船舶標準數字化發展趨勢初探

關鍵詞：標準數字化，船舶標準，機器可讀，數字技術

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.013.002

0 引言

在當今全球經濟格局中，數字經濟已成為推動經濟增長的新引擎，深受國內外重視。隨著技術的飛速發展，數字經濟與實體經濟之間的界限日益模糊，兩者在產業鏈、國家質量基礎設施等多個層面深度交融，共同構筑起現代經濟的骨架。習近平總書記指出，要大力發展數字經濟，加快推進數字產業化、產業數字化，推動數字經濟和實體經濟深度融合。國際上，歐盟、德國、美國等發達國家和地區也在深化前沿技術與產業價值鏈、國家質量基礎設施等交融聯合，提升數字經濟時代的市場競爭力和全球領導力。

在數字經濟發展過程中，質量基礎設施擴建、產業價值鏈優化和企業造血能力提升離不開高質量的標準及有效實施。盡管以行業為壁壘的傳統標準化組織架構長期以來一直表現出良好的效果，但在當今迅猛發展的技術浪潮下，跨國界、跨地域、跨行業、跨部門、跨技術、跨領域的技術經濟融合與創新，傳統的標準體系已逐漸顯露出不適應現代經濟發展的局限性。數字經濟的蓬勃發展對標準提出了更高要求，不僅需要標準內容的更新，更需要標準制定與應用過程的數字化轉型，以提高標準的適應性、靈活性和互操作性。鑒于此，可以充分借助數字化技術福利，集思廣益、打破邊界，采用全新的結構和視角設計新式可融多模態標準形式，從服務支撐角度廣泛化與定制化滿足深度交融的數字經濟和實體經濟用標需求，促進雙循環發展[1]。

本文通過研究標準數字化現狀，立足船舶行業自身特點和數字化轉型需求，探究船舶標準數字化發展趨勢。

1 標準數字化現狀

在全球化的背景下，標準數字化已經成為國際間協同合作與競爭的關鍵領域，各國政府和研究機構正通過戰略性的布局、專門的組織機構、不斷的技術革新以及全面而嚴格的標準建設，來加速這一進程。

1.1 政策規劃

（1）國際標準化組織/國際電工委員會（ISO/IEC）ISO在《ISO 2030戰略》中將數字技術列為重點領域，針對ISO現狀制定了適配性SMART標準的發展路線圖，優先推進文本內容格式轉換為機器可讀格式的標準形式轉變。

IEC組織機構全線推進，理事局（CB）在IEC總體規劃實施方案（MPIP）中著重強調“機器可讀標準”目標，《I EC發展規劃（2017）》中明確指出要做好機器可用的新型數字標準對業務產生根本變革的準備，市場戰略局（MSB）發布《數字化轉型時代的挑戰》白皮書，此白皮書重點研究語義領域互操作性。

（2）歐洲標準化委員會（CEN）和歐洲電工委員會（CENELEC）

2017年，CEN/CENELEC發布了《數字化轉型戰略計劃》[2]，增強標準化體系對市場和技術創新的敏感性和迅捷性，利用標準數字化來滿足工業領域數字化的標準化需求。2021年《戰略（2030）》中提到標準業務要融入數字化解決方案，疏通客戶損益的標準堵點。同時，在《數字化轉型戰略計劃》已積極開展試點工作，重點關注“在線協同編制”“未來標準”等數字標準分支[3]。

（3）德國標準化學會（DIN）和德國電工委員會（DKE）

DIN/DKE發布了《德國標準化戰略（2017）》，由數字技術變革的伴生產品開源代碼啟發，在編制途徑、規范內容等多方面標準化中引入和使用開源技術[4]。

（4）美國

2019年，美國國家標準協會（A NSI）和行業廠商聯合推行ISO SMART（Standards MachineApplicable， Readable and Transferable）標準，將標準融入產品研發、生產制造、管理服務中，使得產品與標準效率提升雙贏。2019年，《國家人工智能研發戰略計劃》推廣用于語義信息表述的開放標準應用，構建與完善領域數字標準。ANSI在2020年報告中識別出ISO SMART標準在需求技術解決方案中的高技術效能，具有戰略重要性，瞄準標準內容的開發和使用推進實現數字化[5]。

