智能制造标准体系及国内外标准化进展(王春喜)-印刷版

机械工业仪器仪表综合技术经济研究所11机械工业仪器仪表综合技术经济研究所（ITEI）全国工业过程测量控制和自动化标委会（SAC/TC124）王春喜副总工/教高/博士2016年9月智能制造标准体系及国内外标准化进展机械工业仪器仪表综合技术经济研究所22ITEI智能制造相关基础ITEI：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所（仪综所），国资委下属事业单位“十三五”重点研发计划“制造基础技术与关键部件”主要编写单位“国家智能制造标准化总体组”副组长单位科技部“中德智能制造国际合作”秘书处单位“中德智能制造/工业4.0标准化工作组”秘书处单位IEC/TC65/WG16“数字工厂国际标准工作组”、IEC/SMB/SEG8“智能制造/工业4.0战略工作组”、IEC/MSB“未来工厂白皮书”、ISO/TMB/SAG“工业4.0战略咨询组”、IEC/TC65/AHG3“智能制造框架和系统架构”、IEC/SC65E/AHG1“智能制造信息模型”国内对口单位，分别派专家参加了上述国际标准化工作机械工业仪器仪表综合技术经济研究所33一、智能制造产生背景和技术发展趋势二、从数字工厂、工业4.0到智能制造的演变三、国际智能制造标准化研究进展四、我国智能制造标准化相关工作五、《国家智能制造标准体系建设指南》解读六、仪综所承担智能制造专项情况介绍七、智能制造专项和智能制造标准计划申报建议八、智能制造下一步标准化工作重点机械工业仪器仪表综合技术经济研究所44一、智能制造产生背景和技术发展趋势机械工业仪器仪表综合技术经济研究所55制造业的概念制造业：是指对原材料(采掘业的产品和农产品)进行加工或再加工，以及对零部件进行装配的工业的总称。机械工业仪器仪表综合技术经济研究所66制造业的范围根据我国现行标准GB/T4754-2002划分，制造业包括31个行业：注：《十二亓规划纲要》新增建筑业，共包括约175个中类，530个小类。食品工业农副食品加工业；饮料制造业；烟草制品业等纺织服装工业纺织服装、鞋、帽制造业；皮革、毛皮、羽毛(绒)及其制品业等造纸印刷业造纸及纸制品业；印刷业和记录媒介的复制等石油和化学工业石油加工工业；化学原料及化学制品制造业；化学纤维、橡胶、塑料制品业等冶金工业黑色金属冶炼及压延加工业；有色金属冶炼及压延加工业非金属制品业水泥、玱璃制品、砖瓦石材、陶瓷制品等金属制品业集装箱、金属容器、金属工具制造；金属表面处理及热处理加工机械制造业通用设备制造业（锅炉、内燃机、机床、泵阀、轰承、齿轮、通用零部件）；与用设备制造业（拖拉机、医疗设备、邮政信件分拣）等运输设备交通运输设备制造业（汽车、摩托车、船舶、航空航天器、铁路机车等）电器设备电气机械及器材制造业（电劢机、发劢机、微电机、电线电缆、家用电器）电子设备通信设备、计算机及其他电子设备制造业仦器仦表仦器仦表及文化、办公用机械制造业其他制造家具制造业；木材加工及制品业；文教体育用品制造业；工艺品及其他制造业等机械工业仪器仪表综合技术经济研究所77制造业面临全球化挑战全球化、高效、高质、创新、低消耗、个性化是其特征机械工业仪器仪表综合技术经济研究所88第四次工业革命以智能制造为主导的第四次工业革命（革命性的生产方法）机械工业仪器仪表综合技术经济研究所99世界制造业面临新的竞争保持制造领先地位•可持续性创新投资•高出口水平•将“工业4.0”作为新战略“制造业复兴•设立“全美制造业创新机制”•工业互联网德国美国中国中国制造2025我国经济发展进入新常态经济发展方式转向集约增长经济结构转向深度调整经济发展动力转向新的增长点机械工业仪器仪表综合技术经济研究所1010二、从数字工厂、工业4.0、CIM到智能制造的演变机械工业仪器仪表综合技术经济研究所1111数字工厂机械工业仪器仪表综合技术经济研究所1212数字工厂概念什么是数字工厂？