1.2.6 标准化在智能制造中的重要作用

在我国工信部发布的《智能制造综合标准化体系建设指南（2015年）》中，开宗明义地指出智能制造标准化的必要性：“标准是国家利益在技术经济领域中的体现，是国家实施技术和产业政策的重要手段，面对智能制造发展的新形势、新机遇和新挑战，有必要在系统梳理现有相关标准、明确智能制造标准化需求和重点领域的基础上，建立智能制造标准体系并成套成体系的开展智能制造标准化工作来引领智能制造产业健康有序发展。”。建设指南还明确：标准化是智能制造创新的驱动力，标准化是智能制造系统互联互通的必要条件，智能制造对标准化提出了新的要求，标准化是抢占产业竞争制高点的重要手段。

德国实施工业4.0规划的一个重要目标是要解决工业生产制造中的成本和速度问题。成本包括人力资源成本、能源成本、开发成本和制造成本等。由此，他们规划了采取或逐步采取哪些技术手段来实现生产制造模式的转变。由于这一系列的技术手段涉及许多技术标准，于是实施这一转变的过程首先面临了一系列极具挑战的标准化问题。

中国实施《中国制造2025》是要解决工业生产制造中的质量和效率问题。效率包括劳动生产效率、能源利用效率和资源利用效率等。中国实施《中国制造2025》选择了数字化、网络化和智能化作为突破口。这同样面临了一系列极具挑战的标准化问题。

1.极具挑战的智能制造标准化问题

任正非在论及互联网的作用时有句名言，也是大实话：“我们认为互联网并没有改变事物的本质。现在汽车首先必须是汽车，豆腐必须是豆腐。”。把这句话推广到智能制造领域，可以得出以下结论：在实现工业4.0和智能制造中，机械工程、工业工程和自动化工程的变革是其必要条件，信息工程技术和数字化技术在生产制造模式中的应用则是其充分条件，网络化技术是实现工业4.0和智能制造的唯一途径。信息技术为智能制造提供了充分的手段和实现的方法，但智能的内涵（包括智能赖以实现的架构、智能功能、智能算法等）还是要从制造过程和工艺中去提炼和开发。因此在构建智能制造综合标准化体系框架时，应充分考虑上述工程学科的相互关系，防止头重脚轻、以偏概全或重点倒置。

智能制造对跨不同领域的集成、跨多级分层结构边界的集成，以及对生命周期不同阶段的集成的要求，达到了空前的程度。因此，智能制造综合标准化体系的重点之一应该是建立上述方面无缝集成的标准。无缝集成涉及的基础标准有：通信接口标准、制定不同领域和不同行业的语义标准的指导规范、实现横向集成和垂直集成的指导标准等。这些方面国际标准和国外标准大都还处于开发或试验推广阶段，缺乏成熟的定论。

在传统上，制定工业标准常常是主要开发产品标准，而且国际工业标准化组织IEC在制定标准时，以安全性和兼容性为导向。但现在智能制造必须在系统的方法和面向应用的全球解决方案的基础上加以理解，并在此基础上开展标准化活动。为此，IEC作为制定国际工业标准的领头羊进行了深入的反思。IEC传达的信息在于，必须从系统入手，深入到部件，而不是像目前这样从独立的产品入手再逐渐进入系统。在有必要时，即在为新的系统标准做准备时，必须重新探讨和评估既有的产品标准体系是否需要修订或重新制定。解决方案要根据市场需求来确定，标准化的首要工作就是留意并提出市场相关的问题，以期理解并描绘系统所要求的解决方案，同时确定这些解决方案的哪些方面属于IEC的范畴，然后再邀请所有相关组织，共同制定出解决方案，并最终规定IEC范畴中对于这些解决方案所需的服务和产品的标准化要求。我国智能制造综合标准体系应学习这种思路和方法。

2.在应用案例基础上制定智能制造的应用标准

为了说明特定领域或特定行业开发和标准化的需要，可在现有系统范围的基础上通过“应用案例”来辨认其中具有在工业4.0发展阶段或智能制造对该行业或领域的特征要求。对所辨认的应用案例的实质性和代表性取得一致意见，具有决定性的重要意义。基于这个理由，在达到协商一致的标准化过程中应该开发、发掘和公布“应用案例”。

应用案例（Use Case）这个专有名词最早出现于软件工程学科，在通用建模语言UML中将其译为“用例”或“用况”。在软件工程中，用例是一种在开发新系统或者软件改造时捕获潜在需求的技术。每个用例提供了一个或多个场景，该场景揭示了系统是如何同最终用户或其他系统交互的，从而获得一个明确的业务目标。在制定智能制造标准化体系时，借鉴这一概念是十分有益的。

工业自动化一个重要的特征就是，通过努力使自动化的部件达到商业意义上的质量，以便尽可能多地覆盖和满足各类工业的要求。要达到这一点，一方面要求平衡不同工业门类对自动化部件要求的差异性，另一方面又必须通过调整或改变参数等措施满足客户的差异性要求。在硬件上，客户既希望这些自动化部件尽量具备军工产品质量的鲁棒性，又希望价格尽量便宜到消费品的水平。显然，在开发阶段要使这两者统一起来，通常是困难的。

在智能制造、智慧工厂和工业4.0中，集成是一大关键。在其发展探索的过程中，先在实践中采用合理综合、集成应用现有标准等方法，事实证明是可行、可信的途径。

在制定标准时，重视应用案例的目的就是要从应用案例的个案中发掘出共性的核心标准内容，同时又不失于可满足个性需求的适应性方法。借鉴工业自动化在长期实践中运用的开发硬件的思路和路径，在选择应用案例的时候，应该尽量考虑选择具有典型的通用意义，同时又能作为实现特定技术和特定产品的基础的案例。

图1-22给出了如何通过案例提升为标准的流程。首先需要收集相关案例，这些案例是一定数量的企业在探索智能制造的实践中已经有了实用的基础上加以筛选。然后对多个应用案例进行分析，根据其应用特征、应用行业及应用领域等进行分组构成集群，接着定义要求形成案例。从应用和技术细节的观点借助于案例、角色和数据进行抽象，抽象的过程必须依照参考架构模型。最后才有可能依据许多经过抽象的内容制定完整的标准。

图1-22 通过案例提升为标准的流程