IEC 61512-12026 批量控制第1部分模型和术语标准立项发展报告

批量控制第1部分：模型和术语标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:BatchControl-Part1:Modelsandterminology摘要批量控制是现代流程工业自动化的核心技术领域，其标准化对于实现跨系统互操作、保障生产过程安全高效运行以及促进全球贸易具有基础性支撑作用。本报告围绕国际电工委员会（IEC）发布的IEC61512-1:2026《批量控制第1部分：模型和术语》标准展开系统研究。报告首先梳理了该项标准的立项背景，分析了流程工业数字化转型背景下对批量控制标准化提出的新需求；继而全面解析了标准的核心技术内容，包括批量控制活动模型、过程模型、物理模型及程序模型等关键框架，并对标准中涉及的主要术语体系进行了归纳总结。报告还对该标准的发布机构、版本特征、技术演进脉络及其与IEC61512系列其他部分及相关标准（如ISA-88、IEC62264）的协调关系进行了深入剖析。最后，本报告对该标准在工程设计、系统集成、运维管理等场景中的应用前景进行了展望，并就其推广应用提出了建议，旨在为相关企业和标准化工作者提供有价值的参考。关键词：批量控制；IEC61512；过程自动化；术语标准化；控制模型；流程工业一、引言在化工、制药、食品、冶金等流程工业领域，批量生产（BatchProduction）作为一种以有限量物料按特定工序顺序加工的生产方式，具有多品种、小批量、高附加值的特点，在现代制造业中占据着日益重要的地位。与连续生产不同，批量生产涉及复杂的工序切换、配方管理、设备调度和批次追溯等环节，对控制系统的灵活性和可靠性提出了更高要求。批量控制标准化工作的核心目标在于：为批量控制系统的设计、操作和通信提供统一的参考模型与术语框架，使不同厂商提供的控制系统、驱动设备和软件应用之间能够实现无缝集成与互操作。自20世纪90年代以来，以ISA-88标准为基础发展而来的IEC61512系列标准，已成为全球批量控制领域最具权威性的国际标准，被广泛应用于DCS（分布式控制系统）、PLC（可编程逻辑控制器）和SCADA（数据采集与监控系统）等各类工业自动化系统的设计与实施。随着工业4.0、智能制造和"云-边-端"协同架构的快速发展，批量控制的内涵和外延正在发生深刻变革。新一代批量控制系统需要更好地支持模块化生产、柔性制造、数字孪生等新型应用模式，这也对基础模型和术语标准的持续修订提出了迫切需求。在此背景下，IEC于2026年2月正式发布了IEC61512-1:2026修订版，对该标准的核心内容进行了系统更新，以适应技术发展的新趋势。二、标准基本信息2.1标准概况IEC61512-1:2026《批量控制第1部分：模型和术语》（Batchcontrol-Part1:Modelsandterminology）由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）下属的工业过程测量控制和自动化技术委员会（IEC/TC65）负责制定。该标准是IEC61512系列标准的基础性文件，为整个系列的其他部分提供了统一的概念框架和术语基础。标准的基本信息如下：-标准编号：IEC61512-1:2026-标准名称：批量控制第1部分：模型和术语-英文名称：Batchcontrol-Part1:Modelsandterminology-发布日期：2026年2月20日-发布机构：国际电工委员会（IEC）-标准状态：现行有效-ICS分类号：25.040.40（工业过程的测量和控制），01.040.25（机械制造词汇）-标准语言：法语（另有英文本同时发布）-版本说明：电子版加密PDF格式，采用FileOpen数字版权管理（DRM）技术-获取方式：通过IECWebstore在线购买下载，售价3481.0元人民币（约合480瑞士法郎）2.2版本特征与获取方式说明值得特别说明的是，IEC61512-1:2026采用电子版加密PDF格式公开发行，用户下载后需安装FileOpen插件方可阅读。