關鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，標準數(shù)字化，機器可讀標準

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.013.001

0 引言

標準是經(jīng)濟活動和社會發(fā)展的技術支撐，是國家基礎性制度的重要方面[1]。隨著云計算、區(qū)塊鏈、人工智能等數(shù)字技術不斷發(fā)展，標準化領域進行數(shù)字化轉型的需求越發(fā)迫切。利用數(shù)字化技術賦能標準的編制、管理、應用過程，構建符合數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展需求的新型標準化范式成為各大標準化組織共同的戰(zhàn)略目標，也成為各國競爭國際標準話語權的又一新陣地。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是構筑全球數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的新基座。標準作為固化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的關鍵路徑，已成為各國推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略重點。當前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全球格局未定，加快實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化轉型，既符合標準發(fā)展的必然趨勢，又將為我國打造國際競爭新優(yōu)勢、深度參與國際治理提供了寶貴的機遇。

本文以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化工作現(xiàn)狀為切入點，分析其數(shù)字化轉型需求，提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化轉型參考模型、總體框圖及服務模式，明晰工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字標準化工作的重點和方向，最后提出相關工作建議，可為推動我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化研究提供借鑒和指導。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化現(xiàn)狀與數(shù)字化發(fā)展需求分析

1.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準發(fā)展現(xiàn)狀

1.1.1 國際標準現(xiàn)狀

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是構筑全球數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的新基座。當前，全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)處于格局未定和面臨重大突破的戰(zhàn)略窗口期，標準作為固化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的關鍵路徑，已成為各國推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略重點。

國際上工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)受到ISO、IEC、ITU等三大國際標準化組織和IEEE、3GPP等具有全球影響力的區(qū)域技術標準化組織的廣泛關注，美、日、德等國均加強投入，從國家戰(zhàn)略的高度爭取工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)國際標準話語權。ITU主要依托SG13、SG20研究組，設立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡、邊緣計算等項目研究計劃，穩(wěn)步推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系建設。IEC/TC 65工業(yè)過程測量控制和自動化技術委員會主要圍繞數(shù)字工廠、系統(tǒng)集成、工業(yè)網(wǎng)絡等維度構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)支撐標準。ISO/TC 184自動化系統(tǒng)與集成技術委員會主要以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及的設備控制、工業(yè)數(shù)據(jù)、互操作等方面開展研究。IEEE已經(jīng)發(fā)布及修訂時間敏感網(wǎng)絡系列標準16項。3GPP Rel-18中也進一步增強5G-A在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下低時延高可靠特性。

我國不斷提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的國際話語權，先后牽頭發(fā)布全球首個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構標準和全球首個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能架構標準，累計發(fā)布國際標準3項，標志著我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術研發(fā)和應用成效得到國際認可，為全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力支撐。

1.1.2 國內標準現(xiàn)狀

我國政府和產(chǎn)業(yè)界高度重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化工作，已完成標準體系建設目標，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)?；l(fā)展奠定基礎。在頂層設計方面，工業(yè)和信息化部先后發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合標準化體系建設指南》2019版和2021版，持續(xù)構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系，保障我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)跨行業(yè)跨領域的合規(guī)、有序、協(xié)同發(fā)展。在組織機制創(chuàng)新方面，形成國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準總體組、協(xié)調推進組和專家咨詢組的工作模式，由總體組統(tǒng)籌開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)國行標立項協(xié)調工作，不斷優(yōu)化標準化工作機制。2022年成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術工作委員會（CCSA/TC 13），全面支撐開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準制修訂工作。在標準研制成效方面，2023年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域發(fā)布國際標準1項、國家標準8項、行業(yè)標準7項。累計發(fā)布國家標準90項、行業(yè)標準17項，關鍵標準累計已超10 0余項[2]，涵蓋基礎共性、網(wǎng)絡、邊緣計算、平臺、安全、應用等各重點方向，涉及關鍵技術、測試方法、管理評價、典型應用等領域。

1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化轉型需求分析

近年來，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化取得了一定的成績，但在制定效率、內容質量、實施治理等方面仍存在一定問題，亟需通過數(shù)字化技術夯實工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準基石。

