DB21-T 4458.1-2026 铸造行业工业技术软件化 第1部分：工业知识分类提取

ICS35.020CCSL7021DB21/T4458.1—2026I前言 Ⅲ V 2规范性引用文件 3术语和定义 4铸造行业工业知识分类 24.1概述 24.2基础工艺工业知识 24.3生产环节工业知识 34.4质量检测工业知识 44.5运行决策工业知识 74.6生产运营工业知识 75铸造行业工业知识提取 75.1工业知识提取流程 75.2知识形式化的提取 9附录A（资料性）铸造行业工业知识表达模版示例 14附录B（资料性）铸造行业工业知识提取示例 15参考文献 DB21/T4458.1—2026本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是DB21/T4458《铸造行业工业技术软件化》的第1部分。DB21/T4458已经发布了以下部分：——第1部分：工业知识分类提取。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由辽宁省工业和信息化厅提出并归口。本文件起草单位：沈阳鸿宇科技有限公司、沈阳工业大学、沈阳大学、东北大学、河北工业大学、沈阳铸研科技有限公司、沈阳铸造研究所、沈阳机床银丰铸造有限公司、中车大连机车车辆有限公司、北方重工集团有限公司。本文件主要起草人：高国平、张晓玲、姜兴宇、张天瑞、樊迪、刘晶、季海鹏、占亮、李宇飞、刘时兵、韩亚伟、李春荣、刘海坤、孙宇、张帆、班炯光。本文件发布实施后，任何单位和个人如有问题和意见建议，均可以通过来电和来函等方式进行反馈，我们将及时答复并认真处理，根据实际情况依法进行评估及复审。本文件归口单位通讯地址：沈阳市北陵大街45-2号，联系电话本文件起草单位通讯地址：辽宁省沈阳市浑南区天赐街7-3号曙光大厦C座19层，联系电话DB21/T4458.1—2026V引言在当今数字化与智能化蓬勃发展的时代浪潮中，铸造行业作为制造业的重要基础领域，正面临着前所未有的变革与挑战。传统的铸造生产方式存在着诸多痛点和挑战。一方面，铸造工艺流程复杂，涉及多个环节和众多参数，从原材料的采购、熔炼、造型、浇注到后处理等，每个环节都高度依赖人工经验和现场操作，不仅效率低下，而且难以保证产品质量的稳定性和一致性。另一方面，随着市场竞争的加剧和客户需求的日益多样化，铸造企业面临着缩短产品研发周期、提高生产效率、降低成本以及实现可持续发展等多方面的压力。在此背景下，工业技术软件化成为铸造行业转型升级的关键路径。通过将先进的信息技术与铸造工艺技术深度融合，开发和应用各类工业技术软件，能够实现对铸造生产过程的全面感知、精准控制、智能决策和优化管理。例如，利用计算机模拟技术可以对铸造工艺进行虚拟设计和验证，提前发现潜在问题并优化工艺方案；借助大数据分析技术可以挖掘生产过程中的数据价值，为质量控制、设备维护和生产管理提供有力支持；采用制造执行系统（MES）可以实现生产计划的精确排程、生产过程的实时监控和数据的自动采集与传输，从而提高生产效率和管理水平。本文件是《铸造行业工业技术软件化》的第1部分。《铸造行业工业技术软件化》，拟由5部分构成：——铸造行业工业技术软件化第1部分：工业知识分类提取。明确了铸造行业工业技术软件化过程中，工业知识分类提取的原则、流程、方法及要求。——铸造行业工业技术软件化第2部分：工业软件通用要求。明确了工业软件开发和运行的基础规范以及保障其能在工业环境中有效使用的一般准则。——铸造行业工业技术软件化第3部分：工业软件测试指标。明确了全面评估工业软件的性能、质量、兼容性、稳定性及安全性等功能和性能的指标体系。——铸造行业工业技术软件化第4部分：工业软件应用规范。明确了工业软件在铸造工艺设计流程、生产过程管理优化、质量控制与检测等各个阶段的具体应用方式。