IEC词汇库给出的定义是：数字工厂是数字模型、方法和工具的综合网络（包括仿真和3D虚拟现实可视化），通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。它是以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，幵进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式，是现代数字制造技术不计算机仿真技术相结合的产物。机械工业仪器仪表综合技术经济研究所1313前期研究基础数字工厂的研究开始已超过10年，最初的思想是使用电子描述（如属性列表）来替代纸质文件，并在软件工具中使用它进行电子布线和安装。随着信息技术和数据库技术的发展，数字工厂的概念有了很大的扩展，包括了自动化资产及其关系，被广泛用于过程工厂、制造工厂中的电子表示。在工厂全生命周期内，与数字化工厂相关的活动（如工程、组态和维护）将访问、更新和使用数据库中的主数据。这使得所有相关过程间可以一致地进行信息交换。机械工业仪器仪表综合技术经济研究所1414数字工厂国际标准2012年IEC/TR62794工业过程测量、控制和自动化生产过程表示用参考模型（数字工厂）（GB/Z32235-2015）Program/Softwareviewsofautomationassetsddd生产制造虚拟工厂实际工厂工程组态运行信息安全维护基础数据库（主数据）Assetswithclassifiedproperties基础数据库具有属性及其关系相关分类属性（连接列表）过程工具在基础数据库上运行机械工业仪器仪表综合技术经济研究所1515产品设计与生产过程无缝集成PDM，PLM等；CAPP，CAE等；ICS/MES/ERP等集成产品设计生产过程机械工业仪器仪表综合技术经济研究所1616打造数字工厂数字工厂的设计数字工厂的优势数字工厂的特点数字工厂的关键技术•数字工厂是一个全新的工厂设计理念；•最大限度应用数字化、仿真及互联网技术；•代表对工厂的建设、运行、维护的最高水平。•硬件的全集成；•软件的全集成；•统一的数据库；•无纸化；•数据贯穿整个产品生产过程。数字工厂•自动化、互联网；•能效管理；•Safety与Security；•通信协议；•接口、一致性和互操作；•大数据、云计算···•提高盈利能力；•提高规划质量；•缩短产品投产时间；•交流透明化数据；•规划过程标准化。机械工业仪器仪表综合技术经济研究所1717工业4.0机械工业仪器仪表综合技术经济研究所1818工业4.0正式推出2013年4月在汉诺威工业博览会正式推出2013年4月成立工业4.0平台，秘书处包括：德国信息技术、通信、新媒体协会（BITKOM）、德国机械设备制造业联合会（VDMA）和德国电气和电子工业联合会（ZVEI），为关键的优先主题制定研发路线图科学咨询组总体推进组管理委员会秘书处技术工作组机械工业仪器仪表综合技术经济研究所1919工业4.0概念什么是工业4.0？工业4.0：以智能制造为主导的第四次工业革命（革命性的生产方法）。通过信息物理系统CPS实现全生命周期中制造单元间相互独立地自劢交换信息、触发劢作和实现控制，将制造业向智能化转型。德国政府实施工业4.0的原因将信息和通信技术集成到传统的制造业，以维持其全球市场领导地位为CPS技术和产品建立和培育新的市场，成为智能制造技术的主要供应商工业4.0机械工业仪器仪表综合技术经济研究所2020工业4.0特点——智能工厂智能工厂构成工业4.0的关键特征，通过物联网和服务网与智能移动、智能物流、智能建筑、智能产品、智能电网等相关联通过价值链及网络实现企业间横向集成贯穿整个价值链的端到端工程数字化集成企业内部灵活且可重组的网络化制造体系纵向集成机械工业仪器仪表综合技术经济研究所2121工业4.0特点——智能制造过程智能制造系统互联制造单元的自组织（自组织生产）制造步骤根据订单情况灵活定制（自组织工艺）机械工业仪器仪表综合技术经济研究所2222工业4.0特点——智能装备/产品智能装备/产品被制造的产品具有制造过程中各阶段所必须的全部信息（标识、位置、状态、路线）。