（1）標準研制周期長，無法及時固化新技術

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準涉及眾多交叉技術領域，有些關鍵技術更新、迭代速度較快，但標準的制定仍需要遵循立項、起草、征求意見、送審、報批等繁復的流程，一般需要36個月左右。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準從產(chǎn)生到應用時間周期長，錯失了技術固化和推廣應用的最佳時間窗口，導致標準的發(fā)布、應用遠落后于技術發(fā)展和市場化需求。

（2）傳統(tǒng)標準化工作模式無法支撐高質量發(fā)展

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是交叉密集、滲透性強的領域，不僅需要確保體系內各要素高質量協(xié)同，更需要融合實體經(jīng)濟體系下科技、產(chǎn)業(yè)、金融、創(chuàng)新之間協(xié)同發(fā)展、良性互動和整體效能。依據(jù)傳統(tǒng)標準化工作模式，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準仍是一個孤立的靜態(tài)封閉體系，在豎井式的技術體系與技術壁壘下，跨行業(yè)、跨領域標準橫向協(xié)作困難。

（3）標準的供給能力與社會發(fā)展需求間不匹配

國家經(jīng)濟由數(shù)量型經(jīng)濟增長向質量型經(jīng)濟增長轉變過程中，促進標準化發(fā)展由數(shù)量規(guī)模型向質量效益型轉變。目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準供給在數(shù)量方面保持線性增長趨勢，但在質量方面仍存在重復立項、內容交叉、指標不一的現(xiàn)象，無法引領、規(guī)范產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展。標準數(shù)量與質量不匹配也將進一步影響經(jīng)濟社會高質量發(fā)展。

（4）標準使用角色變化催生新的標準范式

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與普及，未來接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的終端或系統(tǒng)數(shù)量將會呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，海量異構終端或系統(tǒng)間的互聯(lián)和數(shù)據(jù)交互，都需要通過標準化的方式加以保障。機器可讀使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準的使用對象逐漸從以“人的使用”為中心轉向以“機器使用”為中心轉變。標準中規(guī)定的屬性要求、性能要求等指標項，將以信息元、代碼、軟件、接口等形式被機器所讀取和執(zhí)行?，F(xiàn)階段，標準仍然在很大程度上由人來執(zhí)行和檢查，大量機器與系統(tǒng)的標準應用由人在做著“翻譯”，這種翻譯不僅效率低下，還難免存在對標準內容理解和操作上的偏差。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化支撐體系

2.1 參考模型

標準數(shù)字化是標準作為面向所有領域的基礎規(guī)范與制度本身，在適應數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化時代發(fā)展中自我驅動的變革，是一項復雜的系統(tǒng)工程[3]。針對標準數(shù)字化過程中涉及的基礎元素、組件及關聯(lián)關系分析，提出標準數(shù)字化參考模型如圖1所示。

標準數(shù)字化的過程中將實體空間中的標準化對象及標準文本按照規(guī)則向數(shù)字空間進行映射。虛擬對象是標準化對象在數(shù)字空間的數(shù)字化表示，包含對該對象的特征、屬性、狀態(tài)、參數(shù)等描述。標準文件在向數(shù)字空間映射過程中進行結構化、語義化拆解，抽象成指標項、關系值和指標值的關系模型，并與標準對象進行匹配，形成數(shù)字化表征，具備雙向映射、動態(tài)交互和實時連接的能力。

從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用場景來看，制造業(yè)數(shù)字化轉型的大背景下，設備、物料、資產(chǎn)都將以數(shù)字化的形態(tài)存在于數(shù)字空間中，這些資產(chǎn)作為標準化的對象，在現(xiàn)實世界可以通過標準進行規(guī)范，但在數(shù)字空間中要讓這些標準化對象仍能遵循標準，必須制定在數(shù)字空間可實施的數(shù)字標準，規(guī)范數(shù)字世界秩序。

2.2 總體框架

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化建設是一個全面系統(tǒng)的工程，涉及到異構的標準化對象、數(shù)字化技術應用、服務模式創(chuàng)新、標準化干系人及配套政策法規(guī)等。圖2給出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化轉型總體框架。

實體層主要包含標準化對象及執(zhí)行對象。通過感知識別進行標準化對象及標準應用場景的特征提取，解構歸集成語義要素與需求。標準化執(zhí)行對象指使用機器可讀標準的對象，這類對象可直接解析標準內容中指標項、指標值并執(zhí)行相應操作，例如工業(yè)相機等質檢終端可按照產(chǎn)品的質量標準對成品進行缺陷實時檢測和自動報警。從標準化對象特征識別，到標準化執(zhí)行對象的指令執(zhí)行構成了完整的標準數(shù)據(jù)價值鏈。