——铸造行业工业技术软件化第5部分：工业软件评估规范。明确了工业软件的功能完整性评估、性能评估、用户友好性评估、安全性评估等方面的流程。《铸造行业工业技术软件化》上述5个部分分别从工业知识分类提取、工业软件通用要求、工业软件测试指标、工业软件应用规范以及工业软件评估规范方面，共同构成了一套完整的铸造行业工业技术软件化的标准体系，从知识提取到软件应用再到最终的评估，为铸造行业的数字化转型提供了全面的指导和支持。本文件旨在建立一套科学、系统的方法体系，对铸造行业的工业知识进行全面梳理与分类提取。铸造行业涉及众多复杂的工艺流程、材料特性、设备运行参数以及质量控制要点等工业知识。然而，这些宝贵的知识往往分散在各个生产企业、科研机构和技术人员手中，缺乏有效的整合与传承机制。这不仅导致了知识的重复获取和低效利用，也严重制约了行业的技术创新与发展速度。因此，开展铸造行业工业知识分类提取工作具有极其重要的意义。通过对基础工艺知识、生产环节工业知识、质量检测工业知识、运行决策工业知识以及生产运营工业知识等关键领域的深入挖掘和分析，形成标准化的知识表示形式，为后续的软件化开发奠定坚实基础。这将有助于打破知识壁垒，促进知识的共享与传播，加速铸造企业的数字化转型进程，提升整个行业的核心竞争力。同时，也为相关领域的研究与应用提供了重要的参考依据，推动铸造行业向智能化、绿色化方向迈进，实现可持续发展。DB21/T4458.1—20261铸造行业工业技术软件化第1部分：工业知识分类提取本文件规定了铸造行业工业技术软件化过程中，工业知识分类提取的原则、流程、方法。本文件适用于铸造行业中的生产制造企业、第三方软件服务商以及科研院所进行工业软件设计与开发，以及在实施工业技术软件化时的知识分类与提取工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T5611-2017铸造术语GB/T19769.2-2022功能块第2部分：软件工具要求GB/T19902.1-2005工业自动化系统与集成--制造软件互操作性能力建规第1部分：框架GB/T23703.1-2009知识管理第1部分：框架GB/T23703.2-2010知识管理第2部分：术语GB/T23703.7-2014知识管理第7部分：知识分类通用要求GB/T25370-2020铸造机械术语GB/T25711-2023铸造机械通用技术规范GB/T26805.3-2011工业控制计算机系统软件第3部分：文档管理指南GB/T31552-2023铸造机械分类与型号编制方法GB/T39469-2020通用制造工艺知识分类及编码方法GB/T41304.1-2022知识管理方法和工具第1部分：工艺知识管理GB/T41972-2022铸铁件铸造缺陷分类及命名3术语和定义GB/T5611-2017、GB/T19769.2-20GB/T23703.7-2014、GB/T25370-2020、GB/T25711-2023、GB/T26805.3-2011、GB/T31552-2023、GB/T39469-2020、GB/T41304.1-2022、GB/T41972-2022界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1铸造行业工业技术industrialtechnologyinthefoundryindustry铸造行业工业技术是指将金属（如铁、铝、铜等）原料通过熔化、浇注、凝固等工艺，转化为特定形状铸件（零部件毛坯）的一系列工业技术体系，是制造业的基础技术之一。3.2铸造行业工业技术软件化softwarebasedindustrialtechnologyinthefoundryindustry用模块化软件来分割铸造行业的各个阶段，包括设计、制造、管理、运营等。