平相比，我國制造業仍然大而不強，在自主創新能力、資源利用效率、信息化程度、質量效益等方面差距明顯，轉型升級和跨越發展的任務緊迫而艱巨。在新一輪科技革命和產業革命與我國加快轉變經濟發展方式形成歷史性交會的戰略機遇期，以智能制造為主攻方向，推進我國信息化和工業化深度融合，成為實施制造強國戰略的必然選擇。

2015年3月9日，工信部印發了《2015年智能制造試點示范專項行動實施方案》，決定自2015年啟動實施智能制造試點示范專項行動。明確要堅持立足國情、統籌規劃、分類施策、分步實施的方針，以企業為主體、市場為導向、應用為切入點，分類開展并持續推進流程制造、離散制造、智能裝備和產品、智能制造新業態、新模式、智能化管理、智能服務等方面試點示范。通過試點示范使關鍵智能部件、裝備和系統自主化能力大幅提升，產品、生產過程、管理、服務等智能化水平顯著提高，智能制造標準化體系初步建立，智能制造體系和公共服務平臺初步成形。

對比中、德、美三國可以看出，德國基于其強大的工業基礎，自下而上積極推動工業4.0戰略，希望通過新一代信息技術在制造業中的應用，保證其制造業的優勢地位；而美國則基于其領先的互聯網創新能力，強調軟件、網絡和數據，注重互聯互通和互操作，自上而下打造工業互聯網，期望重新奪回制造業霸主地位。

而我國工業正處于由大變強、轉型升級的關鍵時期，不同規模、行業和區域的企業水平差異巨大，應基于我國工業的實際情況，借鑒別國經驗，制定出適合我國國情的標準化戰略。德國和美國對我國的啟示可以歸納如下。

① 各國均瞄準廣泛互聯的工業網絡、貫穿產品全生命周期的信息數據鏈和具備感知、控制與聯網功能的智能裝備等重點技術領域。

② 各國均注重結合本國優勢，戰略重點略有差異又相互學習借鑒。美國近期的行動更加注重對“硬制造”的部署，德國也更加關注互聯網所帶來的產業生態系統和新模式。

③ 各國均強調建立創新基礎設施，推動統一標準的制定，為智能制造的發展提供保障。

2. 智能制造國內外相關標準化組織

智能制造相關國際標準化組織如下。

（1）ISO/IEC JTC1

國際標準化組織/國際電工委員會的第一聯合技術委員會（ISO/IEC JTC1）是在原ISO/TC97（信息技術委員會）、IEC/TC47/SC47B（微處理機分委員會）和IEC/TC83（信息技術設備）的基礎上，于1987年合并組建而成的。ISO/IEC JTC1主要從事信息技術領域的標準化，具體包括系統和工具的規范、設計和開發，涉及信息的采集、表示、處理、安全、傳送、交換、顯示、管理、組織、存儲和檢索等內容的國際標準化工作。

在ISO/IEC JTC1從事標準化工作中，WG7（傳感器網絡）、WG10（物聯網）、WG8（信息技術治理）、SC2（編碼字符集）、SC6（系統間遠程通信和信息交換）、SC7（軟件和系統工程）、SC17（卡和身份識別）、SC22（編程語言及其環境和系統軟件接口）、SC23（用于信息交流和存儲的數字存儲媒體）、SC24（計算機圖形、圖像處理和環境數據表達）、SC25（信息技術設備互聯）、SC27（信息安全技術）、SC28（辦公設備）、SC29（音頻圖片多媒體和超媒體信息編碼）、SC31（自動識別和數據捕捉技術）、SC32（數據管理和交換）、SC34（文件說明和處理語言）、SC35（用戶接口）、SC36（用于學習教育和培訓的信息技術）、SC37（生物特征識別）、SC38（分布式應用平臺和服務）和SC39（信息技術可持續發展）子領域的標準化工作和智能制造標準化工作密切相關。

（2）IEC/TC 65

國際電工委員會（IEC）成立于1906年，負責有關電氣工程和電子工程領域中的國際標準化工作。IEC/TC 65（工業過程測量、控制和自動化）技術委員會主要從事工業過程測量控制和自動化方面的國際標準化工作，具體包括SC65A（系統方面）、SC65B（測量和控制設備）、SC65C（工業網絡）和SC65E（企業系統中的設備與集成）4個分技術委員會。下設TC65/WG10（工業信息安全）、WG16（數字工廠）、WG17（工業和智能電網接口）、WG19（全生命周期管理）、SC65A/MT 61508（功能安全）、SC65B/WG7（可編程控制系統）、SC65C/MT9（現場總線）、WG16（工業無線）、SC65E/WG2（產品特性與分類）、WG4（現場設備接口）、JWG5（企業控制）等智能制造相關工作組。

