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智能制造相关概念之国际标准术语定义
类别:标准规范  日期:2021-2-22  来源:  点击率:69348  打印 关闭



作者:汪烁 刘丹 方毅芳

 

近年来,随着智能制造等领域研究的不断深入,各种新技术、新概念层出不穷。很多概念随机构不同而变化,缺乏术语标准化,难以进行地区或国家间的比较,阻碍了国内外技术的交流和发展。就权威性、先进性和共识性而言,国际标准应是研究和使用术语和定义的最重要依据。为凝聚行业共识,本文详细梳理了国际标准中智能制造相关概念的中英文术语和定义。
 

 

 

1 概述

术语(terminology一词在ISO 10872019《术语工作和术语科学 词汇》中定义为:属于某一领域或某一主题的名称和概念。[1]国际电工委员会(IEC)电工术语技术委员会(TC1)主席Luca Mari先生说:术语一词隐藏的含义似乎只与术语相关。但实际上远不止于此:它不仅包含了术语的定义,更包含了相关概念的共识。我们需要就概念和含义达成一致意见,以便相互理解。[2]

 

术语具有定义知识、查找知识和共享知识的作用,是达成认知共识、促进科技发展、技术交流和国际合作的重要工具。随着社会各个领域技术发展的广度和深度的不断加速,对于专业术语的定义和规范化使用也变得越来越重要。国际标准化组织(ISO)和IEC等国际标准组织一直非常重视术语标准化工作。IEC专门建立了在线电工词汇库[3](即Electropedia)在线发布和维护《国际电工词汇表》(IEV),目前已包含2.2万余条电工专业术语,并以英语、法语、中文、德语、日本等十余种语言进行展示(仅英语和法语覆盖全部术语)。ISO同样建立了在线浏览平台[4](即Online Browing PlatformOBP)用于全面快捷地查找ISO标准中涉及的24万余条术语和定义。

 

通过术语标准化积极协调和共享技术研究成果,是国际标准组织、国外先进技术组织、各国标准化机构及科研机构推进技术交流与发展的重要途径。特别是对于新兴技术而言,首要工作就应是明确其关键术语和定义,尽可能在较广范围内达成共识。经国际标准规范的术语和定义,能够更加充分地体现出相关技术的先进性和共识性。

 

近年来,随着新一代信息技术与先进制造技术的不断融合发展,各种新技术、新概念层出不穷,如智能制造、数字工厂、人工智能、物联网、工业物联网、工业互联网等。很多概念随机构不同而变化,缺乏术语标准化,突显出概念不一致、不规范、不严谨等问题,难以有效进行地区或国家间的比较,阻碍了国内外技术的交流和发展。为此,本文详细梳理了国际标准中智能制造相关概念的中英文术语和定义,为理清关键术语和定义、凝聚行业共识提供有益参考。

 

2 国际标准中的相关术语和定义

为便于系统梳理和比对分析,本文将智能制造相关概念划分为生态体系技术、基础通用技术和新型赋能技术三大类相关术语和定义。生态体系技术对应于两化融合生态建设中的体系性概念,如智能制造、工业物联网等;基础通用技术对应于落地实施相关的具体安全保障、工业通信、系统集成等共性技术概念,如功能安全、信息安全、无线通信、OPC统一架构等;新型赋能技术对应于新兴的数字化智能化赋能信息技术概念,如人工智能、数字孪生、边缘计算等。
 

 

2.1 体系生态技术相关术语和定义

 

2.1.1 智能制造(Smart Manufacturing

 

1)定义1

 

 中文定义

智能制造是通过集成化和智能化使用网络、物理实体和人员各维度的过程和资源来生成和提供产品与服务,以提升制造性能,同时与企业价值链中的其它环节进行协作的制造业。

1:性能包括敏捷、效率、功能安全、信息安全、可持续,或企业指定的其它性能指标。

2:制造业之外的其它环节还包括工程设计、物流、市场推广、采购、销售或企业指定的其它方面。

[ 来源:国际电工委员会工业过程测量控制和自动化技术委员会(IEC/TC65)正在制定中的IEC TR 63283-1《智能制造 第1部分:术语和定义》。文件号:65/832/CD]