每个软件模块完成一个特定的子功能，各个模块按某种标准化方法组装起来，成为一个整体，完成整个系统所要求的功能。DB21/T4458.1—202623.3铸造行业工业知识industrialknowledge铸造行业中积累的生产工艺、技术流程、材料选择、设备操作、管理经验等方面的专业知识和信息。4铸造行业工业知识分类4.1概述4.1.1本文件铸造行业工业知识的分类遵循GB/T23703.7-2014，宜遵循以下分类原则：a)系统性：分类方法应具有系统性，确保铸造行业工业知识分类覆盖所有关键领域，并且能够与铸造行业的整体知识管理体系兼容；b)层次性：铸造行业工业知识分类应具备层次性，从宏观的领域分类到微观的知识点分类，逐层细化，以保证知识的完整性和易用性；c)动态性：分类体系应具备动态调整的能力，以应对铸造行业技术发展和企业需求变化，确保分类体系的持续有效性；d)统一性：所有部门和人员在执行铸造行业工业知识分类时应遵循统一的分类标准，以避免重复劳动和分类混乱。4.1.2本文件从铸造行业全生命周期管理的维度进行工业知识的分类，包括：基础工艺工业知识（见4.2）、生产环节工业知识（见4.3）、质量检测工业知识（见4.4）、运行决策工业知识（见4.5）以及生产运营工业知识（见4.6）。4.1.3铸造行业工业知识分类编码，宜参照表1。表1铸造行业工业知识分类4.2基础工艺工业知识铸造行业基础工艺工业知识参照GB/T41304.1-2022的分类、表达和共享。铸造行业基础工艺工业知识维度，主要应包括：a)业务维度：铸造行业基础工艺知识分为铸造工艺研究知识、铸造工艺设计知识、铸造工艺验证知识和铸造工艺总结知识，具体知识（见表2）；DB21/T4458.1—20263表2铸造行业基础工艺工业知识（业务维度）基础工艺工业知识造工艺手册;b)专业维度：按铸造成形方式或加工能量的不同，从工艺专业维度对组织的工艺知识进行分类：1)根据铸造材料包括铸铁、铸钢、铝合金、铜合金等材料知识；2)根据熔炼工艺包括感应熔炼、电弧熔炼等工艺知识；3)按照磨具设计与制造工艺包括模具材料的选择、设计原则、制造工艺及维护过程知识；4)按照铸造方法包括砂型铸造、熔模铸造、压铸、低压铸造、离心铸造等工艺知识；c)类型维度：按组织中铸造基础工艺知识存在载体或内容形式进行分类，包括研究报告、标准规范、规章制度、工艺情报、技术方案、流程、知识产权、科技成果、工具、模板、最佳实践/案例、经验教训、最佳创意、操作指引、故障处理等知识。4.3生产环节工业知识铸造行业生产环节工业知识，应包括但不限于以下内容：a)造型与制芯：造型砂的选择与混制工艺、制芯工艺及设备知识；b)浇注工艺：浇注温度、速度及其对铸件质量的影响；c)冷却与凝固：冷却速率控制、凝固方式对铸件性能的影响；d)清理与后处理：铸件清理技术、热处理工艺及表面处理方法。DB21/T4458.1—202644.4质量检测工业知识4.4.1铸造行业质量检测工业知识是保证铸件质量符合交货验收技术条件的关键环节，铸造行业质量检测工业知识应包括但不限于以下内容：a)铸件质量检测依据知识包括铸件图、铸造工艺文件、有关标准和铸件交货验收技术条件；b)铸件质量知识包括铸件外观质量知识和铸件内在质量知识：1)铸件外观质量知识包括：铸件尺寸公差、铸件表面粗糙度、铸件重量公差、浇冒口残留量、铸件焊补质量和铸件表面缺陷等；2)铸件内在质量包括：铸件力学性能、化学成分、金相组织、内部缺陷，以及有关标准或铸件交货验收技术条件所要求的各种特殊的物理性能和化学性能等；c)铸件质量检测知识，主要应包括：1)可分等级的质量检测知识包括不合格品、合格品、一等品和优等品四类（见表3）；合格品指外观质量和内在质量都符合有关标准或交货验收技术条件的铸件；不合格品指外观质量和内在质量不合格，不允许返修或返修后仍达不到标准和铸件交货验收技术条件要求的铸件。