（5）英國

2021年，《第四次工業革命標準行動計劃》充分挖掘標準潛在創新價值。對于提速標準數字化進程主要從三個方面開展，一是強化數字標準的代碼供應能力，二是系統革新標準訪問、反饋、監督全壽期的數字平臺，三是開發數字標準框架和頂層指南等[1]。

（6）俄羅斯

2019年，《俄羅斯標準化戰略（2019—2027）》中明確將國家標準以“機器可讀格式”呈現，開發支持標準文件編制、修訂和推廣以及在系統間交互的自動化集成系統平臺，數字文件達到聯邦信息庫中標準化文件總數的80%的水平。

（7）中國

2021年10月，印發《國家標準化發展綱要》，其目標之一就是“標準化水平大幅提升”，強調在統一平臺、標準格式方面的標準數字化程度不斷提高，促進標準化工作的數字化、網絡化和智能化發展[6]。

2021年12月，印發《“十四五”推動高質量發展的國家標準體系建設規劃》，著重關注國家標準多模態呈現形式和標準數字化信息支持系統[7]。

2022年1月，印發《“十四五”數字經濟發展規劃》，強調數據作為關鍵要素，強化數字基礎設施的構建，優化數字經濟的治理架構，同步推動數字產業化和產業數字化，致力于將數字技術與實體經濟的深層次融合作為核心路徑，為傳統產業的升級與新興產業模式的孕育提供動力，特別強調在標準化與數字技術融合方面的實踐[8]。

2023年3月，《關于進一步加強中央企業質量和標準化工作的指導意見》明確指出推進技術、專利和標準聯動創新，支持中央企業并行探索開展標準數字化應用與服務試錯[9]。

國家標準委田世宏主任在全國標準化工作會議的報告中強調，重點加速機讀標準研究和國家標準管理新模式探路，提倡加強標準數字化技術的研究，緊跟科技前沿趨勢，豐富標準化的理論基礎。標準的數字化轉型將成為標準化工作的關鍵領域之一[10]。

國家標準化管理委員會自2021年起連續發布年度標準化工作要點[11-14]，強調標準化管理和創新的重要性。2021年，提出深化標準化管理創新，開展機器可讀標準和數據庫標準試點，探索數字化下的新管理形式和機制，加強前沿技術研究。2022年，著重改革創新，持續開展機器可讀標準業務工作，探索數字化下的新管理形式和機制。2023年，強調深化改革創新，推進標準數字化體系建設，加強基礎標準制定和數字化路線圖研究，以及關鍵領域的數字化應用試點。2024年，繼續推進標準數字化研究和試點工作。

1.2 標準化組織

2018年，ISO組建ISO機器可讀標準戰略顧問組（SAG-MRS），其主要職責一是制定機器可讀標準的發展路徑圖與行動指南，二是啟動有關用例、業務模式和支撐技術的標準數字化項目[15]。

2018年，IEC成立數字化轉型戰略小組（SG12）[1]，于2021年重啟SG12，負責界定IEC數字化及標準數字化的范疇，研究標準化工作的現代化數字技術應用途徑，提供轉型和系統方法專家知識和咨詢服務，識別標準業務的新興趨勢、技術和實踐的潛在應用，提供討論及協作平臺。

德國的三元決策治理結構是標準數字化頂層規劃中非常新型的組織架構，由標準化委員會、實驗室網絡、工業4.0平臺組成，利用前沿計算機技術串聯標準知識、產品價值、施用模式，打通全鏈條落地。

2022年11月，獲批成立全國標準數字化標準化工作組（SAC/SWG 29），主要負責國家標準的制修訂工作，包含了標準數字化基礎通用、建模與實現共性技術、應用技術等領域。此外，還設有機器可讀標準國際合作組，負責與ISO、IEC等國際標準組織進行標準數字化研究合作與技術交流[16]。