（3）ISO/TC 184

國際標準組織（ISO）成立于1946年，其涵蓋的標準化內容涉及廣泛，從基礎的緊固件、軸承各種原材料到半成品和成品，其技術領域涉及信息技術、交通運輸、農業、保健和環境等，TC 184是其下屬的第184個技術委員會，主要從事工業自動化系統和集成技術標準化，具體包括SC1（物理控制設備）、SC2（機器人與機器人裝備）、SC4（工業數據）和SC5（企業系統和自動化應用的互操作集成和體系結構）4個分技術委員會。

（4）IEC/TC56

1965年國際電工委員會（IEC）根據可靠性技術和標準化發展的需要，成立一個名為“電子元件和設備可靠性”的技術委員會（即TC56），1991年改名為“可信性”技術委員會。IEC/TC56可信性技術委員會下設4個工作組（Working Group），分別為可信性名詞術語工作組（WG1）、可信性技術工作組（WG2）、可信性管理工作組（WG3）和系統與軟件可信性工作組（WG4）。主要面向元器件、設備、軟件和系統裝備等電工電子產品開展可信性管理、系統可信性、可靠性與可用性、可恢復性、維修性、維修保障和安全風險分析等相關領域國際標準的制定工作。

（5）IEC/ACSEC

IEC/ACSEC（信息安全咨詢委員會）是在德國國家委員會倡議下由IEC于2015年3月正式成立的，主要開展包括智能制造在內的信息安全、數據隱私保護等國際標準化工作，向IEC/SMB（標準化管理局）提供標準制定建議，指導IEC下設的TC和SC的信息安全標準制定工作，提供IEC和其他國際標準化組織關于信息安全領域的協調渠道。目前，IEC/ACSEC成員國包括中國、德國、美國、日本、韓國、英國、法國、荷蘭、西班牙、巴西。主席單位為德國，秘書處設在IEC中央辦公室。

（6）ISO/IEC JTC1智能機器特別工作組

2014年4月，ISO/IEC JTC1成立了智能機器特別工作組，其在虛擬個人助理、智能顧問和先進的全球工業系統3個領域開展標準化預研工作。

（7）IEC/SMB SG8和IEC/MSB

IEC在2014年8月成立了IEC/SMB（標準管理局）SG8“工業4.0智能制造戰略工作組”，旨在開展工業4.0路線圖規劃、推動相關標準體系的研究和關鍵技術標準制定等工作。此外，IEC/MSB（市場戰略局）還啟動了“未來工廠”白皮書項目。

（8）DKE

德國電工電子與信息技術標準化委員會（DKE）成立于1970年，是德國工業4.0標準化的主要推動力量，將從參考體系結構、用例、術語與模型、非功能屬性、人機交互技術、開發流程、技術流程、服務流程等12個重點方向開展德國工業4.0的標準化研究工作。

（9）IEEE

美國電氣與電子工程師協會（IEEE）是一個國際性的電子技術與信息科學工程師協會，致力于電氣、電子、計算機工程和與科學有關領域的開發和研究。IEEE被國際標準化組織授權為可以制定標準的組織，標準制定的內容有電氣與電子設備、試驗方法、元器件、符號、定義及測試方法等。

（10）ETSI

歐洲電信標準化協會（ETSI）是由歐共體委員會于1988年批準建立的一個非營利的電信標準化組織，其標準化領域主要是電信業，并涉及與其他組織合作的信息及廣播技術領域。其下設技術委員會包括環境工程技術委員會、無線及電磁兼容技術委員會、播送聯合技術委員會等13個技術委員會。ETSI作為一個被CEN（歐洲標準化協會）和CEPT（歐洲郵電主管部門會議）認可的電信標準協會，其制定的推薦性標準常被歐共體作為歐洲法規的技術基礎而采用。

（11）其他聯盟標準組織

除上述介紹的標準化組織之外，與智能制造相關的聯盟標準組織如下。

萬維網聯盟（W3C）：創建于1994年，是Web技術領域最具權威和影響力的國際中立性技術標準機構，從事Web規范、Web通信協議（如HTML和XHTML）及其他構建模塊標準化工作。

結構化信息標準促進組織（OASIS）：一個推進電子商務標準的發展、融合與采納的非營利國際化組織，主要業務范圍包括Web服務標準、面向安全和電子商務的標準，以及針對公眾領域和特定應用市場的標準等。

對象管理組織（OMG）：一個致力于建立對程序、系統和業務流程的建模標準，以及基于模型標準研究的國際協會。

工業互聯網聯盟（IIC）：2014年3月，由AT&T、思科、通用、IBM和Intel成立了工業互聯網聯盟（IIC），其任務是協調廣泛的生態系統，使用公共的體系結構、互操作性和開放的標準，并以提供開放式論壇平臺等方式鼓勵創新。