標準數(shù)字化基礎設施層是進行標準開發(fā)、采集、加工、治理及交易的新型公共服務基礎設施，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化采用該層提供的通用標準標簽集、標準模型、通用知識庫等，采用統(tǒng)一的顆粒度提煉標準的最小信息單元，結合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)術語庫、圖形庫、知識圖譜等知識庫，經(jīng)關聯(lián)、映射、重組，生成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)機器可讀標準，并提供標準數(shù)據(jù)包供上層應用調用。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化應用層可提供智能推送、自動撰寫、問題回答、自動更新、符合性檢查等新型的標準化增值服務，滿足不同標準化干系人如標準化管理部門、標準編制機構、產(chǎn)業(yè)主管部門、應用企業(yè)和個人用戶等不同責任主體，在標準化全生命周期不同環(huán)節(jié)下的標準化需求，支撐于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型應用場景的標準化需求。

安全和監(jiān)管是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化建設的保障機制，應確保符合國家法律法規(guī)，并建立標準數(shù)據(jù)安全保護機制，包括數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)可信、標準可信、數(shù)據(jù)倫理等方面。

2.3 服務模式

標準數(shù)字化轉型為標準化工作的創(chuàng)新發(fā)展提供了機遇。在數(shù)字化技術深度賦能的基礎上，通過挖掘工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)據(jù)價值，打通標準研制、應用推廣、實施監(jiān)督的全生命周期數(shù)據(jù)鏈條，形成服務于不同責任主體的標準數(shù)字化服務模式，構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化服務新生態(tài)，深化標準在成果轉化、產(chǎn)業(yè)基礎再造、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同方面的引領作用。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化一方面將遵照ISO、IEC對機器可讀標準分級模型進行推進，另一方面將結合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)自身螺旋式發(fā)展過程中網(wǎng)絡、平臺、安全及數(shù)據(jù)各要素的標準化需求，以標準促進制造業(yè)數(shù)字化融合為目的，將標準數(shù)據(jù)無縫集成到產(chǎn)品制造、企業(yè)生產(chǎn)及供應鏈各環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)標準全生命周期數(shù)據(jù)與工業(yè)制造體系生命周期雙閉環(huán)，賦能制造業(yè)高質量發(fā)展。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準服務模式（見圖3）突破傳統(tǒng)的單一供給模式，形成基于標準知識關聯(lián)的標準開發(fā)、采集、加工、治理及交易的新型公共服務基礎設施，以業(yè)務和應用為牽引，滿足各級標準化管理部門、標準編制機構、產(chǎn)業(yè)主管部門、應用企業(yè)和個人用戶等不同責任主體不同應用場景下的標準化需求。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化轉型發(fā)展路徑

3.1 總體思路

在進行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化轉型過程中，需要根據(jù)標準本身的屬性特征（基礎類標準、導則類標準、產(chǎn)品類標準、測試類標準、管理類標準等），以合理的顆粒度對文本內容進行拆解及精細化標記，利用標準信息模型、公共數(shù)據(jù)字典、語義模型等技術對數(shù)據(jù)元進行數(shù)字化處理，結合人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術實現(xiàn)機器智能化分析與決策。對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來說，標準數(shù)字化其主要需求場景在于如何將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準中確定的指標、參數(shù)、公式等應用在制造業(yè)全生命周期活動中，以期用標準化手段提高產(chǎn)線生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質量及產(chǎn)線協(xié)作，形成新的生產(chǎn)模式及產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化轉型將沿著形式結構化、數(shù)據(jù)知識化和智能互操作化方向推進，形成標準數(shù)據(jù)采集、標準數(shù)據(jù)解析到標準數(shù)據(jù)互操作的三階段發(fā)展模式。

第一階段主要實施標準的結構化轉換，目標是形成標準的XML格式文檔輸出，成為機器進行數(shù)據(jù)讀取和處理的基線數(shù)據(jù)集。對于存量的紙質標準，可采用OCR文字識別技術進行數(shù)字化處理，對于增量標準直接利用在線標準編制平臺、軟件等數(shù)字化工具制定數(shù)字標準，形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)據(jù)元的數(shù)字基座。

