IEC TR 63283-22022 工业过程测量、控制和自动化.智能制造.第2部分用例标准立项发展报告

工业过程测量、控制和自动化智能制造第2部分：用例标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Industrial-processmeasurement,controlandautomation-SmartManufacturing-Part2:Usecases摘要关键词：智能制造；用例；IECTR63283；工业过程测量控制；标准化；数字化转型；系统架构1引言1.1研究背景制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。当前，以新一代信息技术与制造业深度融合为特征的智能制造，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。世界主要工业发达国家纷纷实施"再工业化"战略，通过制定智能制造相关标准抢占产业竞争制高点。德国"工业4.0"、美国"工业互联网"、日本"互联工业"等战略中，标准化均被置于基础性、战略性地位。国际电工委员会（IEC）作为全球最具权威性的国际电工标准化机构，下设工业过程测量、控制和自动化技术委员会（IEC/TC65），负责智能制造领域基础性、通用性标准的制定。为系统推进智能制造标准化工作，IEC/TC65成立了智能制造顾问组及其下设的用例工作组，各国家委员会提交了大量智能制造用例作为标准化需求的重要输入。在此背景下，IECTR63283系列技术报告应运而生，其中第2部分IECTR63283-2:2022专门规定了智能制造用例的相关要求与指南。1.2标准基本信息IECTR63283-2:2022《工业过程测量、控制和自动化智能制造第2部分：用例》（Industrial-processmeasurement,controlandautomation-SmartManufacturing-Part2:Usecases）由国际电工委员会（IEC）发布，发布日期为2022年3月9日，标准状态为技术报告（TechnicalReport）。该标准当前状态为"被代替"，表明其已被更新版本或后续扩展部分所接续。标准采用电子版加密PDF格式发布，属IEC官方网站销售的正式出版物，售价3846.0元人民币（约合540美元），其定价反映了技术报告类文献的专业参考价值和知识产权属性。2标准编制背景与意义2.1智能制造标准化的国际需求随着工业4.0、智能制造等新概念、新模式的迅速兴起，制造业正经历一场前所未有的深刻变革。在这一变革进程中，不同国家、不同行业、不同企业对于智能制造的理解不尽相同，相关术语定义不一致、系统架构不统一、接口规范不兼容等问题日益突出，严重制约了智能制造技术的推广应用和产业生态的健康发展。国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）等高度重视智能制造标准化工作。IEC/TC65作为智能制造核心标准化的归口技术委员会，以智能制造系统架构（SmartManufacturingReferenceArchitecture，SMRA）研究为基础，系统开展智能制造术语、系统架构、用例、数据互操作等基础性标准的研制。用例（UseCase）作为描述系统功能需求、交互场景和业务流程的有效工具，在智能制造标准化中发挥着连接业务需求与技术方案的桥梁作用。2.2用例标准化的必要性与紧迫性用例方法源自软件工程领域，旨在从用户视角描述系统的功能行为。在智能制造背景下，用例不仅是系统需求分析的重要工具，更是识别标准化需求、验证标准适用性的关键手段。各国在推进智能制造过程中积累了大量的应用案例和实践经验，但对用例的描述方法、分类方式、应用指南等缺乏统一规范，导致用例信息难以在不同主体间有效共享和复用。IECTR63283-2:2022的发布，正是在这一背景下对智能制造用例进行标准化的首次国际尝试。该标准通过规定系统化描述智能制造用例的方法，为智能制造系统架构搭建、标准需求识别和标准适用性验证提供了方法论基础，对于促进全球智能制造技术交流与产业合作具有重要的先导意义。3标准主要内容解析3.1标准定位与适用范围IECTR63283-2:2022属于IECTR63283系列技术报告的第2部分。该系列技术报告整体围绕智能制造领域的关键共性需求展开，各部分各司其职。其中，第1部分聚焦术语定义与参考架构的顶层阐述，第2部分即本文件则深入聚焦"用例"这一具体主题，规定了用例的描述模板、编制指南和分类方法。该标准适用于离散制造和流程工业中各类智能制造系统与解决方案的用例描述，旨在为以下对象提供指导：-智能制造系统设计人员，提供统一的用例描述规范；-智能制造标准化工作者，提供标准需求识别和验证的方法支持；-智能制造解决方案提供商，提供案例展示和经验共享的规范框架；-制造企业及相关科研机构，提供需求分析和系统规划的参考方法。