英文原文

Manufacturing that improves its performance aspects with integrated and intelligent use of processes and resources in cyber, physical and human spheres to create and deliver products and services, which also collaborates with other domains within enterprises’ value chains

Note 1 to entry: Performance aspects include agility, efficiency, safety, security, sustainability or any other performance indicators identified by the enterprise.

Note 2 to entry: In addition to manufacturing, other enterprise domains can include engineering, logistics, marketing, procurement, sales or any other domains identified by the enterprise.

 

2)定义2

 

 中文定义

智能制造是制造业的扩展。其特征是独立的参与方能够共享标准化的信息。这些参与方可以主动地或者被动地作用于这些信息,在网络架构中动态地进行协作。这些协作在策略层面或者运行层面出现在全生命周期中,为相关组织提供附加值。

[ 来源:IEC/TC65与国际标准化组织自动化系统与集成技术委员会(ISO/TC184)联合成立的智能制造参考模型联合工作组(IEC/TC65/JWG21)在其工作范围中对智能制造的基本概念进行了界定。文件号:65/763/DC]

英文原文

Smart manufacturing is extending manufacturing. It is characterized by independent actors sharing standardized information. The actors can pro-actively and re-actively act upon the information. The actors collaborate dynamically in network structures. This collaboration occurs among and within life cycles, on both strategic and operational levels, providing added value for organizations. The scope is to develop a reference architecture for smart manufacturing.

Note: examples of actors are companies, products, assets, processes and parts.
 

3)定义3


    中文定义

智能制造引领敏捷性、实时优化、自组织价值链的实现,可以高度适应快速变化的社会技术环境。这种趋势需要适当的标准化接口和协调的业务流程来支持。

[来源:国际标准化组织工业4.0/智能制造战略顾问组(ISO SAG Industry4.0/SM)在提交技术管路局(TMB)的最终报告中对智能制造的愿景进行了描述。文件号:ISO/ TMBG/ SAG I4.0 N 188]

英文原文

Smart manufacturing leads to the emergence of agile, real‐time optimized, self‐organizing value chains, which are highly adaptive to fast changing socio-technical environments. This dynamic requires an appropriate standardized interfaces and harmonized business processes.

 

  2.1.2  物联网 (Internet of Things, IoT

 

1)定义1


 中文定义

将实体、人、系统、信息源和服务相互连接的基础设施,并实现对物理世界和虚拟世界的信息进行处理和反应。

[ 来源:ISO/IEC 209242018《物联网(IoT)术语》。]

英文原文

Infrastructure of interconnected entities, people, systems and information resources together with services which processes and reacts to information from the physical world and virtual world.
 

 

2)定义2

 

 中文定义

信息社会的全球基础设施,基于现有及正在发展的互操作信息和通信技术实现物物互联(通过物理和虚拟手段)以提供高级服务。

[ 来源:ISO/IEC 38505-12017《信息技术 IT治理数据治理 第1部分:ISO/IEC 38500在数据治理中的应用》]

英文原文

Global infrastructure for the information society, enabling advanced services by interconnecting (physical and virtual) things based on, existing and evolving, interoperable information and communication technologies.
 