其中，不合格品又分为内废和外废两种。内废指在铸造厂内或铸造车间内发现的废品铸件；外废指铸件在交付后发现的废品，通常在机械加工、热处理或使用过程中才显露出来；2)不分等级的质量检测知识包括不合格和合格，定义的满意度值（见表4）。表3铸件实物质量可分等级的二级指标知识>≤>≤>≤0表4铸件实物质量不分等级的二级指标知识04.4.2供需双方可根据铸钢件的使用要求，商定某一质量等级为合格级，同一铸钢件的不同部位可选择不同的合格级，同一部位不同类型的缺陷也可选择不同的合格级。a)气孔类和夹砂、夹渣类缺陷的等级，按底片上缺陷点数最多区域的评定视野内的缺陷点数来评定。缺陷点数由缺陷尺寸表5进行换算。缺陷等级为1级和2级的不计点数的缺陷最大尺寸（见表6）。不同透照厚度的气孔等级在规定的评定视野内的缺陷允许点数值(见表7)。1级气孔缺陷允许的最大气孔尺寸(见表8)。不同透照厚度的夹砂和夹渣等级在规定的评定视野内的缺陷允许点数值(见表9.1)级夹砂和夹渣缺陷允许的最大夹砂和夹渣尺寸(见表10)。在评定视野界线上的缺陷应计数，其尺寸包括延伸在界线外的部分；两个以上同类缺陷的点数应为评定视野内同类缺陷点数的总和；不同类缺陷应分别计算点数和评级；尺寸小于表6规定的缺陷不计算缺陷点数。表5缺陷尺寸和缺陷点数的换算12358DB21/T4458.1—20265表6不计点数的缺陷最大尺寸（单位：mm）表7气孔在不同等级中允许的最大点数值46846699表81级所允许的最大气孔尺寸（单位：mm）透照厚度气孔最大尺寸表9夹砂和夹渣在不同等级中允许的最大点数值874级缺陷点数超过5级者；缺陷尺寸超过1/2壁厚者表101级所允许的夹砂和夹渣的最大尺寸（单位：mm）透照厚度夹砂和夹渣的最大尺寸DB21/T4458.1—20266b)缩孔类缺陷（包括缩松和疏松），在评级标准中将其分成条状缩孔、树枝状缩孔和大面积缩松三种：1)条状缩孔按缺陷长度评级，树枝状缩孔和大面积缩松按缺陷面积评级。处于评定视野界线上的缩孔，应计入其延伸在界线外的缺陷长度或面积；缺陷长度或面积小于表11规定的单个缩孔，可不计算其缺陷长度或面积。缩孔类缺陷的等级，应根据在评定视野内各单个缺陷长度或面积的总和进行评定；当评定视野内同时存在树枝状缩孔和条状缩孔时，应把条状缩孔视为树枝状缩孔，其长度为条状缩孔之长，其宽度规定为长度的1/3。单个条状缩孔的缺陷长度为其最大长度，两个以上条状缩孔的缺陷长度为各条状缩孔缺陷长度之和。各等级条状缩孔在评定视野内的最大允许长度（见表12）。表11缩孔类缺陷可不计算缺陷长度和面积的最大值透照厚度/mm条状/mm树枝状/mm2级以下条状/mm树枝状/mm表12条状缩孔在不同等级中允许的最大长度（单位：mm）透照厚度评定视野（直径）200230250270长度超过5级者2)单个树枝状缩孔的缺陷面积为其最大长度与垂直于最大长度方向的最大宽度的乘积，两个以上树枝状缩孔的缺陷面积为各单个树枝状缩孔缺陷面积之和。3)大面积缩松的缺陷面积为其最大长度与垂直于最大长度方向的最大宽度的乘积。当铸钢件厚度大于40mm时，采用射线照相法不容易发现此类缺陷。4.4.3在规定的评定视野内，各等级树枝状缩孔和大面积缩松允许的最大缺陷面积（见表13）。DB21/T4458.1—20267表13树枝状缩孔和大面积缩松在不同等级中允许的最大面积（单位：mm2）透照厚度/mm评定视野（直径）/mm8001600450（2000）900（3000）20003600800（3000）1650（5000）2700300050004级1600（6000）2700（9000）54008000900090001200014000长度超过5级者4.5运行决策工业知识运行决策工业知识，主要应包括：a)生产计划与调度：生产排程、资源优化与产能规划；b)成本管理：铸造成本核算、成本控制及优化方法；c)风险评估与控制：生产过程中的风险识别、评估与应对措施；d)供应链管理：原材料采购、库存管理及供应商选择策略。