IEC 63278-12023 工业应用的资产管理外壳.第1部分资产管理外壳结构标准立项发展报告

资产管理外壳第1部分：资产管理外壳结构标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:AssetAdministrationShellforIndustrialApplications-Part1:AssetAdministrationShellStructure摘要随着工业数字化转型的深入推进，资产全生命周期管理对信息互操作性和数据交换标准化提出了迫切需求。资产管理外壳（AssetAdministrationShell，简称AAS）作为工业4.0体系中的核心概念，为物理资产与数字世界之间提供了标准化的信息交互桥梁。国际电工委员会于2023年12月14日正式发布了IEC63278-1:2023标准，标志着资产管理外壳从工业4.0参考架构模型（RAMI4.0）中的概念框架正式转化为国际通用技术规范。本报告系统梳理了IEC63278-1:2023标准的立项背景、制定过程、核心技术内容及其产业应用前景，深入分析了该标准在工业气体等资产密集型行业中的实施路径与推广价值。报告指出，该标准通过统一资产管理外壳的元模型结构、数据规范与服务接口，有效解决了工业环境中异构系统间资产信息语义不一致、数据难以互通的长期问题，为构建跨行业、跨领域的工业数字生态系统奠定了关键基础。最后，本报告对标准参与单位及未来发展趋势进行了展望，提出了持续推进标准宣贯与落地实施的建议。关键词：资产管理外壳；工业4.0；信息互操作性；工业数字化；RAMI4.0；IEC63278Keywords:AssetAdministrationShell;Industry4.0;Interoperability;IndustrialDigitalization;RAMI4.0;IEC632781引言1.1标准立项背景工业4.0战略的深入推进使得制造业正经历着前所未有的数字化变革。在这一变革过程中，如何在异构系统之间实现资产信息的一致表达与高效交换，已成为制约工业数字化的关键瓶颈。传统工业环境中，不同厂商、不同系统对同一资产的信息描述方式千差万别，导致"数据孤岛"现象普遍存在，严重阻碍了工业互联网价值的释放。为有效应对这一挑战，德国工业4.0平台于2015年前后率先提出了资产管理外壳（AssetAdministrationShell,AAS）的概念，将其作为工业4.0组件（Industry4.0Component）的核心实现形式。资产管理外壳旨在为每一个物理或逻辑资产建立一个标准化、结构化的数字信息容器，使资产信息能够在整个生命周期内被一致地访问、交换与复用。然而，由于缺乏统一的国际标准规范，不同实施主体对资产管理外壳的理解与实现方式存在较大差异，亟需通过标准化手段加以统一和规范。1.2标准编制过程IEC63278-1:2023由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）下属的WG23工作组负责制定。该工作组汇集了来自德国、中国、日本、美国、法国等主要工业国家的标准化专家，历经多年的深入讨论与反复修订，最终形成了本部分标准。标准制定过程中充分吸收了工业4.0参考架构模型（RAMI4.0，IECPAS63088）、IEC62832（数字工厂框架）以及工业4.0平台发布的相关技术规范等既有成果，确保了标准的继承性与兼容性。标准草案经过多轮国际范围内的征求意见和技术评议，于2023年12月14日正式发布。1.3标准的基本定位IEC63278-1:2023定位为资产管理外壳系列标准的第1部分，规定了资产管理外壳的基础结构框架。该标准为工业应用中资产管理外壳的构建、实施与互操作提供了统一的元模型基础，但不涉及具体行业或特定应用场景中的数据语义规范——后者将在该系列标准的后续部分或其他配套标准中予以规定。该标准适用于各种类型的工业资产，包括设备、系统、软件组件、文档以及各类物理或逻辑实体。2标准主要内容2.1范围与适用领域IEC63278-1:2023规定了资产管理外壳（AAS）的结构，适用于工业应用中需要对资产信息进行标准化描述与交换的场景。该标准明确了资产管理外壳作为一个标准化数字表示形式的核心构成要素，旨在为不同利益相关方之间提供一致的资产信息交互机制。