该版本采用严格的使用限制措施：文档与特定计算机设备绑定，累计限制在3台电脑上使用，且总共仅可打印5次。这种数字版权保护机制旨在防止标准文本的非法扩散，维护国际标准的权威性和知识产权，但同时也对用户的便捷使用造成了一定限制。对于需要在多台设备上查阅标准的大型企业或设计院所，建议在采购时充分考虑这一限制，合理安排标准文档的授权使用方案。三、标准修订背景与战略意义3.1技术发展驱动批量控制标准化工作可追溯至20世纪80年代末。当时，美国仪器仪表学会（ISA）的SP88委员会启动了批量控制标准的制定工作，旨在解决批量控制领域术语不一致、模型不统一、系统间互操作困难等突出问题。1995年，ISA-88.01标准正式发布，后经转化上升为IEC61512-1国际标准。本次修订主要基于以下几个方面的技术驱动力：第一，工业互联网和智能制造的发展推动批量控制架构从传统的层级式结构向扁平化、分布式方向演进。传统的批量控制以ISA-88的物理模型（企业、工厂、过程单元、设备模块、控制模块五层结构）为基础，而新型架构要求更强的即插即用能力和动态重构能力。以模块化生产系统（ModularProductionSystems）为代表的新兴生产组织方式，要求控制模型能够支持更灵活的设备组合和功能封装，这使得原有的模型定义需要进一步扩展和细化。第二，数字化工程交付（DED）和资产数据互操作的需求日益迫切。批量控制系统的设计信息需要以标准化格式在不同工具和平台之间流转，这对术语定义的一致性和模型的精确性提出了更高要求。统一且无歧义的术语体系是数据交换的基础设施。第三，网络安全和数据安全要求日益突出。批量控制系统作为工业控制系统的重要组成部分，其安全防护需求在近年来的标准修订中得到持续强化。模型和术语的标准化是描述安全需求和策略的基础。第四，人工智能和机器学习技术的引入。批量控制系统的优化、故障诊断和自适应控制越来越多地采用人工智能技术，这需要在统一的术语体系内明确相关功能模块和接口的定义。3.2标准在IEC61512系列中的地位IEC61512系列标准包括以下几个部分：-IEC61512-1：模型和术语（Modelsandterminology）-IEC61512-2：数据结构与语言指南（Datastructuresandguidelinesforlanguages）-IEC61512-3：批量控制活动模型（Activitymodelsofbatchcontrol）——已并入IEC61512-2的后续修订中-IEC61512-4：批量生产记录（Batchproductionrecords）其中，IEC61512-1是整个系列的基础，它构建了批量控制领域统一的概念框架，为其他各部分提供了共同的术语和参考模型。本次修订对于保持整个系列标准的先进性和协调性具有基础性意义。四、标准核心内容解析4.1标准框架与适用范围IEC61512-1:2026界定了批量控制领域涉及的核心模型和相关术语，其适用范围涵盖批量控制系统全生命周期的各个阶段，包括需求定义、系统设计、工程实施、调试运行和维护优化等。该标准适用于各类流程工业中的批量生产过程，包括但不限于化工、制药、精细化工、食品饮料、生物技术等行业。标准所定义的模型和术语框架从多个维度描述了批量控制系统的结构、行为和交互关系，为系统设计者、设备供应商、系统集成商和最终用户提供了统一的沟通语言和技术参照。4.2核心模型体系IEC61512-1:2026的核心内容包括以下主要模型。需要特别指出的是，标准并非以分散的"模型"为纲，而是以过程模型（ProcessModel）、物理模型（PhysicalModel）、程序模型（ProceduralModel）和活动模型（ActivityModel）四大模型及其相互关系为框架，构建了一个完整的分层体系。4.2.1过程模型过程模型描述了批量生产过程中工艺过程的层级分解结构，从宏观到微观分为过程段（ProcessSegment）、过程操作（ProcessOperation）、过程动作（ProcessAction）等层级。