除了直接參與標準數字化的工作組外，多個技術委員會也在開展與標準數字化相關的研究。例如，ISO/TC 37語言與術語技術委員會專注于術語和語言資源的標準制定，國內的SAC/TC 4、SAC/TC28、SAC/TC 389、SAC/TC 527等技術委員會，也在內容加工、信息技術、圖書館和新聞出版等領域推進相關標準化工作。

1.3 標準化技術

ISO標準數字化轉型開展的技術研究包括識別SMART標準先行試點項目，發起了IEC/ISO SMART計劃。其中SMART標準試點項目包括空間位置字典、腳本格式轉換、日期平臺編碼、標準本體、產品庫等，為用戶和機器提供精確、及時的定制內容，在產品和服務生命周期內無縫集成SMART標準，實現開發生命周期內流程自動化。

2022年，ISO和IEC雙方發起了IEC/ISO SMART計劃，對機器可讀標準的應用場景進行充分地研究探討，重點瞄準其商業運營模式、典型應用案例、規范合格評估和目標用戶溝通等，按照SMART標準等級在標準研制、應用服務上豐富標準承載形式，體現在開發在線標準制定平臺（OSD）、統一應用程序編程接口（HAPI）上。

CEN/CENELEC在《數字化轉型戰略計劃》指導下開展“在線協同標準編制”平臺、“未來標準”等方面試點。前者圍繞“在線協作寫作”平臺展開，多方聯合，提供高端定制化的標準編制環境；后者支持使用XML對標準文本進行解構重組，達到機器可讀層級。

德國標準化組織機構在《標準化2020計劃》部署了數字孿生、在線標準化、內容管理系統、翻譯管理四大專項子計劃。為推進國家標準數字化平臺，德國發起“數字標準倡議IDiS”，為設計和實施數字標準愿景提供信息、資源、技術支持，當下該倡議已描述11個案例，這些案例起到應用標準的良好示范。另外，德國開展人工智能引入標準試點研究，通過運用自然語言處理（NLP）方法，開發出一個面向標準領域的語言模型，該模型以DIN和VDE標準為訓練素材，通過深度學習掌握了對技術語言的理解能力。

2020年，英國開發了名為BSI Flex的新型標準，具有敏捷編制、迅速更迭、提供開放咨詢、及時響應市場等新型數字標準特征。BSI Flex是一套基于特定規則的在線標準制定方法，具備高級標準編制技巧，以該路徑編制的標準即為BSI Flex標準。

國際船舶行業國際海事組織（I M O，T h eInternational Maritime Organization）授權實施海事單一窗口（MSW，Maritime Single Window）系統，以簡化船舶、港口和政府機構之間的信息交流。數字集裝箱航運協會（DCSA，Digital Container ShippingAssociation）正與國際集裝箱航運業的多方利益相關者合作，開發數字標準，以實現統一的詞匯、通用的流程和基于API的接口。

國內中國標準化研究院國家標準館，基于國內外標準資源儲備和語義識別處理技術，研發中外標準內容指標比對系統，另外起草了標準數字化的基礎性標準規范GB/T 22373—2021《標準文獻元數據》。航空行業結合知識圖譜，在現有的航空裝備標準資源基礎上，建立起一套通用規則知識抽取范式、標準本體模型及數字化應用平臺，構建了高質量的航空裝備標準領域知識圖譜。在工業自動化領域，機械工業標準化研究機構開發了智能工廠關于虛擬模型與數字化交付相關標準的試驗驗證平臺。中國電子技術標準化研究院在標準制定、系統規劃、平臺建設上全面推進，對我國電子信息領域行業標準、行業軍用標準開展文本結構化處理工作[17]。

