智能制造专用技术标准体系建设及其应用研究

南京晨光集团有限责任公司 苏超

一、智能制造发展背景与标准化研究需求

21 世纪以来，世界各主要工业国家都加快了制造业的发展步伐，美国、德国、日本纷纷提出通过发展智能制造来振兴制造业：美国启动“先进制造业国家战略计划”；德国实施以智能制造为主体的“工业4.0”战略；日本提出加快发展协同式机器人、无人化工厂以提升制造业竞争力；我国也提出了加强工业化和信息化深度融合、打造制造强国的一系列战略举措。随着制造业再次成为全球经济稳定发展的驱动力，制造业数字化、智能化成为制造技术创新的共性使能技术，数字化、网络化、智能化已成为当前制造业发展的大趋势。

世界最大的多元工业集团美国GE 公司，欧洲最大的工业集团、德国工业自动化的排头兵西门子公司，全球领先的工业自动化成套设备供应商日本三菱电机公司等纷纷提出各自的智能制造解决方案。在国内，上汽集团、海尔集团、华为公司、徐工集团等企业均凭借自身良好的数字化及自动化基础，也已开始着手建立智能车间，以推动企业制造技术的发展。在智能制造的大背景下，承接航天制造技术发展业务的南京晨光集团有限责任公司（以下简称“南京晨光集团”）也抓住此契机，开展智能装备的研发、智能工艺技术应用、智能数据分析、智能系统集成等方面的能力建设工作。

智能制造产业发展最基本的特征是多项技术的“系统集成”，而标准化工作则是系统集成的重要基础。通过建立相应的技术标准，可以实现统一术语定义、统一设计与实施、统一体系结构、统一数据交换方式、统一信息分类编码、统一接口规范、统一支撑环境等目标，从而便于系统集成和资源共享，规范和指导产业的发展。但同时不难发现，当前国内外的通用标准体系虽然可以为航天行业高可靠性、离散性制造企业及智能制造产业的发展提供相应的参考，但却难以全面支撑产业发展的需求，难以满足持续性的应用需求。

目前，能够为航天行业智能制造产业发展提供支撑依据的标准包括：国家已发布和正在制定的涉及基础术语定义、安全网络、管理、检测评价、可靠度等内容的基础共性标准，以及有关智能装备、智能工厂、智能服务、工业软件和大数据等智能制造相关技术标准。而产品特性、制造模式、生产组织等相关标准的缺失，限制了航天行业智能制造水平的提升及相关技术成果的推广转化。为此，有必要尽快结合智能制造产业特点，开展相应的标准研究工作。

二、国家智能制造标准体系建设情况

工业和信息化部、国家标准化管理委员会分别于2015 年和2018 年联合发布了《国家智能制造标准体系建设指南》（以下简称《指南》），旨在指导有关智能制造的标准化体系建设工作。

《指南》中明确了智能制造系统架构，如图1 所示，从生命周期、系统层级和智能特征3 个维度对智能制造涉及的活动、装备、特征等内容进行了描述，主要用于明确智能制造的标准化需求、对象和范围，指导国家智能制造标准体系建设。同时，《指南》还明确了智能制造标准体系的结构，如图2 所示，智能制造标准体系结构包括“A 基础共性”“B 关键技术”“C 行业应用”等三大部分，主要反映了标准体系各部分的组成关系，并在此基础上向下映射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，如图3 所示。《指南》还对建设重点和具体的建设内容进行了详细的解读。

经过分析可以发现，国家智能制造系统架构及智能制造标准体系主要从我国工业体系角度进行描述，系统规划和体系构建大而全，同时更多关注智能制造中的基础共性与关键技术。

图1 《指南》中的智能制造系统架构

图2 《指南》中的智能制造标准体系结构

据了解，中国航天科技集团有限公司、中国航天科工集团有限公司、中国航空工业集团有限公司等企业也都曾经开展过智能制造相关标准体系的研究工作，且均采用的是类似《指南》中的系统架构形式和标准体系分类方法。例如，围绕航天装备智能制造平台产业，从智能装备/单元、智能生产线、智能工厂到智慧云制造等不同层面，研究航天装备智能制造的标准体系、业务模式、服务模式、运营模式、商业模式等顶层设计内容，规范或规定了研发设计、工艺规划、资源计划、制造执行、数据采集、信息集成、物联网、公有云互联互通等标准规范，逐步向基于武器装备智能制造的总体标准、平台共性支撑标准、智能设计分析标准、智能实验验证标准、智能生产标准、智能综保标准、智能管控决策标准等领域延伸，建立了航天装备智能制造标准体系，以指导航天装备智能制造系统的建设与应用实施，从多维度开展全生命周期标准化工作。

