我國(guó)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建研究
——以小家電行業(yè)為例

（中國(guó)計(jì)量大學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)院，杭州 310018）

1 引言

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新興技術(shù)的高速發(fā)展，為新一輪的工業(yè)革命帶來(lái)了新的發(fā)展思路和模式，更加高效和節(jié)能的智能生產(chǎn)方式將逐步成為全球制造業(yè)的主流。新的時(shí)代潮流和更有競(jìng)爭(zhēng)力的效率均促使著制造業(yè)企業(yè)調(diào)整結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)型升級(jí)。制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，因此推動(dòng)制造業(yè)整體與信息技術(shù)融合，鼓勵(lì)企業(yè)積極進(jìn)行相應(yīng)的改造升級(jí)就顯得尤為重要。為此，我國(guó)在2015年正式提出了制造業(yè)行動(dòng)綱領(lǐng)——《中國(guó)制造2025》，明確指出要把智能制造作為信息化與工業(yè)化深度融合的主攻方向。

從基礎(chǔ)技術(shù)的規(guī)范，到對(duì)各項(xiàng)資源的協(xié)調(diào)與分配，再到對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)模塊的統(tǒng)一和優(yōu)化，從傳統(tǒng)制造到智能制造的制造業(yè)發(fā)展歷程中，標(biāo)準(zhǔn)一直充當(dāng)著重要的角色。“智能制造，標(biāo)準(zhǔn)先行”，標(biāo)準(zhǔn)化工作是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要技術(shù)基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)體系的建立是實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵技術(shù)框架。[1]

作為近年來(lái)我國(guó)市場(chǎng)的消費(fèi)熱點(diǎn)，小家電在80、90 年代人群的生活中占據(jù)著重要地位。隨著市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，小家電的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日益完善，至今已經(jīng)形成了比較完善的產(chǎn)業(yè)鏈和具有良好生態(tài)的經(jīng)營(yíng)模式。然而，當(dāng)前我國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究相對(duì)落后，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的參與程度較低，小家電產(chǎn)業(yè)也不例外。因此，我國(guó)小家電行業(yè)許多重要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂、發(fā)布實(shí)施也較為被動(dòng)，技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)受制于人[2]。故而，以小家電行業(yè)為切入點(diǎn)對(duì)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行研究具有一定的意義。

2 智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系研究現(xiàn)狀

在新的時(shí)代背景下，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，各國(guó)通過(guò)制定、發(fā)布國(guó)家戰(zhàn)略，以鼓勵(lì)發(fā)展制造業(yè)新型生產(chǎn)方式。德國(guó)提出“工業(yè)4.0”，以期建立運(yùn)轉(zhuǎn)更高效靈活的智能制造生產(chǎn)模式；美國(guó)提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念，將虛擬網(wǎng)絡(luò)與實(shí)體連接，形成更具有效率的生產(chǎn)系統(tǒng)；歐洲實(shí)施“歐洲2020戰(zhàn)略”，旨在實(shí)現(xiàn)智能化的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，重點(diǎn)發(fā)展信息、節(jié)能、新能源和以智能為代表的先進(jìn)制造業(yè)等。在這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的制造業(yè)之爭(zhēng)中，智能制造是其中的重頭戲，沒(méi)有國(guó)家愿意自己在時(shí)代進(jìn)步的彎道中被超越、甩開(kāi)。

以世界工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)源地德國(guó)為例，約有全球2/3 的國(guó)際機(jī)械制造標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)（DIN）標(biāo)準(zhǔn)[3]。資料顯示，DIN 標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了機(jī)械、化工、汽車(chē)、服務(wù)業(yè)等所有產(chǎn)業(yè)門(mén)類(lèi)，超過(guò)3 萬(wàn)項(xiàng)，是“德國(guó)制造”的基礎(chǔ)，更是智能制造標(biāo)準(zhǔn)化體系建立的根本所在。德國(guó)現(xiàn)已初步建立了一些頂層標(biāo)準(zhǔn)，如產(chǎn)品生命周期管理標(biāo)準(zhǔn)IEC 62890，系統(tǒng)控制采用集成標(biāo)準(zhǔn)IEC 62264、批量控制標(biāo)準(zhǔn)IEC 61512 等，以便于今后在現(xiàn)有頂層標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定新標(biāo)準(zhǔn)，確保各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)與“工業(yè)4.0”的有效銜接，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)聯(lián)性[4]。

除此之外，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）于2016 年給出了智能制造生態(tài)系統(tǒng)的基本架構(gòu)；歐洲于2015 年宣布了“單一數(shù)字市場(chǎng)”戰(zhàn)略，在該戰(zhàn)略關(guān)注的“打造歐洲數(shù)字經(jīng)濟(jì)和數(shù)字社會(huì)”這一關(guān)鍵領(lǐng)域中，歐盟提出了包括標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的五個(gè)優(yōu)先行動(dòng)領(lǐng)域。