  2.1.3  工业物联网 (Industrial IoT, IIoT)


 

 中文定义

基于物联网通过利用现有或新兴的信息和通信技术实现工业转型的方法。

[ 来源:ISO/ IEC第一联合技术委员会物联网及相关技术分委员会(ISO/ IEC JTC 1/ SC41)正在制定中的ISO/IEC 30162《物联网 工业物联网中设备的兼容性要求和模型》,文件号:JTC1-SC41/184/CDV]

英文原文

Internet of things based enabling approach for industrial transformation, by taking advantage of existing and emerging information and communication technologies
 

   2.2  基础通用技术相关术语和定义

 

    2.2.1 语义 (Semantic)

 中文定义

概念的含义,通常通过分类及其属性表示为数据结构。

[ 来源:IEC白皮书《语义互操作: 数字转型时代的挑战》。]

英文原文

Meaning of concepts, often expressed through classes and their properties as data structures.
 


 

    2.2.2 功能安全 (Functional Safety)

 

 中文定义

与被控设备(EUC)和EUC控制系统有关的整体安全的组成部分。它取决于电气/电子/可编程电子安全相关系统,以及其它风险降低设施功能的正确执行。

[ 来源:IEC 61508-42010《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全 第4部分:定义和缩略语》。]

英文原文
 

Part of the overall safety relating to the EUC and the EUC control system that depends on the correct functioning of the E/E/PE safety-related systems and other risk reduction measures.
 

2.2.3 信息安全 (Security)

 

 中文定义

a) 保护系统所采取的措施;

b) 由建立和维护用于保护系统的措施而产生的系统状态;

c) 能够免于非授权访问和非授权或意外变更、破坏或者损失的系统资源状态;

d) 基于计算机系统的一种能力,能够提供充分的把握使非授权人员和系统既无法修改软件及其数据也无法访问系统功能,同时保证授权人员和系统不被阻止。

e) 防止对工业自动化和控制系统的非法或有害入侵,或者干扰其正确的和既定的操作。

[ 来源:IEC/TS 62443-1-12009 《工业通信网络 网络和系统信息安全 第1-1部分:术语、概念和模型》。]

英文原文

a) measures taken to protect a system

b) condition of a system that results from the establishment and maintenance of measures to protect the system

c) condition of system resources being free from unauthorized access and from unauthorized or accidental change, destruction, or loss

d) capability of a computer-based system to provide adequate confidence that unauthorized persons and systems can neither modify the software and its data nor gain access to the system functions, and yet to ensure that this is not denied to authorized persons and systems

e) prevention of illegal or unwanted penetration of, or interference with the proper and intended operation of an industrial automation and control system.
 


 

  2.2.4 预测性维护 (Predictive Maintenance

 

 中文定义

根据观察到的状况而决定的连续或间断进行的预测性维护,以监测、诊断或预测构筑物、系统或部件的条件指标。这类维修的结果应表明当前和未来的功能能力或计划维护的性质和时间表。

注:也称为基于状态的维护。

[ 来源:IEC 62342:2007 《核电厂安全重要仪表和控制系统老化管理要求》。]

 

英文原文

Form of preventive maintenance performed continuously or at intervals governed by observed conditions to monitor, diagnose or trend a structure, system or component’s condition indicators. Results indicate present and future functional ability or the nature of, and schedule for, planned maintenance.

Note: It is also termed condition-based maintenance.

 

    2.2.5 现场总线(Fieldbus

 

 中文定义

基于串行数据传输,通常在工业自动化或过程控制应用中使用的通信系统。

[来源:IEC 61158-1:2019《工业通信网络 现场总线规范 第1部分:IEC 61158IEC 61784系列标准的概要和导则》。]

英文原文

Communication system based on serial data transfer as typically used in industrial automation and process control applications

 

2.2.6 无线通信(Wireless Communication

 中文定义
 

使用电磁波而不使用有线或光纤进行信息传输的通信。

[来源:IEC 62657-1:2017《工业通信网络 无线通信网络 无线通信要求和频谱考虑》。]

英文原文

Communication in which electromagnetic radiations are used to transfer information without the use of wires or optical fibers.