4.6生产运营工业知识生产运营工业知识，主要应包括：a)环境管理：铸造过程中废气、废水、固体废弃物的处理及排放标准；b)安全生产：铸造现场安全规程、事故预防及应急处理；c)质量管理体系：质量管理标准的实施、质量改进及客户反馈处理；d)设备维护与管理：铸造设备的日常维护、故障诊断与维修策略。5铸造行业工业知识提取5.1工业知识提取流程5.1.1概述工业知识提取流程实现从工业数据中识别、组织和整合有价值的信息，以形成可用的知识沉淀。5.1.2知识梳理收集来自生产系统、传感器、日志文件、质量控制记录等多种来源的数据。对数据进行预处理，包括去除噪声、处理缺省值、解决数据不一致性、数据转换和归一化等问题，以确保数据质量。5.1.3知识解耦对结构化、半结构化数据进行实体识别、关系抽取和属性抽取，获得统一描述方式的知识元素。结构化数据可以直接根据结构抽取出对应的实体、关系和属性，非结构化数据经过命名实体识别、关系抽取、属性抽取得到结果。对抽取的信息进行实体对齐和一致性分析，去除冗余和矛盾信息。DB21/T4458.1—202685.1.4知识形式化构建知识模型，如本体、概念图、逻辑表达式等，以结构化方式表示知识。利用专业知识和行业标准，对提取的知识进行验证和校正。将知识模型转换为计算机可以处理的形式，如关系数据库、图数据库或使用知识图谱工具，以可视化方式展示知识结构和关系。知识表达模版示例见附录A。铸造工业知识形式化主要包括文本表示、实体识别、关系抽取、知识建模、知识应用5个步骤，从铸造领域的大量文本中提取有价值的知识，并将其结构化存储与应用，实现铸造行业工业知识的重用和共享。知识形式化主要应包括：a)文本表示1)文本预处理：在进行知识提取前，应对铸造相关的文本进行预处理，包括分词、去除停用词、词性标注等，减少噪声数据，提高后续处理准确性；2)词向量训练：通过自然语言处理技术，将文本中的词汇转换为词向量形式，捕捉词汇之间的语义关系，为深度学习模型提供基础输入。b)实体识别实体识别方法可包括：1)基于词典和规则的方法：采用手工编制的词典和识别规则；2)机器学习方法：采用隐马尔可夫模型（HMM）、条件随机场（CRF）等机器学习模型，通过大量标注数据的训练，提高实体识别的召回率和准确率；3)深度神经网络方法：采用双向长短期记忆神经网络（Bi-LSTM）等深度学习模型，自动学习词汇的深层语义特征。c)关系抽取1)基于模板的方法：采用手工制定的模板和规则，通过匹配文本中的特定句式和词汇来识别实体间的关系；2)监督学习方法：采用支持向量机（SVM）、核方法等有监督学习算法进行关系抽取；3)混合方法：先利用规则方法粗筛，再应用机器学习模型细筛。d)知识建模1)本体建模：基于领域知识和国际标准，定义铸造相关概念和实体的分类体系，为构建知识图谱提供上层架构；2)知识图谱构建：将本体模型中的概念映射到图数据结构中，形成知识图谱，通过节点表示实体，边表示关系，将提取的知识以图形方式组织起来；3)数据持久化存储：将知识图谱中的数据进行持久化存储，建立自主铸造工业知识库，为后续的知识检索和应用提供基础。e)知识应用1)数据检索和建模能力提升：通过知识图谱快速检索和整合铸造相关知识，提升数据分析和建模能力；2)工艺知识重用和共享：构建铸造工业知识库用于促进工艺知识的重用和共享；3)专家系统支持：基于知识图谱为基于知识的专家系统提供强大支持，用于智能制造、工艺设计优化等应用场景。5.1.5封装测试DB21/T4458.1—20269模拟一个与生产环境相似的测试环境，确保测试环境中有完整的知识数据和相应的访问权限；设计测试用例以覆盖不同的操作，测试内容应包括执行测试、并发测试、性能测试、安全测试、缺陷管理和回归测试，以保证封装的安全性、稳定性和功能性。