第二階段主要是實現(xiàn)機器可讀（對應機器可讀標準Level 3級）。基于標準類型模型及分解顆粒度，對已結構化的標準內容進行拆解及標記，識別標準信息元相互間的關聯(lián)關系，實現(xiàn)基于語義化的標準內容訪問或其他復雜操作。

最后一階段是全面實現(xiàn)標準的智能交互。利用人工智能、機器學習等技術對標準知識的語義建模，機器可自主分析決策并為標準化過程提供預測性的內容[4]，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準的數(shù)字化執(zhí)行、新標準的自動生成以及標準關聯(lián)關系的精準更新與推送。

3.2 發(fā)展方向與重點

標準數(shù)字化是一個新興的研究領域，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化也處于摸索期，應從體系建設、技術研究、試點推廣三個方向提前進行布局。

（1）體系建設方面：重點需要完成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化頂層設計，構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化技術體系。明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化的內涵及外延，挖掘工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化轉型業(yè)務場景。強化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化體系與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化體系協(xié)同發(fā)展機制，加快標準體系中重點領域數(shù)字化進程。

（2）技術研究方面：重點需要對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)據(jù)基礎形態(tài)治理及數(shù)據(jù)價值挖掘技術進行攻關，包括標準元數(shù)據(jù)結構化技術、標準標簽集技術、信息單元標注技術、公共數(shù)據(jù)字典技術、資產(chǎn)管理殼、自然語言理解技術、語義模型、知識圖譜技術等。另一方面需加快建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化標準資源庫、知識庫、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化服務平臺等公共標準化能力工具，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)據(jù)要素的共建共享。

（3）試點推廣方面：重點需要開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化試點示范?？蛇x取電子制造、汽車制造等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用程度較高的行業(yè)領域，開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化試點示范，將標準以數(shù)據(jù)的形式嵌入企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗活動中，實現(xiàn)面向企業(yè)的現(xiàn)場終端設備、生產(chǎn)控制系統(tǒng)到企業(yè)信息系統(tǒng)的縱向對接，聯(lián)通上下游企業(yè)間供應鏈層面的橫向數(shù)據(jù)交互，形成跨領域統(tǒng)一的標準數(shù)據(jù)基座，支撐全產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉型。

3.3 發(fā)展建議

（1）加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化頂層設計和統(tǒng)籌協(xié)調。明確工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化的戰(zhàn)略地位，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化的頂層設計研究，將標準數(shù)字化體系納入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系中，構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化體系與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化體系協(xié)同發(fā)展機制。

（2）依據(jù)“共性先立、急用先行”原則，加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重點領域標準數(shù)字化。加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)術語、元數(shù)據(jù)、信息模型等標準的制定及數(shù)字化進程。依托國家級、省部級項目，開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化試點工作。

（3）深化國際間合作交流。積極參與ISO、IEC等SDOs數(shù)字標準化活動，參與ISO SMART標準制定。跟蹤國際數(shù)字標準化先進水平，提升標準化開放合作水平。適度借鑒他國成功經(jīng)驗，特別是德國工業(yè)4.0標準數(shù)字化工業(yè)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化契合。

（4）加快專業(yè)人才培養(yǎng)。我國標準化專業(yè)人才培養(yǎng)仍處于上升發(fā)展階段，缺乏國際標準化競爭力的領袖型人才。持續(xù)加強標準化人才培養(yǎng)，形成有效的知識儲備體系是促進標準高質量、可持續(xù)性、數(shù)字化轉型的重要抓手。

4 結語

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準本體應對全球數(shù)字化發(fā)展的必然選擇，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)賦能數(shù)字經(jīng)濟建設的新途徑。目前，暫無工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域標準數(shù)字化轉型發(fā)展路徑分析的相關研究，本文結合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化工作現(xiàn)狀，分析其數(shù)字化轉型需求，提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化轉型參考模型、總體框架及服務模式，明晰工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字標準化工作的重點和方向，最后提出相關工作建議，可為推動我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準數(shù)字化研究提供借鑒和指導。

作者簡介

陳潔，通信作者，碩士研究生，工程師，研究方向為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構和標準數(shù)字化。

沈彬，本科，高級工程師，研究方向為5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和標準數(shù)字化。

朱瑾瑜，碩士研究生，高級工程師，研究方向為確定性網(wǎng)絡及其標準化。

（責任編輯：張佩玉）