 

2.2.7 OPC统一架构(OPC Unified Architecture, OPC UA

 

 中文概念

OPC UA适用于所有工业领域的各种组件在工业过程中进行信息交互、指令使用和控制执行。这些组件包括:工业传感器和执行器、控制系统、制造执行系统和企业资源规划系统等。

[ 来源:IEC TR 62541-1:2020OPC统一架构 第1部分:综述和概念》。]

 英文原文

OPC UA is applicable to components in all industrial domains, such as industrial sensors and actuators, control systems, Manufacturing Execution Systems and Enterprise Resource Planning Systems. These systems are intended to exchange information and to use command and control for industrial processes.


 

2.3 新型赋能技术相关术语和定义

 

2.3.1 管理壳 (Administration Shell)
 

 

   1)定义1

 中文定义

资产的标准数字化表示。该数字化表示可实现对资产信息和行为的统一访问,以便于实现企业内部或跨企业间应用的互操作性,满足用例的需求。

1:管理壳是资产管理壳的缩写。

2:资产管理壳的概念适用于广阔的资产范围,如制造装备、被生产的产品、物料、废弃品、软件,以及许可、计划、知识产权等无形资产。

[ 来源:IEC/TC65正在制定中的IEC 63278-1《工业应用的资产管理壳 第1部分:资产管理壳结构》。文件号:65/847/CD]

 英文原文

standardized digital representation of an asset giving uniform access to information and behaviour of the asset, and thereby facilitating interoperability among applications of a company and across companies meeting the requirements of a set of use cases.

Note 1 to entry: The Asset Administration Shell is abbreviated with Administration Shell or AAS.

Note 2 to entry: The applicability of the concept of Asset Administration Shell covers a large range of assets , such as manufacturing equipment, but also produced products, materials, supplies, waste products, software and immaterial goods such as licenses, plans and intellectual property.

 

2)定义2

 

     中文定义

有形资产和物联网世界之间的桥接。

[ 来源:ISO/TR 244642020《自动化系统和集成 工业数据 数字孪生的可视化元素》。]

 英文原文

Bridge between a tangible asset and the IoT world.

 

2.3.2 数字工厂(Digital Factory

 

 中文定义

生产系统的数字化表示。

1:数字工厂可以表示现有或计划的生产系统。

2:生产系统的表示可以包含生产系统资产的表示以及角色的表示。

[ 来源:IEC 62832-12020《工业过程测量控制和自动化 数字化工厂架构 第1部分:总则》。]

 英文原文

Digital representation of a production system.

Note 1 to entry: A Digital Factory can represent an existing or planned production system.

Note 2 to entry: The representation of a production system can include representation of PS assets and representation of roles.

 

2.3.3 数字孪生 (Digital Twin

 

1)定义1
 


 

 中文定义

(适用于制造业)可观察的制造业元素的数字化表示,该元素及其数字化表示之间能够以适当的同步速率收敛。

[ 来源:ISO自动化系统与集成技术委员会工业数据分委员会(ISO/TC184/SC4)正在制定中的ISO DIS 23247-1 《自动化系统和集成 制造的数字孪生架构 第1部分:概述和一般原理》。]

 英文原文

<manufacturing>fit for purpose digital representation of an observable manufacturing element with a means to enable convergence between the element and its digital representation at an appropriate rate of synchronisation.

 

2)定义2
 

 中文定义

由物理资产、虚拟角色和接口组成的复合模型。

[来源:ISO/TR 244642020《自动化系统与集成 工业数据 数字孪生的可视化元素》。]

 英文原文

Compound model composed of a physical asset, an avatar and an interface.

 

2.3.4 人工智能 (Artificial Intelligence, AI)
 

 

1)定义1
 

 

中文定义

功能模块执行通常与人类智力相关的功能(如推理和学习)的能力。

[来源:IEC电工词汇库:IEC 60050 171-09-16]

   

   英文原文

Capability of a functional unit to perform functions that are generally associated with human intelligence, such as reasoning and learning.