5.2知识形式化的提取5.2.1概述铸造行业工业知识形式化的提取方法根据知识深度不同，提取方法不同，主要应包括：机理模型提取（见5.2.2）、数据模型提取（见5.2.3）、流程模型提取（见5.2.4）以及经验知识数字化提取（见5.2.5）。知识形式化的提取示例见附录B。5.2.2机理模型提取铸造行业工业知识形式化总的机理模型宜采用三级目录制提取（见表14）。表14铸造行业工业知识机理模型提取目录一级类目二级类目三级类目去除成形工艺机理模型切削加工工艺机理模型刃具切削模型磨削……钳工加工工艺机理模型划线手工锯削錾削锉削手工刮削手工打磨平衡……其他去除成形工艺机理模型气割铸锻工艺机理模型砂型铸锻特种铸锻绿色铸锻技术……DB21/T4458.1—2026表14铸造行业工业知识机理模型提取目录（续）一级类目二级类目三级类目受迫成形工艺机理模型压力加工工艺机理模型锻造轧制冲压挤压旋压拉拔摆辗其他受迫成形工艺机理模型冷作…堆积成型工艺机理模型焊接工艺机理模型电弧焊电阻焊气焊压焊特种焊接钎焊……快速原型机理模型立体印刷分层实体制造选择性激光烧结熔融沉积成形……覆层工艺机理模型化学镀真空沉积热浸镀转化膜热喷涂涂装……其他堆积成型工艺机理模型粉末冶金……DB21/T4458.1—2026表14铸造行业工业知识机理模型提取目录（续）一级类目二级类目三级类目其他成形工艺特种加工工艺机理模型电物理加工电化学加工化学加工复合加工……热处理工艺机理模型整体热处理表面热处理化学热处理绿色热处理技术……拆卸与回收工艺机理模型拆卸……装配与包装工艺机理模型装配试验与检验包装……其他机理模型直接成形技术非金属材料成形技术表面处理少无切削加工微细加工纳米技术缠绕编织……5.2.3数据模型提取数据模型提取主要将索引后的机理模型封装为节点、实体和关系，作为整体进行提取。数据模型提取流程如图1所示。包括输入、本体建模、图数据映射、图数据建模和输出（知识图谱）。DB21/T4458.1—2026图1数据模型提取流程5.2.4流程模型提取流程模型提取采用图数据库进行工业知识的流程建模，并将铸造行业工业知识中的实体进行入库存储。包括两类数据模型：a)节点：数据模型中的实体，每个实体可以有多个属性或属性值，这些属性以键值对的形式存在，同时每个节点还具有相应的标签，用来区分节点的类型；b)关系：数据模型中的对象属性，一个流程关系总是从起始节点指向终止节点，具有方向性。图2中的圆表示数据模型中的节点，节点具有节点名和属性，实线箭头表示节点间的关系，其中不同颜色的节点代表不同的实体类型。DB21/T4458.1—2026图2流程模型提取流程5.2.5经验知识数字化提取经验知识数字化提取需要应采用人工智能方法，将计算机无法理解的语义转换为计算机可以处理的数字或者向量，建立词向量融合机制，以获得低维且包含丰富语义信息与统计信息的词向量，进而得到高质量的文本表示矩阵。对应到工业知识的输入——知识——输出，分别运行输入层、隐藏层和输出层，如图3所示。图3经验知识数字化提DB21/T4458.1—2026（资料性）铸造行业工业知识表达模版示例铸造行业典型工业知识的表达模版示例（见表A.1）。表A.1典型工业知识表达模板123456789DB21/T4458.1—2026（资料性）铸造行业工业知识提取示例B.1铸造行业工业知识提取示例如图B.1所示，包括采用软件化方法对工业知识的形式化提取。图B.1铸造行业工业知识提取示例B.2图形化开发接口一般面向OT或IT人员使用，基于输入/输出规范，对算法或接口服务进行图形化封装。结合输入/输出，图形开发示意，如图B.2所示。图B.2工业知识图形化开发过程示意图DB21/T4458.1—2026B.3以铸件故障知识提取为例，流程如图B.3所示。首