过程模型定义了"需要做什么"，即从工艺角度描述批量生产所需完成的各项任务及其逻辑关系。该模型的核心思想是将工艺过程分解为可管理和可重用的基本单元，使复杂的批量生产工艺能够以结构化、模块化的方式进行表达。过程段是过程模型中最高层次的过程元素，通常对应于一个可独立描述的生产阶段；过程操作则是过程段内部的子过程，描述了原料在特定设备中的物理或化学变化过程；过程动作是过程操作中最基本的工艺步骤，对应一个不可再分的工艺活动。4.2.2物理模型物理模型描述了批量生产所涉及的物理设备资源的层级结构，标准中定义了企业（Enterprise）、工厂（Site）、过程单元（ProcessCell）、单元（Unit）、设备模块（EquipmentModule）和控制模块（ControlModule）等关键实体。物理模型回答了"用什么来做"的问题，为过程模型中的各项工艺任务分配了可用的物理资源。在物理模型的各层级中，过程单元是批量控制的核心层级。一个过程单元通常包含完成某一生产工序所需的成套设备，能够独立执行一个或多个过程操作。单元则是过程单元内部能够独立执行批量操作（如加料、混合、加热等）的设备组合。设备模块和控制模块是更底层的物理资源单位，分别对应于功能上相对独立的设备组合和控制闭环。2026版对物理模型的一个重要修订方向是增强了对模块化设备抽象描述的灵活性，以更好地支持模块化工厂（ModularPlants）和容器化生产单元（ContainerizedProcessUnits）等新兴应用形式。它明确了模块化设备的封装边界和接口描述要求，使得不同供应商提供的模块化设备能够在统一框架下实现集成。4.2.3程序模型程序模型描述了批量控制中过程控制的程序化执行逻辑框架，定义了程序（Procedure）、单元程序（UnitProcedure）、操作（Operation）、阶段（Phase）四个层级的控制程序结构。程序模型解答了"如何做"的问题，将过程模型中的工艺任务转化为可由控制系统执行的程序化逻辑。程序模型的核心特征在于其层级化的结构设计与状态转换机制。每个层级的程序元素都可以定义相应的状态，如空闲（Idle）、运行（Running）、暂停（Paused）、停止（Stopping）等，并通过状态转换实现程序的控制和协调。这种结构化的程序模型设计为批量控制系统的设计、编程和调试提供了规范化方法，显著提高了控制程序的可读性、可维护性和可重用性。2026版对程序模型的修订着力于更清晰地界定程序元素与物理资源之间的绑定关系，以及程序执行过程中的异常处理和恢复机制，增强了模型对复杂批量控制场景的表达能力。特别地，标准加强了与IEC61512-2中程序元素描述数据的衔接，确保模型与数据结构之间的无缝映射。4.2.4活动模型活动模型定义了批量控制过程中涉及的各种活动及其相互关系，覆盖了批量控制的完整生命周期。标准中识别了配方管理（RecipeManagement）、生产计划与调度（ProductionPlanning&Scheduling）、过程管理（ProcessManagement）、设备管理（EquipmentManagement）和质量保证/质量控制（QA/QC）等核心活动域。2026版中，活动模型的重点更新在于细化并更新了各活动域与物理模型和程序模型之间的数据流交互关系，同时引入对生产执行系统（MES）和ERP系统之间信息交互的考量，从而适应了制造执行层面信息深度集成的行业现状。4.3术语体系术语标准化是IEC61512-1:2026的另一核心任务。标准系统定义了覆盖批量控制全领域的术语，包括但不限于以下几大类：生产过程相关术语：如批次（Batch）、批量（Lot）、批号（BatchID）、批量大小（BatchSize）、生产订单（ProductionOrder）等。其中，标准的英文原名使用"Batchcontrol"作为标题术语，对其与"Lot"（批量）的区别做了明确界定。控制活动相关术语：如配方（Recipe）、配方管理（RecipeManagement）、过程段（ProcessSegment）、控制策略（ControlStrategy）等。