第6章
物联网与智能制造标准化现状与需求

6.1　国内外标准化现状

1. 国内外智能制造标准化发展现状

德国工业4.0在德国工程院、弗劳恩霍夫协会等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手支持，在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出并逐步上升为国家战略。其目的是提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。德国工业4.0的核心内容可以总结为：建设一个网络（信息物理系统）、研究两大主题（智能工厂、智能生产）、实现三大集成（纵向集成、横向集成与端到端集成）、推进三大转变（生产由集中向分散转变、产品由趋同向个性转变、用户由部分参与向全程参与转变）。

2013年9月，德国发布的《实施“工业4.0”战略建议书》中识别出了实现工业4.0的8个优先行动领域，第一个就是开展标准化工作。2013年12月，德国电气电子和信息技术协会与德国电工委员会联合发布《德国“工业4.0”标准化路线图》，明确了参考架构模型、用例、基础、非功能属性、技术系统和流程的参考模型、仪器和控制功能的参考模型技术及组织流程的参考模型、人类在工业4.0中的功能和角色的参考模型、开发流程和指标、工程、标准库、技术和解决方案12个重点方向，并提出了具体标准化建议。

美国“工业互联网”的目标是在产品生命周期的整个价值链中将人、数据和机器连接起来，形成开放的全球化工业网络。实施的方式是通过通信、控制和计算技术的交叉应用，建造一个信息物理系统，促进物理系统和数字系统的融合。2014年4月，美国工业互联网联盟成立，该联盟的目标是制定通用标准，打破技术壁垒，实现不同厂商设备之间的数据共享。该联盟已经开始起草工业互联网参考体系结构，定义工业互联网的功能域、技术及标准，同时着手开发用例和测试床，助力软、硬件厂商开发与工业互联网兼容的产品，实现企业、云计算系统、计算机、网络、仪表、传感器等不同类型的物理实体互连，提升工业生产效率。

2011年6月，国际电工委员会成立了IEC/TC65 WG16数字工厂标准制定工作组，专门从事数字工厂技术研究和标准制定。数字工厂描述了包括基本元素、自动化资产及其行为和关系的工厂通用模型。存储在数字工厂数据库中的相关信息代表了数字工厂的各个方面。该信息可在整个工厂生命周期中使用。

随后IEC又陆续成立了一系列专门工作组，包括IEC/SB/SG8工业4.0战略研究组和IEC/MSB“未来工厂”白皮书项目组等，开展智能制造/工业4.0相关的战略研究体系构建和技术标准研制。

针对国外的标准化现状，当前，我国制造业已建成了门类齐全、独立完整的产业体系，规模跃居世界第一。然而，与世界先进水平相比，我国制造业仍然大而不强，在自主创新能力、资源利用效率、信息化程度、质量效益等方面差距明显，转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。在新一轮科技革命和产业革命与我国加快转变经济发展方式形成历史性交会的战略机遇期，以智能制造为主攻方向，推进我国信息化和工业化深度融合，成为实施制造强国战略的必然选择。

2015年3月9日，工信部印发了《2015年智能制造试点示范专项行动实施方案》，决定自2015年启动实施智能制造试点示范专项行动。明确要坚持立足国情、统筹规划、分类施策、分步实施的方针，以企业为主体、市场为导向、应用为切入点，分类开展并持续推进流程制造、离散制造、智能装备和产品、智能制造新业态、新模式、智能化管理、智能服务等方面试点示范。通过试点示范使关键智能部件、装备和系统自主化能力大幅提升，产品、生产过程、管理、服务等智能化水平显著提高，智能制造标准化体系初步建立，智能制造体系和公共服务平台初步成形。

对比中、德、美三国可以看出，德国基于其强大的工业基础，自下而上积极推动工业4.0战略，希望通过新一代信息技术在制造业中的应用，保证其制造业的优势地位；而美国则基于其领先的互联网创新能力，强调软件、网络和数据，注重互联互通和互操作，自上而下打造工业互联网，期望重新夺回制造业霸主地位。