图3 《指南》中的智能制造标准体系框架（示意图）

三、智能制造专用技术标准体系建设的应用尝试

《指南》中提出了“发挥基础共性标准和关键技术标准在行业应用标准制定中的指导和支撑作用”的要求，但对“C 行业应用”方向的指导相对较少。南京晨光集团在智能制造模式中主要以承接总体部和研究所的设计输入、开展相关任务的工艺设计和生产组织等工作为主，正是基于这样一种工作模式，本研究对智能制造相关标准的需求主要集中在工艺端和生产端，不对整体智能制造标准体系进行研究，也不再对“基础共性”和“关键技术”方向继续展开讨论，以此作为行业应用标准子体系中“CC 航空航天装备应用”的一个延伸。

本文对应用端的研究主要集中在公司的优势专业方面，用离散形态构建的各专业专用技术“标准池”来取代整体标准体系。在离散型“标准池”的构建方面，以实际业务应用端的需求为主体，把“自动化”和“数字化”作为“智能化”的外延，将相关需求也纳入研究范围。在离散型“标准池”研究领域的选取方面，首先将涉及科研生产活动主线的“工艺设计”“生产管理”“质量管理”几个方面列入其中，将承担智能制造、产线搭建任务的“装备研制”也进行识别并纳入其中，同时选取了在智能制造环境下开展相关业务工作都必不可少的“数据处理”“系统集成”“信息安全”等几个信息化技术领域，并进一步对各专业间的交互关系进行分析，以确保智能制造技术基础类的标准能够为后端智能制造技术应用提供支撑，如图4 所示。

图4 智能制造专用技术标准体系的七大领域

针对确定的离散型“标准池”七大领域，本文根据实际的科研生产应用需求，并结合智能制造产业发展规划，开展各具体研究方向的分析研究，各领域的细分研究方向见表1。在各研究方向内，主要通过“标准查新—知识点分析—标准需求梳理”的方式开展研究。一是开展标准查新工作，对各专业技术领域相关的已有标准进行查询；二是消化学习标准内容，进行知识点分析，分析其中关键技术能否用于指导相应业务工作的开展，将具有指导性的上级标准纳入智能制造专用技术标准体系表中；三是对各专业技术人员开展访谈调研，以业务端为牵引，了解业务端实际的、急需的应用需求，对于研究方向中缺少直接指导的项目，提出技术标准制定需求，并作为规划项目纳入智能制造专用技术标准体系表中。

表1 分类框架及技术标准需求汇总表

在智能制造专用技术标准池分类框架及标准体系表构建完成后，以此为牵引，进一步开展标准体系的应用工作。本研究对公司各专业领域和具体研究方向的技术成熟度进行了分析，并结合具体的业务开展情况，根据对标准制定需求迫切程度的评估结果，以及对专业技术人员标准编制能力的识别结果，初步规划了智能制造专用技术标准体系中需求标准的中期规划。后续还将逐步开展上级标准申报论证和厂级企业标准的制定工作。

四、智能制造专用技术标准体系建设的应用总结

本研究通过对照《指南》中规定的智能制造标准体系框架，梳理了涉及公司智能制造产业应用的专业领域，开展了智能制造专用技术标准体系的构建研究工作，并根据公司实际情况，最终选择以离散型“标准池”的形式开展，通过重新梳理审视相关技术专业工作的开展情况，以保证急用标准优先编制为原则，分析形成了智能制造专用技术标准池分类和框架。

本文未针对整体智能制造标准体系开展研究，主要依托公司实际业务范围和专业分工进行研究，暂不具备普适性，但本文提出的以离散形式研究智能制造专用技术标准池的方法能够提升工作的实用性，以问题为导向来满足制造型企业在智能制造工作中的实际业务需求，可供相关厂所参考。希望通过标准化的管理手段推动智能制造专业技术工作取得进展，以实现标准对工厂智能制造业务工作的支撑和指导作用。