 

2)定义2

 

 中文定义

(适用于系统)工程化系统获取、处理和应用知识和技能的能力。

注:知识是通过经验或教育获得的事实、信息和技能。

[ 来源:ISO/IEC 19944-12020 《云计算和分布式平台 数据量、数据分类和数据使用 第1部分:基本原理》]

   

   英文原文

<system> capability of an engineered system to acquire, process and apply knowledge and skills.

Note 1 to entry: knowledge are facts, information, and skills acquired through experience or education.

 

2.3.5 区块链(Blockchain

 

     中文概念

组织在一个使用加密链接的只允许添加属性的序列链路中,具有确定块的分布式账本。

注:区块链被设计为防篡改的,且生产最终的、权威的、不可变的分类账记录。

[ 来源:ISO 227392020 《区块链和分布式账本技术 词汇》。]

     英文原文

Distributed ledger with confirmed blocks organized in an append-only, sequential chain using cryptographic links.

Note 1 to entry: Blockchains are designed to be tamper resistant and to create final, definitive and immutable ledger records.

 

2.3.6 边缘计算(Edge Computing

 

     中文定义

在边缘端或接近(接近度由系统需求定义)边缘处执行处理和存储的分布式计算。

[来源:ISO/IEC TR 231882020《信息技术 云计算 边缘计算》。]

     英文原文

Distributed computing in which processing and storage takes place at or near the edge, where the nearness is defined by the system''s requirements.

 

3 其它在我国广泛使用的相关概念
 

我国在推进实施新一代信息技术与先进制造技术融合发展的过程中,根据战略任务需要对某些重要概念进行了描述性界定。如,工信部和财政部联合印发的《智能制造发展规划(2016-2020年)》(工信部联规〔2016349号)中给出了智能制造的描述性概念定义:智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

 

此外,我国广泛使用的概念还有工业互联网、网络协同制造、先进制造等。这几个概念由于不属于单个技术领域,很难进行专业性的术语标准化,相关术语及国际标准在IECISO和国际电信联盟(ITU)中目前均未出现,但在我国的相关发展规划、白皮书等文件中做了描述性定义。例如,工业互联网在工业互联网产业联盟(AII)发布的《工业互联网体系架构》中被界定为:工业互联网是互联网和新一代信息技术与工业系统深度融合形成的产业和应用生态,是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。英诺维盛公司赵敏在其《中国独创的赛道:工业互联网》一文中分享了观点:工业互联网是中国人开辟的新赛道,是中国工业数字化转型升级的新路径,是工业化与信息化长期交汇融合发展的阶段性成果[5]。关于工业网络的关键技术,可重点参考中国工程院院刊微博刊发的《测控网、物联网、互联网,于工业是什么干什么》。该文章理清了各种工业网络技术的概念和作用范围,重点比对了国内外概念理解上的差异,同时分析了工业属性赋能工业互联网的程度。[6]

 

4 结语
 

智能制造等领域的国际标准正在快速地发展完善过程中,未来将会涵盖更为丰富的术语和定义。笔者认为,若要有效提升我国技术和标准的国际化水平,促进国内国际双循环,一个重要前提是运用国际规范术语进行表述,在同一语境下更好地开展技术交流与合作。建议我国在智能制造等领域的标准化工作中,进一步加强各个标准化技术委员会之间跨领域术语标准化方面的沟通与合作,加强术语标准化与科研工作之间的对接与协调,加强我国术语研究成果与国际标准之间的同步与转化。
 

参考文献
 

[1] ISO 10872019《术语工作和术语科学 词汇》

[2] https://www.iec.ch/blog/terminology-standard-iot

[3] http://www.electropedia.org

[4] https://www.iso.org/obp/ui

[5] 中国独创的赛道:工业互联网赵敏英诺维盛公司公众号,2020.12

[6] 测控网、物联网、互联网,于工业是什么干什么”,欧阳劲松、刘丹、方毅芳、赵华、赵艳领中国工程院微博,2020.4

 




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