3.2用例描述框架核心要点IECTR63283-2:2022的核心内容之一是建立了智能制造用例的描述框架。标准规定的用例描述框架涵盖以下关键要素：（1）用例标识：包括用例名称、编号、版本、编制单位等基本信息，确保每个用例具有唯一的标识。（2）目标与范围：明确用例所要解决的业务问题、拟实现的功能目标以及涉及的系统边界。（3）参与角色：描述参与用例执行的人员角色（如操作员、维护工程师、生产管理人员等）以及系统角色（如控制系统、执行系统、管理系统等）。（4）前置条件：说明用例启动前系统必须具备的状态条件和环境要求。（5）基本流程：以步骤化的方式描述用例的主要执行流程，包括触发事件、处理过程、交互动作和结果输出等。（6）可选流程：描述基本流程之外的可变路径、异常处理和扩展场景。（7）后置条件：说明用例执行完成后系统应达到的状态和可观察的结果。（8）数据需求：识别用例所涉及的数据实体、数据流和数据交换需求。（9）非功能需求：包括性能、安全性、可靠性、可用性等方面的约束和要求。3.3智能制造用例分类体系标准还建立了智能制造用例的分类体系，为不同维度下用例的组织和管理提供了系统性框架。主要分类维度包括：（1）按产品生命周期阶段分类：涵盖设计、采购、计划、生产、交付、服务等产品全生命周期各阶段的用例。（2）按系统层级分类：对应IEC62264（企业-控制系统集成）定义的层级结构，分为设备层、单元层、车间层、企业层和协同层五个层级的用例。（3）按智能功能类型分类：包括智能生产、智能物流、智能服务、智能管理等不同功能类型的用例。（4）按数据互联特征分类：区分基于物联网、工业互联网、云计算等不同技术架构条件下的用例。3.4与相关标准的关系IECTR63283-2:2022与多项智能制造领域的核心国际标准存在紧密关联。在术语和架构层面，该标准与IEC62832（工业过程测量、控制和自动化数字工厂框架）标准群存在衔接关系，其用例描述中涉及的数字工厂相关内容须遵循IEC62832-1规定的数字工厂框架基本概念与原则。IEC62832-1为数字工厂的构建提供了核心的参考模型和术语体系，IECTR63283-2:2022中的用例描述正是基于这一统一框架来界定物理对象、数字对象以及二者的关联方式。在企业信息系统与控制系统集成层面，标准与IEC62264系列标准相互配合，用例中的系统层级划分和业务流程描述以IEC62264为基本依据。同时，标准中的系统集成用例也与IEC62541（OPCUA统一架构）标准保持兼容。此外，该标准与ISO/IEC30141（物联网参考架构）等标准在智慧工厂用例的架构映射方面建立了联系。4标准的主要参与单位IECTR63283-2:2022的编制过程汇聚了来自全球多个国家的标准化专家和行业代表。日本作为智能制造领域较为活跃的国家之一，在该标准的起草过程中发挥了重要的推动作用。日本通过其工业价值链促进会（IVI，IndustrialValueChainInitiative）和IEC/TC65日本国内委员会，组织了三菱电机、横河电机、东芝等制造业与自动化骨干企业的专家积极参与用例提交与讨论。其中，日本三菱电机公司作为IEC/TC65的重要参与企业之一，在制造业自动化与智能制造系统领域拥有深厚的技术积累和丰富的工程实践经验，其提交的智能工厂远程监控与运维、多品种小批量柔性生产等用例内容被标准所吸收，为用例描述框架的制定贡献了重要技术输入。来自日本国内委员会的标准化专家同时参与了与德国工业4.0平台的用例对接工作，推动了用例描述方法与RAMI4.0体系之间的协调一致。此外，德国凭借其在工业4.0标准化方面的先发优势，在用例标准的技术方案形成过程中同样发挥了重要作用。德国联邦经济事务和能源部（BMWi）资助的工业4.0平台（PlatformIndustrie4.0）向IEC/TC65提交了其在"工业4.0用例"方面的工作成果，为IECTR63283-2:2022中用例分类体系的设计提供了重要参考。德国电工委员会（DKE）组织的专家团队与日本代表团就用例描述模板进行了多轮协调，最终形成了统一的用例描述框架。中国、美国、法国、韩国等国家也派遣专家参与了该标准的制定工作，贡献了各自在智能制造应用实践中的典型案例和最佳实践。5结论与展望IECTR63283-2:2022作为智能制造用例领域的重要技术报告，系统规定了智能制造用例的描述框架、分类体系及其与相关标准的关系，为全球智能制造的系统设计和标准化工作提供了方法支撑。该标准的发布有助于统一各方对智能制造应用场景的认知框架，促进用例信息在国际范围内的共享与复用，为智能制造标准化需求识别和标准适用性验证提供了有效工具。当前，IECTR63283-2:2022的状态为"被代替"，这表明该技术报告的内容已根据产业应用反馈和技术发展需求进行了更新迭代，可能被IECTR63283-2:2024等新版本或IEC63283系列中的正式国际标准所取代。这一变化过程反映了智能制造标准化领域技术内容和产业需求不断演进的内在规律，也说明用例标准的持续完善对于支撑智能制造产业生态健康发展具有重要意义。关键词Keywords:Sm