而我国工业正处于由大变强、转型升级的关键时期，不同规模、行业和区域的企业水平差异巨大，应基于我国工业的实际情况，借鉴别国经验，制定出适合我国国情的标准化战略。德国和美国对我国的启示可以归纳如下。

① 各国均瞄准广泛互联的工业网络、贯穿产品全生命周期的信息数据链和具备感知、控制与联网功能的智能装备等重点技术领域。

② 各国均注重结合本国优势，战略重点略有差异又相互学习借鉴。美国近期的行动更加注重对“硬制造”的部署，德国也更加关注互联网所带来的产业生态系统和新模式。

③ 各国均强调建立创新基础设施，推动统一标准的制定，为智能制造的发展提供保障。

2. 智能制造国内外相关标准化组织

智能制造相关国际标准化组织如下。

（1）ISO/IEC JTC1

国际标准化组织/国际电工委员会的第一联合技术委员会（ISO/IEC JTC1）是在原ISO/TC97（信息技术委员会）、IEC/TC47/SC47B（微处理机分委员会）和IEC/TC83（信息技术设备）的基础上，于1987年合并组建而成的。ISO/IEC JTC1主要从事信息技术领域的标准化，具体包括系统和工具的规范、设计和开发，涉及信息的采集、表示、处理、安全、传送、交换、显示、管理、组织、存储和检索等内容的国际标准化工作。

在ISO/IEC JTC1从事标准化工作中，WG7（传感器网络）、WG10（物联网）、WG8（信息技术治理）、SC2（编码字符集）、SC6（系统间远程通信和信息交换）、SC7（软件和系统工程）、SC17（卡和身份识别）、SC22（编程语言及其环境和系统软件接口）、SC23（用于信息交流和存储的数字存储媒体）、SC24（计算机图形、图像处理和环境数据表达）、SC25（信息技术设备互联）、SC27（信息安全技术）、SC28（办公设备）、SC29（音频图片多媒体和超媒体信息编码）、SC31（自动识别和数据捕捉技术）、SC32（数据管理和交换）、SC34（文件说明和处理语言）、SC35（用户接口）、SC36（用于学习教育和培训的信息技术）、SC37（生物特征识别）、SC38（分布式应用平台和服务）和SC39（信息技术可持续发展）子领域的标准化工作和智能制造标准化工作密切相关。

（2）IEC/TC 65

国际电工委员会（IEC）成立于1906年，负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。IEC/TC 65（工业过程测量、控制和自动化）技术委员会主要从事工业过程测量控制和自动化方面的国际标准化工作，具体包括SC65A（系统方面）、SC65B（测量和控制设备）、SC65C（工业网络）和SC65E（企业系统中的设备与集成）4个分技术委员会。下设TC65/WG10（工业信息安全）、WG16（数字工厂）、WG17（工业和智能电网接口）、WG19（全生命周期管理）、SC65A/MT 61508（功能安全）、SC65B/WG7（可编程控制系统）、SC65C/MT9（现场总线）、WG16（工业无线）、SC65E/WG2（产品特性与分类）、WG4（现场设备接口）、JWG5（企业控制）等智能制造相关工作组。

（3）ISO/TC 184

国际标准组织（ISO）成立于1946年，其涵盖的标准化内容涉及广泛，从基础的紧固件、轴承各种原材料到半成品和成品，其技术领域涉及信息技术、交通运输、农业、保健和环境等，TC 184是其下属的第184个技术委员会，主要从事工业自动化系统和集成技术标准化，具体包括SC1（物理控制设备）、SC2（机器人与机器人装备）、SC4（工业数据）和SC5（企业系统和自动化应用的互操作集成和体系结构）4个分技术委员会。

（4）IEC/TC56

1965年国际电工委员会（IEC）根据可靠性技术和标准化发展的需要，成立一个名为“电子元件和设备可靠性”的技术委员会（即TC56），1991年改名为“可信性”技术委员会。IEC/TC56可信性技术委员会下设4个工作组（Working Group），分别为可信性名词术语工作组（WG1）、可信性技术工作组（WG2）、可信性管理工作组（WG3）和系统与软件可信性工作组（WG4）。主要面向元器件、设备、软件和系统装备等电工电子产品开展可信性管理、系统可信性、可靠性与可用性、可恢复性、维修性、维修保障和安全风险分析等相关领域国际标准的制定工作。