1.4 標準應用

目前，眾多國家、組織、行業仍然在持續探索標準數字化的應用場景，成熟、全面、通用的應用模式還未下定論。總體而言，標準數字化的應用研究主要分為兩個方向。

（1）自上而下，通用化趨向特異化

通用技術層面的研究與實踐是標準行業整體推進數字化轉型的必備基礎，如標準文本內容抽取、標識、鏈接、外觸等，在此基礎上，與大模型專業化思路相近，通過結合特定行業知識和應用特征進行適配化升級改進。但此類研究仍然沒有系統全流程的成熟經驗參考，要實現覆蓋標準全壽期、滿足不同行業用標需求，需要大量的用標場景調研、凝練和抽象，研究復雜性和難度極大。這也造成了開展相關研究工作的學者和機構較少的現象，轉而更多的集中在自然語言處理、知識圖譜、人工智能等片面性、基礎性的技術領域。

（2）自下而上，個性化歸納體系化

近來，大部分的標準數字化研究與實踐都在各自的業務領域和行業周旋，如創建產品參數識別庫、單一產研環節自動化檢驗等，但行業多方位廣泛應用存在著硬性問題：方法技術路線通用性不強，缺少統一范式，一旦細分場景標準數字化模式成熟，就面臨著統標統徑技術難度大、問題抽象、經驗難提煉；另一方面，大部分試點應用主要是對標準文本、表格、公式、模型等特定內容提供對標的數字化革新，服務內容和范圍局限性明顯，服務方式相對單一；再者，標準行業內各奔東西，數據方法可共享但不可復現，方法論較多[1]。

2 標準數字化內涵

標準數字化是指利用人工智能、知識圖譜、大模型等前沿數字化技術對標準本身及其全壽期進行改造激活，使標準脈絡和知識能夠被數字智能設備識別、傳輸和處理。其優勢在于實現標準內容的智能化應用、精準化推送、敏捷化服務。目前國內外廣泛認可并采用ISO SMART標準理論定義，即在無人員參與前提下實現蘊含知識可被機器讀取、使用、理解、解析的標準[18]。2019年，ISO根據標準機器可讀能力劃分為5個層次[1，19]，分別是：紙質格式、數字文檔、機器可讀文檔、機器可讀和可執行內容、機器可解釋內容，到2021年，德國DIN/DKE擴充了機器可讀標準的分級模型，增添Level 5機器可控內容，至此機器可讀標準級別共六級，如圖1所示，其中level 3～level 5被認為是SMART標準。

船舶標準數字化分為船舶標準本身數字化和船舶標準化過程數字化兩大方面。船舶標準本身數字化是指船舶標準知識表達方式的變革，打破傳統的文檔承載形式，以適應數字化用標場景的模型、算法、代碼等多種數據形態呈現，可被機器設備自主讀取、自行處理、自發運行、無人干預調用等。船舶標準化過程數字化是指標準研制與應用模式的數字化轉型，標準研制流程實現“眾創共享”，平臺分布式標準版本控制和開源標準管理，標準應用實現“所想即所得”，標準知識以多種數字化、便捷形式呈現在用戶手邊。船舶標準本身數字化是標準化過程數字化的基石，構筑了過程數字化的核心內容；標準過程數字化激發、引領標準本身數字化多模態表達的深化與優化，兩者相輔相成、協同進化，共同促進船舶標準化專業向更加智能化、高效化方向發展[20]。

3 船舶標準數字化現狀

3.1 船舶行業特點

船舶行業產品在生產、管理、使用等方面具有顯著特點。

（1）生產方面：船舶產品采用單件小批量的研制模式，個體差異大，同一系列船舶技術狀態多樣；船舶制造無原型樣機，總裝建造要求一次成功；總體設計與設備研制同步開展，生產設計與建造同時進行，高度并行。

（2）管理方面：船舶產品是超巨復雜系統，具有百萬級別甚至千萬級別數量的零部件。

（3）使用方面：船舶產品生命周期長，其研制周期跨度近10年之久，服役周期更長達30～40年；生命周期內通常會歷經多次改裝，全生命周期技術狀況管控與過程跟蹤要求高。