具体而言，该标准适用于但不限于以下领域：离散制造业中的生产设备与自动化系统管理；流程工业中的过程控制设备与仪表管理；工业气体行业中的气瓶、储罐、阀门及气体发生与净化设备管理；能源行业中的发电与输配电资产管理；以及物流与供应链中的可追溯性管理。标准的实施与推广，有助于在这些广泛的应用场景中实现异构系统之间的信息互操作。2.2核心概念与术语体系标准首次在国际层面系统定义了资产管理外壳的核心术语体系，包括但不限于：资产（Asset）、资产管理外壳（AAS）、子模型（Submodel）、属性（Property）、资产标识（AssetIdentification）等关键概念。这些术语定义的统一，为跨行业、跨领域的技术交流提供了共同语言。其中，"资产"被定义为具有某种价值的事物，可以是物理实体（如设备、组件、产品）或逻辑实体（如软件应用、文档、合同）。"资产管理外壳"则是资产的标准化数字表示，由一系列结构化的子模型组成，每个子模型描述了资产某一特定方面的信息（如识别信息、技术规格、运行状态、维护记录等）。2.3资产管理外壳元模型标准的核心内容之一是资产管理外壳的元模型（Metamodel）规范。元模型定义了资产管理外壳的基本结构单元及其相互关系，包括资产外壳的根节点结构、子模型的构成规则、属性的数据类型定义以及它们之间的关联关系。具体来说，该元模型规定了以下层次化结构：-第一层——外壳层：资产管理外壳的顶层结构，包含对资产的整体描述和管理信息。-第二层——子模型层：按照标准化的信息分类方式组织的语义模块，如标识子模型、技术数据子模型、状态监控子模型等。-第三层——属性与数据层：构成子模型的具体数据元素，包括静态属性（如出厂参数）、动态属性（如实时运行数据）以及方法（如远程操作接口）。2.4序列化与数据交换为实现不同系统之间的数据交换，标准还规定了资产管理外壳信息的序列化方式。标准要求资产管理外壳的内容能够以标准化的JSON或XML格式进行编码与传输。其中，JSON格式适用于轻量级的实时数据交换场景，XML格式则更适用于需要严格文档结构控制的场景。此外，标准还定义了一种高效的二进制序列化格式（AASX），用于在需要压缩存储与高效传输的场景下使用。值得注意的是，标准在序列化规范中充分考虑了与既有工业通信协议（如OPCUA）和工业数据交换标准（如IEC61360）的兼容性，从而降低了标准在存量系统中的实施门槛。2.5与其他标准的关系IEC63278-1:2023并不是孤立存在的技术规范，它与多项国际标准相互关联、互为补充。该标准与IECPAS63088（RAMI4.0）保持架构上的一致性；与IEC61360（用于数据元素字典的标准化数据类型）在属性定义层面建立了映射关系；与IEC62541（OPCUA）在传输映射层面进行了衔接；与ISO29002在标识系统和交换格式方面实现对接。这些关联确保了资产管理外壳标准能够在更广泛的标准化生态中发挥基础性支撑作用。3主要参与单位介绍3.1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）IEC/TC65是负责工业过程测量、控制和自动化领域国际标准制定的技术委员会，秘书处设在法国。TC65的工作范围涵盖工业过程测量与控制的全部环节，包括传感器与执行器、过程控制软件与系统、系统集成与互操作、工业自动化安全与可靠性等多个方面。TC65下设多个工作组，其中WG23专门负责资产管理外壳及数字孪生相关标准的制定。IEC63278-1:2023正是该工作组的重要成果之一。作为IEC最活跃的技术委员会之一，TC65为IEC63278系列标准提供了坚实的组织保障与技术支撑。其在工业自动化领域长期积累的标准化经验和广泛的国际专家网络，确保了该标准既具备技术的先进性，又兼顾了全球不同工业发展水平国家的实施可行性。3.2主要贡献单位在IEC63278-1:2023的编制过程中，来自德国的Fraunhofer研究所、西门子公司、倍福自动化公司，来自中国的机械工业仪器仪表综合技术经济研究所（ITEI）、中国信息通信研究院，以及来自日本的三菱电机株式会社等机构和企业的专家积极参与了标准草案的起草与技术讨论工作，为标准的完善作出了重要贡献。