（5）IEC/ACSEC

IEC/ACSEC（信息安全咨询委员会）是在德国国家委员会倡议下由IEC于2015年3月正式成立的，主要开展包括智能制造在内的信息安全、数据隐私保护等国际标准化工作，向IEC/SMB（标准化管理局）提供标准制定建议，指导IEC下设的TC和SC的信息安全标准制定工作，提供IEC和其他国际标准化组织关于信息安全领域的协调渠道。目前，IEC/ACSEC成员国包括中国、德国、美国、日本、韩国、英国、法国、荷兰、西班牙、巴西。主席单位为德国，秘书处设在IEC中央办公室。

（6）ISO/IEC JTC1智能机器特别工作组

2014年4月，ISO/IEC JTC1成立了智能机器特别工作组，其在虚拟个人助理、智能顾问和先进的全球工业系统3个领域开展标准化预研工作。

（7）IEC/SMB SG8和IEC/MSB

IEC在2014年8月成立了IEC/SMB（标准管理局）SG8“工业4.0智能制造战略工作组”，旨在开展工业4.0路线图规划、推动相关标准体系的研究和关键技术标准制定等工作。此外，IEC/MSB（市场战略局）还启动了“未来工厂”白皮书项目。

（8）DKE

德国电工电子与信息技术标准化委员会（DKE）成立于1970年，是德国工业4.0标准化的主要推动力量，将从参考体系结构、用例、术语与模型、非功能属性、人机交互技术、开发流程、技术流程、服务流程等12个重点方向开展德国工业4.0的标准化研究工作。

（9）IEEE

美国电气与电子工程师协会（IEEE）是一个国际性的电子技术与信息科学工程师协会，致力于电气、电子、计算机工程和与科学有关领域的开发和研究。IEEE被国际标准化组织授权为可以制定标准的组织，标准制定的内容有电气与电子设备、试验方法、元器件、符号、定义及测试方法等。

（10）ETSI

欧洲电信标准化协会（ETSI）是由欧共体委员会于1988年批准建立的一个非营利的电信标准化组织，其标准化领域主要是电信业，并涉及与其他组织合作的信息及广播技术领域。其下设技术委员会包括环境工程技术委员会、无线及电磁兼容技术委员会、播送联合技术委员会等13个技术委员会。ETSI作为一个被CEN（欧洲标准化协会）和CEPT（欧洲邮电主管部门会议）认可的电信标准协会，其制定的推荐性标准常被欧共体作为欧洲法规的技术基础而采用。

（11）其他联盟标准组织

除上述介绍的标准化组织之外，与智能制造相关的联盟标准组织如下。

万维网联盟（W3C）：创建于1994年，是Web技术领域最具权威和影响力的国际中立性技术标准机构，从事Web规范、Web通信协议（如HTML和XHTML）及其他构建模块标准化工作。

结构化信息标准促进组织（OASIS）：一个推进电子商务标准的发展、融合与采纳的非营利国际化组织，主要业务范围包括Web服务标准、面向安全和电子商务的标准，以及针对公众领域和特定应用市场的标准等。

对象管理组织（OMG）：一个致力于建立对程序、系统和业务流程的建模标准，以及基于模型标准研究的国际协会。

工业互联网联盟（IIC）：2014年3月，由AT&T、思科、通用、IBM和Intel成立了工业互联网联盟（IIC），其任务是协调广泛的生态系统，使用公共的体系结构、互操作性和开放的标准，并以提供开放式论坛平台等方式鼓励创新。