3.2 船舶標準數字化需求

3.2.1 標準化工作模式

（1）標準研制方法：現階段標準的研制依賴人工操作，容易出現質量波動。可為標準編制人員構建一個覆蓋準備階段到發布階段全生命周期的標準協作開發環境，此環境應支持標準可以導出為機器可讀的XML格式或人類友好的Word格式，實現智能化編制的同時提高了標準編制的精確性。

（2）標準管理工具：標準全流程周期中產生了大量的過程資料與數據，這些信息尚不能合理采集、精確分類、存儲和使用。標準數字化可運用數字化技術增強標準從立項、研究、制定到發布、實施，再到復審、廢止的全生命周期的管控能力，并通過建立標準數字化平臺，將各階段寶貴數據充分利用[21]。

3.2.2 標準知識承載形式

當前，船舶行業標準尚處于傳統的紙質或PDF等電子格式初級階段，即對應著圖1中的Level 0和Level 1，標準格式拘泥于這兩種，系列標準成孤島存在，相似規范未統一協調[21]，為盡快提升機器可讀水平至下一層級，標準知識承載形式的升級需要兩條線并行開展，一方面，數字標準因其對數字化技術的強兼容、高更迭，整體架構需要表達得更加直觀、詳實，而XML、JSON等結構化標記語言可匹配此需求；另一方面，標準全生命周期流程中同樣承載著標準知識，標準的立項計劃、起草修編、征求意見、會簽審核批準、出版歸檔、貫徹宣貫均需要創新模式，接納數字化工具、系統的接入。

3.2.3 與業務融合方式

目前船舶行業標準缺少有效的手段融入船舶產品全壽期，開展的標準數字化業務較少，仍然以標準實施系統研發為主要方向。實現數字化標準的應用，可以考慮與船舶工業軟件、智能化生產設備、企業管理系統等業務相融合。通過為標準數字化服務建立互操作的接口，確保標準數據與各生產環節相關系統能夠有效交互。同時，可以根據產品特點和生產、服務流程開發專屬平臺系統，為標準數字化服務的廣泛應用打下堅實基礎。

3.3 船舶標準數字化探索

近年來，船舶標準化研究中心積極探索標準的數字化應用模式，研發了以下原型系統。

（1）基于標準知識圖譜的對話系統。該對話系統主要由兩大部分構成，一是支撐數據，即總結提煉標準文本內容而形成的船舶行業標準知識圖譜，二是對話算法，即對話系統的邏輯架構及代碼程序。原型系統界面如圖2所示。

（2）標準體系可視化三維模型。如圖3所示，該模型左側為標準體系結構樹信息，右側為單個部件的標準關聯信息，并以餅圖形式展示其類別分布，便于研發人員直觀理解標準體系和具體領域標準。

（3）智能船廠仿真與規劃設計研究。圖4所示的智能船廠管子加工生產線模型，可以統計兩組管子加工生產線的工作效率、設備利用率以及緩沖區情況，為產線生產方式的完善與優化提供基礎的支撐數據。

4 船舶標準數字化發展趨勢

4.1 標準化研究

（1）在數字化環境中，標準化基礎概念、原理及方法的研究

為了與機器實現交互，標準內容在結構、表達形式、引用參考、格式乃至語義邏輯上，都需要貼合數字化需求，那么傳統的自然語言描述就不再是單一的承載形式，機器可讀的代碼、功能模塊接口、可兼容程序以及立體化軟件等標準知識載體將在具體需求面前得以開發。

（2）數字化技術與標準全壽命周期的融合研究

1）標準形式方面，凌亂到秩序，多態至通用，自由格式向結構化，標準形態的歸一化轉變奠定了標準數據基礎；

2）標準制定方面，倡導標準研制的過程體系化且具備系統性，從逐項、逐步研制轉向整體、并行研制；

3）標準宣貫和實施方面，由H2H到H2M再到M2M，人工依賴程度逐漸降低，數字標準所蘊含的標準知識將轉換為標準智識，并嵌入到用標場景中，人員將僅負責機器可讀標準前期研制監管與過程監控調試，宣貫培訓也將結合具體業務場景視情開展。