机械工业仪器仪表综合技术经济研究所（ITEI）——作为中国在该标准制定中的核心参与单位之一，ITEI长期从事工业自动化与仪器仪表领域的标准化研究，是IEC/TC65的国内对口技术组织，深度参与了IEC63278-1:2023的草案研讨与意见反馈工作。ITEI依托其工业4.0标准化研究平台和数字孪生实验室，对本标准的术语定义、元模型结构以及与中国工业场景的适配性问题进行了系统性研究，为中国在该国际标准中争取话语权、提出符合国情的修改建议提供了重要的技术支撑。ITEI还先后组织国内相关企业开展多轮标准研讨与验证测试工作，为标准的国内转化与落地实施积累了丰富的工程经验。4标准实施建议与展望4.1标准实施的技术准备对于拟采用IEC63278-1:2023的企业和机构，建议从以下几个方面做好技术准备：一是梳理本单位的资产分类体系和已有数据模型，识别出与资产管理外壳元模型的映射关系；二是评估现有IT/OT系统的数据交换能力，确定实施资产管理外壳所需的技术改造范围；三是培养或引进具备资产管理外壳模型设计能力的专业技术人才；四是制定分阶段实施计划，优先选择若干典型资产类型开展试点验证，逐步扩展覆盖范围。4.2应用前景与产业价值IEC63278-1:2023的发布对工业数字化的推进具有深远影响。在资产密集型行业（如工业气体、石油化工、电力能源等），该标准为资产的数字化描述与全生命周期管理提供了统一的"数据骨架"，使得大型企业能够在统一的语义框架下整合来自不同厂商、不同系统的资产数据，从而显著降低系统集成成本，提升资产运营效率。在工业气体行业，该标准为气瓶、储罐、阀门、气体发生设备等各类资产建立标准化数字档案奠定了技术基础。结合智能传感器与工业物联网技术，企业可通过资产管理外壳实现气体资产从生产、充装、运输、使用到回收的全流程数字化追溯，提升安全管理水平与运营效率。此外，资产管理外壳标准也为数字孪生技术的落地提供了数据基础。通过标准化的资产信息模型，数字孪生系统能够更高效地获取和同步物理资产的实时状态数据，从而构建高保真的虚拟镜像模型。4.3未来发展趋势当前，IEC63278系列标准仍在持续完善之中。其中，第2部分侧重于定义横向与纵向应用场景中资产管理外壳的具体交互流程，第3部分将聚焦于资产管理外壳在身份与访问控制方面的安全规范。未来随着数字孪生、工业元宇宙等新型产业形态的发展，资产管理外壳标准将面临更多新的应用需求，并有望在更广阔的领域内发挥基础性支撑作用。可以预见，随着标准体系的逐步完善以及行业实践的不断积累，资产管理外壳将成为连接物理工业世界与数字信息世界的核心枢纽，为全球工业的智能化转型提供坚实的标准化保障。5结论IEC63278-1:2023作为资产管理外壳系列标准的基础性文件，其发布具有里程碑式的意义。该标准首次以国际标准的形式统一了资产管理外壳的结构框架、核心术语与序列化格式，为工业应用中资产信息的标准化表达与交换奠定了重要基础。通过梳理分析可以看出，该标准在制定过程中充分吸收了工业4.0领域的先进理念和已有成果，具有良好的技术先进性和广泛的适用性。标准的实施将有效降低工业系统集成的复杂度，提升资产全生命周期管理的效率与质量，为推动工业数字化转型和数字孪生技术应用提供坚实的标准化支撑。展望未来，AAS作为连接物理资产与数字世界的桥梁，其价值将随标准的深入实施而持续显现。我国高度重视工业互联网与智能制造标准化工作，已启动该标准的转化研究工作。建议相关企事业单位密切关注IEC63278系列标准的后续进展，积极跟踪标准在工业气体等各垂直行业的应用实践，加快推进先进国际标准的本地化转化与产业落地，积极融入全球工业数字化发展进程。参考文献[1]IEC63278-1:2023,AssetAdministrationShellforindustrialapplications-Part1:AssetAdministrationShellstructure[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[2]IECPAS63088:2017,Smartmanufacturing-Referencearchitecturemodelindustry4.0(RAMI4.0)[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2017.[3]IEC61360-1:2017