智能制造相关国内标准化组织如下。

（1）全国信息技术标准化技术委员会

全国信息技术标准化技术委员会（TC28）是在国家标准化管理委员会和工业和信息化部共同领导下，从事全国信息技术领域标准化工作的技术组织，负责对ISO/IEC JTC1（信息技术第一联合技术委员会）国际归口工作。TC28目前下设22个分技术委员会和18个工作组，与智能制造标准化工作密切相关的有“传感器网络”“物联网”“编码字符集”“系统间远程通信和信息交换”“信息技术设备互联”“软件和系统工程”“卡和身份识别”“计算机图形、图像处理和环境数据表达”“音频、图片、多媒体和超媒体信息编码”“自动识别和数据采集技术”“数据管理和交换”“文件说明和处理语言”“用户接口”“生物特征识别”“分布式应用平台和服务”“信息技术可持续发展”“信息技术服务”等分技术委员会或工作组。

（2）全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会

全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（TC124）受国家标准化管理委员会委托，从事工业过程测量控制及自动化领域国家标准和行业标准的制定工作，是国际电工委员会IEC/TC65（工业过程测量控制和自动化）和ISO/TC30（封闭管道中流体流量的测量）的国内对口单位。TC124目前下设10个分委会，分别是SC1（温度、流量、机械量、物位、显示仪表、执行器和结构装置）、SC2（控制仪表及装置、工业控制计算机系统）、SC3（压力仪表）、SC4［工业通信（现场总线）及系统］、SC5（可编程序控制器及系统）、SC6（分析仪器分委会）、SC7（工业在线校准方法）、SC8（智能记录仪表）、SC9（石油产品检测仪器）和SC10（系统及功能安全）。

（3）全国自动化系统与集成标准化技术委员会

全国自动化系统与集成标准化技术委员会（TC159）是由国家质检总局、国家标准化管理委员会领导的全国性标准化技术工作组织，与国际标准化组织ISO/TC184“自动化系统与集成”对口。TC159目前下设4个分技术委员会，分别是SC1（物理设备控制）、SC2（机器人与机器人装备）、SC3（工业数据）和SC4（体系结构、通信和集成框架）。

（4）全国信息安全标准化技术委员会

全国信息安全标准化技术委员会（TC260）是由国家标准化管理委员会领导下的全国性标准化技术工作组织，与ISO/IEC/JTC1 SC27对口，从事信息安全标准化工作的技术工作组织。TC260负责组织开展国内信息安全有关的标准化技术工作，其主要工作范围包括安全技术、安全机制、安全服务、安全管理、安全评估等领域的标准化工作。

（5）全国通信标准化技术委员会

全国通信标准化技术委员会（TC485）由国家标准化管理委员会批准成立，TC485主要负责通信网络、系统和设备的性能要求、通信基本协议和相关测试方法等领域的标准化工作。

（6）全国电工电子产品可靠性与维修性标准化技术委员会

全国电工电子产品可靠性与维修性标准化技术委员会（TC24，以下简称可标委）组建于1982年，是我国对口国际电工委员会可信性标准化技术委员会（IEC/TC56）的专业标准化技术组织。可标委负责全国电工电子产品可靠性与维修性标准化的技术归口工作，面向元器件、设备、软件和系统装备等电工电子产品，承担可信性管理、系统可信性、可靠性与可用性、可恢复性、维修性、维修保障和安全风险分析等相关共性技术基础专业领域的全国标准化技术工作，是上述领域的共性基础标委会，由国家标准化管理委员会与工业和信息化部共同领导和管理。

（7）全国技术产品文件标准化技术委员会

全国技术产品文件标准化技术委员会（TC146）是由国家质检总局、国家标准化管理委员会领导的全国性标准化技术工作组织，对口国际标准化组织ISO/TC10“技术产品文件”。TC146主要负责与制造业有关技术产品文件及相关文件管理的标准化研究，其长期致力于产品数字化定义、数字样机构建、数字化工艺、数字化设计与仿真等与智能制造密切相关的标准化工作。TC146所在单位还承担了ISO/TC10/SC6机械工程文件分技术委员会主席和秘书处工作，在紧跟本领域国际标准化最新动态的同时，积极推动以我国技术标准为主体的机械工程文件国际标准体系的实施，组织制定了《机械产品数字样机通用要求》等多项国际标准，实质性参与了《数字化产品数据通则》等多项国际标准研制工作。

3. 已发布、制定中的智能制造标准

目前，国内外已发布、制定中的智能制造标准如表6.1所示。