4.2 標準應用模式

隨著標準知識承載形式的改變，標準內容將下沉到使用一線，以軟件、工具、插件、模型、代碼等形式，融入到現有的產品、系統和服務中。例如，船舶工業軟件中的模型庫、標準符合性檢查插件，船舶零件管理系統中的管理程序等。

4.3 標準業務創新

標準知識結合人工智能算法，創造全新的產品研制、科研業務模式。例如船舶產品典型設計參數優化、船舶產品零部件選型等方面，均可以在優化算法的框架下，基于代碼化的標準知識，實現邊界條件下的船舶產品輔助設計，從根本上改變標準服務模式。

5 建議

船舶標準數字化是一項長期的工作，涉及國內外政策、技術、法律法規、行業應用等各個領域，且標準作為技術基礎，其數字化轉型對所有行業來說是革新式甚至顛覆性的轉變，推進難度極大。因此標準數字化的推進需要各行各業標準化機構結合本行業特色，一方面標準通用性的數字化，另一方面行業特性標準數字化。結合當下國內外對標準數字化的研究與實踐，對于船舶行業，建議船舶標準數字化從以下幾個方面開展工作：

（1）頂層布局與戰略謀劃。加快制定船舶標準數字化發展頂層規劃和路線圖，將標準數字化理念、技術、任務等要素在工程、項目中全面布局，以船舶業內特色平臺統籌開展產品模型庫、標準符合性驗證等成果應用，將標準所承載的“智識”立體便捷推送給一線設計人員，使標準所想即所得，所見即能用，同步先進水平，獲取先發優勢，避免適應性成本。

（2）人才建設與精準引進。標準數字化不僅需要深入理解多學科理論并能將其交叉融合，還要求在前沿技術研發應用方面具備創新能力，同時對傳統標準業務模式有深刻理解和掌握，且熟悉船舶行業業務模式與需求，這就要求統籌培養交叉學科復合型人才，精準引進、重點招聘具備人工智能、知識圖譜等先進數字化技術應用的人才，提供流動保障。

（3）剖析現狀與挖掘痛點。前沿先進計算機技術的研發將由專業人士推進，而船舶行業內標準人員則需要深挖標準數字化現狀、摸清底數，理清船舶全壽期業務場景對標準數字化的實際需求，并結合智能化、數字化設備應用前沿，推動船舶行業全面數字化轉型。

（4）遴選試點與經驗推廣。船舶標準數字化的范圍覆蓋面大，全盤嵌入產品研制流程不現實且不具備條件，因此模塊化推進，以船舶產品研制周期環節分支、工具功能模塊、環境能力布局為導線，遴選船舶標準數字化應用試點，開發統一服務平臺工具，穩扎穩打，大幅提升標準使用效能。

6 結語

船舶標準數字化轉型已經成為數字化發展的必然趨勢，也是未來標準化工作的走向。船舶行業的標準數字化發展還處于起步階段，還需要加快腳步，適應全球標準數字化進程。相信隨著全球數字化工作的推進和現代技術的提高，船舶標準化工作會取得跨越式發展，船舶標準將在智能船舶以及智能航運中發揮出更大的作用。

作者簡介

楊玉婷，本科，工程師，研究方向為船舶標準化。

王明皓，通信作者，碩士研究生，助理工程師，研究方向為船舶標準數字化。

胡杰鑫，博士，高級工程師，研究方向為標準數字驗證、船舶標準化理論研究。

陳家賓，碩士研究生，高級工程師，研究方向為船舶標準化與開發。

趙鑫，碩士研究生，高級工程師，研究方向為船舶標準與業務數字化。

金建海，碩士研究生，高級工程師，研究方向為船舶標準化。

（責任編輯：袁文靜）