2.2 國(guó)內(nèi)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系研究現(xiàn)狀

我國(guó)在建立和推行智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系方面與國(guó)外幾乎同時(shí)起步。但由于國(guó)內(nèi)大小制造業(yè)企業(yè)發(fā)展不均、資源配置缺乏效率、環(huán)境污染日益嚴(yán)重等問(wèn)題，我國(guó)在建設(shè)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系這條路上，走的比其他國(guó)家更辛苦。近年來(lái)，隨著政策的支持和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，我國(guó)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)也逐步踏上正軌。

自我國(guó)于2015 年12 月印發(fā)《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2015 年版）》起，至2018 年4 月止，我國(guó)已發(fā)布70 余項(xiàng)智能制造國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[5]。該版指南中提出的智能制造參考架構(gòu)被納入IEC/SMB/SEG7（國(guó)際電工委員會(huì)/標(biāo)準(zhǔn)化管理局/智能制造系統(tǒng)評(píng)估組）發(fā)布的《智能制造架構(gòu)和模型研究報(bào)告》中。2018 年8 月，我國(guó)又按照產(chǎn)業(yè)發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)體系動(dòng)態(tài)更新的需求，發(fā)布了《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2018 年版）》（以下稱(chēng)“指南”）。同年10 月，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局局長(zhǎng)張茅在“2018 年世界標(biāo)準(zhǔn)日主題活動(dòng)”中表示，現(xiàn)有200 多項(xiàng)智能制造相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，正在為推廣第四工業(yè)革命成果，落實(shí)質(zhì)量強(qiáng)國(guó)、制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略發(fā)揮著重要作用[6]。

由此可見(jiàn)，我國(guó)智能制造標(biāo)準(zhǔn)制定速度較快、效率較高，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系的各項(xiàng)工作開(kāi)展有序，并且研究成果得到國(guó)際社會(huì)的認(rèn)可，能夠?yàn)橹悄苤圃鞓?biāo)準(zhǔn)體系后續(xù)的建立和完善環(huán)節(jié)奠定良好的基礎(chǔ)、提供切實(shí)的保障。

2.3 國(guó)內(nèi)外智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)對(duì)比

在國(guó)際上提出的智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系中，以美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）發(fā)布的《智能制造系統(tǒng)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系》，德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)（DIN）、德國(guó)電工委員會(huì)（DKE）及德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)（VDE）發(fā)布的德國(guó)工業(yè)4.0 標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，中國(guó)工業(yè)和信息化部及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委（MIIT&SAC）發(fā)布的《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》最具代表性和研究意義[7]。

NIST 給出的參考體系結(jié)構(gòu)[8]（如圖1）研究了四個(gè)維度：生產(chǎn)系統(tǒng)、產(chǎn)品、業(yè)務(wù)以及制造金字塔。工業(yè)4.0 參考體系結(jié)構(gòu)[9]（如圖2）研究了三個(gè)維度：層次結(jié)構(gòu)等級(jí)、生命周期與價(jià)值鏈、類(lèi)別。“指南”中智能制造系統(tǒng)架構(gòu)[1]（如圖3）研究了三個(gè)維度：系統(tǒng)層級(jí)、生命周期、智能特征。

圖1 美國(guó)智能制造生態(tài)系統(tǒng)基本概念

圖2 德國(guó)工業(yè)4.0 參考體系結(jié)構(gòu)基本概念

圖3 中國(guó)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系基本概念

將這三個(gè)國(guó)際上較有地位的智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系參考體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，NIST 提出的維度更多，更加具體和立體，各個(gè)維度意義較明確，便于解讀，對(duì)想要建立智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的企業(yè)而言有一定的參考價(jià)值；工業(yè)4.0 和“指南”提出的參考體系結(jié)構(gòu)也同樣具有參考價(jià)值，但存在一定的解讀門(mén)檻，且在各維度的交互程度上需要企業(yè)在實(shí)踐中進(jìn)行分析、規(guī)劃和調(diào)整。

3 我國(guó)小家電智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀及構(gòu)建研究

3.1 小家電智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)小家電行業(yè)現(xiàn)已從簡(jiǎn)單的裝配模式發(fā)展到了包含多個(gè)環(huán)節(jié)的較為健全的生產(chǎn)模式，在時(shí)代和消費(fèi)者的需求下，行業(yè)內(nèi)有眾多企業(yè)在小家電的智能制造方向進(jìn)行了探索。截至目前，我國(guó)已有共計(jì)近千項(xiàng)小家電相關(guān)、近兩千項(xiàng)小家電智能制造相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)原材料、結(jié)構(gòu)及外觀設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、售后等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了規(guī)定。盡管擁有眾多標(biāo)準(zhǔn)，但我國(guó)小家電行業(yè)內(nèi)尚未建立起完整的小家電智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系。

3.2 小家電智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建設(shè)想

由于小家電是日常生活所需，除相應(yīng)技術(shù)外，還應(yīng)當(dāng)關(guān)注安全性及售后服務(wù)。因此，根據(jù)“指南”給出的標(biāo)準(zhǔn)體系參考結(jié)構(gòu)，結(jié)合系統(tǒng)架構(gòu)各維度與智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)映射關(guān)系[1,10]（如圖4）及相關(guān)研究和思考，從基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、后臺(tái)支撐標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等方面構(gòu)建小家電的智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系（如圖5），可為相關(guān)企業(yè)或組織制定新的符合企業(yè)及行業(yè)環(huán)境的智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系提供幫助和參考。