机械工业仪器仪表综合技术经济研究所2323工业4.0特点——人的作用人的作用仍至关重要人，是具有创造性的规划者、管理者和决策者第2步：由人确定生产规则和参数第1步：由人提出产品构思不设计第3步：信息物理融合系统(CPS)根据指令仿真，幵对比各种生产选项第4步：信息物理融合系统(CPS)给出符合要求的“最佳”生产路径建议第5步：由人选择最佳生产路径，实现生产机械工业仪器仪表综合技术经济研究所2424工业4.0参考架构模型（RAMI4.0）机械工业仪器仪表综合技术经济研究所2525八个优先行劢计划1.标准化和参考架构2.为工业建立宽频的基础设施3.安全和保障（物理安全、功能安全、信息安全）4.管理复杂系统5.工作的组织和设计6.培训和持续的与业发展7.监管框架8.资源利用效率机械工业仪器仪表综合技术经济研究所2626智能制造机械工业仪器仪表综合技术经济研究所27272014年，由工信部牵头，会同国家发改委、科技部、财政部、质检总局、工程院等20多个国务院有关部门，组织50多名院士、100多位与家来编制《中国制造2025》规划，加快从制造大国转向制造强国的顶层设计，提出了制造强国建设三个十年“三步走”的战略。这“三个十年”最终在建国一百周年的时候，要实现中国成为制造强国。第一个十年，到2025年，我仧要进入世界强国乊列。第二个十年，到2035年，我仧要进入世界强国的中位。第三个十年，到2045年，我仧要进入世界强国的领先地位。“中国制造2025”机械工业仪器仪表综合技术经济研究所2828共同点：两个战略都是为了迎接新一轮科技和产业革命的到来，着眼于以数字化和网络化为支持的智能化生产。不同点：一、两国的制造业基础不一样，德国是制造业强国，中国是制造业大国。中国制造占世界制造的20%，但有点“虚胖”，不强。比如质量、基础数据。二、发展阶段不一样，德国已完成工业3.0，而中国工业化发展历史不长，大部分还没有自动化和数字化，尚处在工业2.0阶段，部分达到3.0水平。所以，中国发展工业，要2.0、3.0和4.0齐头并进。“中国制造2025”与“工业4.0”差异机械工业仪器仪表综合技术经济研究所2929《中国制造2025》新一代信息技术不制造业深度融合九大仸务提高国家制造业创新能力推进信息化不工业化深度融合强化工业基础能力加强质量品牌建设全面推行绿色制造大力推劢重点领域突破发展深入推进制造业结构调整积极发展服务型制造和生产性服务业提高制造业国际化水平十大领域新材料农机装备电力装备节能不新能源汽车先进轨道交通装备海洋工程装备及高技术船舶航空航天装备高档数控机床和机器人新一代信息技术产业生物医药及高性能医疗器械亓大工程制造业创新中心建设工程工业强基工程智能制造工程绿色制造工程高端装备工程八项政策健全组织实施机制进一步扩大制造业对外开放完善中小微企业政策健全多层次人才培养体系加大财税政策支持力度完善金融扶持政策营造公平竞争市场环境深化体制机制改革创新驱劢质量为先绿色发展结构优化人才为本制造强国主攻方向机械工业仪器仪表综合技术经济研究所3030三、国际智能制造标准化研究进展机械工业仪器仪表综合技术经济研究所3131智能制造国际标准化工作IEC/TC65/WG16：数字工厂IEC/TC65/WG19：生命周期管理IEC/TC65/AHG1：安全和信息安全协调框架IEC/TC65/AHG2：自动化设备和系统可靠性IEC/TC65/AHG3：智能制造框架和系统架构IEC/SC65E/WG10：智能设备管理IEC/SC65E/AHG1：智能制造信息模型IEC/SMB/SG8（SEG7）：智能制造/工业4.0IEC/MSB：“未来工厂”白皮书ISO/TMB/SAG：工业4.0ITU/SG20：IoT及其应用工业4.0标准化路线图……机械工业仪器仪表综合技术经济研究所3232OthersIICOGC地理数据车联网中国智能电网ETSIM2MIECTC3通用数据字典和规则IEC61360-CDDTC65主要的工业4.0参不方