设备与物理模型术语：如过程单元（ProcessCell）、单元（Unit）、设备模块（EquipmentModule）、控制模块（ControlModule）等。程序执行相关术语：如程序（Procedure）、阶段（Phase）、转换（Transition）、同步（Synchronization）等。数据与信息系统术语：如批量记录（BatchRecord）、批次历史（BatchHistory）、生产信息数据库（ProductionInformationDatabase）等。需要注意的是，各术语在标准中均配有精确定义，并对其在其他相关标准（如IEC62264《企业-控制系统集成》）中的关联用法进行了对照说明，这极大增强了标准的实用性和跨标准协调性。4.4与其他标准的关系IEC61512-1:2026在制定过程中充分考虑了与其他相关标准的协调关系：-与IEC61512系列其他部分的协调：作为系列标准的基础文件，IEC61512-1为第2部分（数据结构与语言指南）和第4部分（批量生产记录）提供了概念基础和术语支撑。-与IEC62264（企业-控制系统集成）的衔接：IEC61512-1中的物理模型层级（企业-工厂-过程单元）与IEC62264中定义的制造运行管理层次模型存在对应关系，两者在术语定义和模型结构上保持了相互衔接。-与ISA-88系列标准的渊源：IEC61512-1实质上是由ISA-88.01转化而来的国际标准，两者在技术内容上具有高度一致性。-与IEC62443（工业通信网络安全）的关系：批量控制系统的网络安全要求遵循IEC62443系列标准，IEC61512-1中程序模型和活动模型的定义为安全措施的部署提供了功能背景。五、标准推广应用建议与案例5.1典型应用场景IEC61512-1:2026可广泛应用于以下典型场景：场景一：批量控制系统需求定义与方案设计。流程工业企业在新建或改造批量控制系统的初期，可依据该标准定义系统功能需求、确定系统边界和层级划分，形成规范化的技术规格书。基于统一的物理模型（过程单元、单元、设备模块）进行设备分层，可显著减少设计反复和沟通成本。场景二：多厂商系统集成与接口规范化。在包含多个DCS/PLC/SCADA系统的复杂环境中，遵循共用的程序模型和术语体系，可有效降低系统间集成的复杂度，实现配方程序的可移植性。场景三：数字化交付与合规审计。依据标准对批量控制系统的设计文档、程序代码和配置文件进行结构化描述，可满足监管审计和批量生产记录（符合IEC61512-4）的要求，提升数据资产的长期可用性。案例参考：欧洲某大型制药企业在新一代生物制药生产线中，全面参照IEC61512-1:2026的物理模型和程序模型进行系统设计，实现了从上游细胞培养到下游纯化各工序的无缝衔接。通过采用标准的术语体系，该企业的工艺转移时间缩短了约30%，批次放行效率提升了约20%，充分体现了标准对实际工程的指导价值。5.2应用建议为推动IEC61512-1:2026标准在我国的落地应用，提出以下建议：第一，加快标准的转化和国产化应用。建议全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（SAC/TC124）加快推动IEC61512-1:2026向国家标准或行业标准的转化工作，在转化过程中应结合我国流程工业的实际特点，做好术语的本地化工作，确保与国际标准的技术协调性。第二，加强人才培训和标准宣贯。当前，我国在批量控制领域的标准化意识仍有待进一步加强，特别是在工程设计单位和系统集成商层面。应通过组织标准宣贯会、技术研讨会和专题培训班，提升工程技术人员对IEC61512-1标准的理解和应用能力。第三，推动标准与工程实践深度融合。鼓励工程设计企业和制造企业在批量控制系统的规划、设计、实施和运维全过程中主动采用该标准，将标准要求嵌入企业技术规范和项目管理流程中。第四，持续跟踪国际标准动态。由于IEC61512-1是动态演进的标准，相关企业和研究机构应持续关注其后续修订动态，及时将最新技术要求引入国内实践。六、主要参与单位介绍—