圖4 智能制造系統(tǒng)架構(gòu)各維度與智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)映射

圖5 小家電智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系基本結(jié)構(gòu)

4 我國(guó)智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系存在的問(wèn)題

4.1 智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)用難

“指南”給出了詳細(xì)的參考結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)體系框架及兩者間的映射關(guān)系，但與國(guó)外的智能制造體系對(duì)比，仍存在一些問(wèn)題，比如在一些維度上的設(shè)定不夠科學(xué)合理，給出的維度存在交叉時(shí)無(wú)意義等現(xiàn)象。由于我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，企業(yè)數(shù)量眾多，規(guī)模大小不一，水平也參差不齊，因此建立起的標(biāo)準(zhǔn)體系可能并不適合所有企業(yè)的實(shí)際情況。且“指南”提出的參考結(jié)構(gòu)不夠具體清晰，不少概念較為模糊，不利于一些企業(yè)解讀和加以應(yīng)用。加之有些中小企業(yè)資金不足，不能在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更新改造或換代，從而無(wú)法滿足智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系中相關(guān)指標(biāo)的要求，這將可能削弱中小企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，不利于市場(chǎng)的良性發(fā)展。

4.2 智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系實(shí)例缺乏

對(duì)理論模型最好的詮釋是實(shí)例。“指南”中以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和工業(yè)機(jī)器人為例對(duì)參考模型進(jìn)行了解釋?zhuān)浞秶^顯局限，對(duì)于一個(gè)想要進(jìn)行全面轉(zhuǎn)型升級(jí)的制造業(yè)企業(yè)而言，這些例子仍然不夠具體和全面。需要一個(gè)具體的行業(yè)或者標(biāo)桿企業(yè)的智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系以供各企業(yè)參考，從而提升企業(yè)從生產(chǎn)到?jīng)Q策的各方面效率。

4.3 智能制造標(biāo)準(zhǔn)制修訂速度慢

智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系最終的落腳點(diǎn)仍然是標(biāo)準(zhǔn)，體系框架建立起來(lái)但是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行填充，終究是“空架子”，不能切實(shí)起到作用。作為時(shí)代熱點(diǎn)和制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)目標(biāo)，智能制造極其需要盡快建立起健全可行的標(biāo)準(zhǔn)體系，并及時(shí)制修訂智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于我國(guó)在標(biāo)準(zhǔn)化方面起步較晚，大量的標(biāo)準(zhǔn)亟需制定，但掌握制定標(biāo)準(zhǔn)的方法和理解相關(guān)技術(shù)內(nèi)涵的復(fù)合型人才少之又少，導(dǎo)致相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定更新速度較慢，在一定程度上影響了智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的完善進(jìn)度。

5 建議

5.1 挑選試點(diǎn)單位，充分征求意見(jiàn)

智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系基本建成時(shí)，相關(guān)單位和協(xié)會(huì)應(yīng)挑選各地具有代表性的、積極進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)的部分大中小企業(yè)作為試點(diǎn)單位，大力推廣應(yīng)用智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系并定期進(jìn)行反饋。試點(diǎn)期結(jié)束后，各地將大中小企業(yè)的意見(jiàn)進(jìn)行分類(lèi)，匯總后上報(bào)相關(guān)委員會(huì)，由其征求專(zhuān)家意見(jiàn)后進(jìn)行修訂，以確保智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系不是“空架子”，能夠落到實(shí)處，從而助力我國(guó)制造業(yè)各個(gè)規(guī)模企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

5.2 重視人才培養(yǎng)，促進(jìn)校企合作

鼓勵(lì)多所高校、研究機(jī)構(gòu)與制造業(yè)企業(yè)建立合作關(guān)系，企業(yè)提供實(shí)訓(xùn)崗位，高校、研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)研及分析，而各地標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)化研究院則應(yīng)充分發(fā)揮紐帶作用，協(xié)助并監(jiān)督關(guān)系的維系。多方發(fā)力，將產(chǎn)學(xué)研有機(jī)結(jié)合，推動(dòng)對(duì)新政策新標(biāo)準(zhǔn)的全面理解和人才培養(yǎng)進(jìn)程，為企業(yè)輸送大量的創(chuàng)新型、研究型、復(fù)合型人才，也為后續(xù)實(shí)行和定制適合企業(yè)自身的智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系提供充足力量。

6 結(jié)語(yǔ)

智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，可以強(qiáng)化各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)在各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)施，增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)企業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的整體支撐作用，培育發(fā)展柔性化、個(gè)性化、定制化的新型生產(chǎn)方式，為實(shí)現(xiàn)智能制造、高效生產(chǎn)保駕護(hù)航，有利于提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力以及產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的影響力，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)從“中國(guó)制造”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸袊?guó)智造”、從“制造大國(guó)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸圃鞆?qiáng)國(guó)”。