智能制造相關國內標準化組織如下。

（1）全國信息技術標準化技術委員會

全國信息技術標準化技術委員會（TC28）是在國家標準化管理委員會和工業和信息化部共同領導下，從事全國信息技術領域標準化工作的技術組織，負責對ISO/IEC JTC1（信息技術第一聯合技術委員會）國際歸口工作。TC28目前下設22個分技術委員會和18個工作組，與智能制造標準化工作密切相關的有“傳感器網絡”“物聯網”“編碼字符集”“系統間遠程通信和信息交換”“信息技術設備互聯”“軟件和系統工程”“卡和身份識別”“計算機圖形、圖像處理和環境數據表達”“音頻、圖片、多媒體和超媒體信息編碼”“自動識別和數據采集技術”“數據管理和交換”“文件說明和處理語言”“用戶接口”“生物特征識別”“分布式應用平臺和服務”“信息技術可持續發展”“信息技術服務”等分技術委員會或工作組。

（2）全國工業過程測量控制和自動化標準化技術委員會

全國工業過程測量控制和自動化標準化技術委員會（TC124）受國家標準化管理委員會委托，從事工業過程測量控制及自動化領域國家標準和行業標準的制定工作，是國際電工委員會IEC/TC65（工業過程測量控制和自動化）和ISO/TC30（封閉管道中流體流量的測量）的國內對口單位。TC124目前下設10個分委會，分別是SC1（溫度、流量、機械量、物位、顯示儀表、執行器和結構裝置）、SC2（控制儀表及裝置、工業控制計算機系統）、SC3（壓力儀表）、SC4［工業通信（現場總線）及系統］、SC5（可編程序控制器及系統）、SC6（分析儀器分委會）、SC7（工業在線校準方法）、SC8（智能記錄儀表）、SC9（石油產品檢測儀器）和SC10（系統及功能安全）。

（3）全國自動化系統與集成標準化技術委員會

全國自動化系統與集成標準化技術委員會（TC159）是由國家質檢總局、國家標準化管理委員會領導的全國性標準化技術工作組織，與國際標準化組織ISO/TC184“自動化系統與集成”對口。TC159目前下設4個分技術委員會，分別是SC1（物理設備控制）、SC2（機器人與機器人裝備）、SC3（工業數據）和SC4（體系結構、通信和集成框架）。

（4）全國信息安全標準化技術委員會

全國信息安全標準化技術委員會（TC260）是由國家標準化管理委員會領導下的全國性標準化技術工作組織，與ISO/IEC/JTC1 SC27對口，從事信息安全標準化工作的技術工作組織。TC260負責組織開展國內信息安全有關的標準化技術工作，其主要工作范圍包括安全技術、安全機制、安全服務、安全管理、安全評估等領域的標準化工作。

（5）全國通信標準化技術委員會

全國通信標準化技術委員會（TC485）由國家標準化管理委員會批準成立，TC485主要負責通信網絡、系統和設備的性能要求、通信基本協議和相關測試方法等領域的標準化工作。

（6）全國電工電子產品可靠性與維修性標準化技術委員會

全國電工電子產品可靠性與維修性標準化技術委員會（TC24，以下簡稱可標委）組建于1982年，是我國對口國際電工委員會可信性標準化技術委員會（IEC/TC56）的專業標準化技術組織?？蓸宋撠熑珖姽る娮赢a品可靠性與維修性標準化的技術歸口工作，面向元器件、設備、軟件和系統裝備等電工電子產品，承擔可信性管理、系統可信性、可靠性與可用性、可恢復性、維修性、維修保障和安全風險分析等相關共性技術基礎專業領域的全國標準化技術工作，是上述領域的共性基礎標委會，由國家標準化管理委員會與工業和信息化部共同領導和管理。

（7）全國技術產品文件標準化技術委員會

全國技術產品文件標準化技術委員會（TC146）是由國家質檢總局、國家標準化管理委員會領導的全國性標準化技術工作組織，對口國際標準化組織ISO/TC10“技術產品文件”。TC146主要負責與制造業有關技術產品文件及相關文件管理的標準化研究，其長期致力于產品數字化定義、數字樣機構建、數字化工藝、數字化設計與仿真等與智能制造密切相關的標準化工作。TC146所在單位還承擔了ISO/TC10/SC6機械工程文件分技術委員會主席和秘書處工作，在緊跟本領域國際標準化最新動態的同時，積極推動以我國技術標準為主體的機械工程文件國際標準體系的實施，組織制定了《機械產品數字樣機通用要求》等多項國際標準，實質性參與了《數字化產品數據通則》等多項國際標準研制工作。

3. 已發布、制定中的智能制造標準

目前，國內外已發布、制定中的智能制造標準如表6.1所示。