GBZ 18975.11-2026 工业自动化系统与集成 流程工厂（包括石油和天然气生产设施）生命周期数据集成 第11部分：基于RDFS方法论的参考数据工业简化用法标准立项发展报告

工业自动化系统与集成流程工厂（包括石油和天然气生产设施）生命周期数据集成第11部分：基于RDFS方法论的参考数据工业简化用法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:IndustrialAutomationSystemsandIntegration—IntegrationofLifecycleDataforProcessPlants(IncludingOilandGasProductionFacilities)—Part11:IndustrialSimplifiedUsageofReferenceDataBasedonRDFSMethodology摘要随着工业4.0与智能制造的深入推进，流程工厂（特别是石油和天然气生产设施）在规划设计、工程建设、运营维护直至退役拆除的全生命周期阶段，面临着日益严峻的数据集成与信息共享挑战。参考数据作为支撑数据交换与系统互操作的核心基础，其标准化表达与高效利用已成为工业自动化领域的关键技术课题。本报告围绕国家标准GB/Z18975.11-2026《工业自动化系统与集成流程工厂（包括石油和天然气生产设施）生命周期数据集成第11部分：基于RDFS方法论的参考数据工业简化用法》的立项背景、技术内容、标准结构与实施意义展开系统阐述。该标准立足于流程工厂生命周期数据集成中参考数据应用的现实需求，引入资源描述框架模式（RDFS）方法论，针对工业环境下参考数据的建模、分类、映射与查询提出简化而高效的技术方案，旨在降低参考数据应用门槛、提升跨系统数据互操作效率，并支撑我国流程工业数字化转型与智能化升级。本报告对该标准的技术要点进行深入剖析，并对主要起草单位——中国航空综合技术研究所的标准化工作基础与贡献进行了介绍，最后就标准未来实施推广与技术演进方向作出展望，为相关行业技术人员和管理决策者提供参考。关键词：工业自动化；流程工厂；生命周期数据集成；参考数据；RDFS；互操作性；数据标准化Keywords:IndustrialAutomation;ProcessPlant;LifecycleDataIntegration;ReferenceData;RDFS;Interoperability;DataStandardization1引言1.1立项背景流程工业是国民经济的支柱性产业，石油天然气、化工、制药、电力等领域的生产设施具有投资规模大、建设周期长、参与方众多、数据来源广等特点。一个典型的流程工厂在其数十年的生命周期内，会产生涵盖工艺设计、设备参数、施工安装、调试运行、维护检修、改造扩建直至退役拆除的海量工程数据。这些数据分布在不同阶段、不同参与方、不同应用系统之中，其格式各异、语义不一，造成了严重的“信息孤岛”问题，制约了工厂全生命周期信息的有效贯通与充分利用。国际标准化组织（ISO）针对流程工厂生命周期数据集成制定了一系列标准，其中ISO15926系列标准是核心框架。该系列标准定义了流程工厂（包括石油和天然气生产设施）生命周期数据的集成与共享机制，其核心目的在于支持数据在工厂全生命周期各阶段、各系统之间的交换与共享。我国已将其中的多项标准等同采用或修改采用为国家标准，GB/Z18975系列即是ISO15926对应转化的国家标准系列。然而，ISO15926系列标准体系庞大、概念复杂，全面实施的技术门槛较高。特别是其核心部分（如数据模型和参考数据库）的实现往往需要投入大量资源，这对中小企业或者特定应用场景而言显得过于繁重。为此，ISO/TC184/SC4在ISO15926框架下发布了技术规范，提供一种基于RDFS（ResourceDescriptionFrameworkSchema，资源描述框架模式）方法论的简化数据表达方式，以降低实施参考数据的技术门槛，满足工业界对于参考数据“够用、简化、高效”的实际需求。GB/Z18975.11-2026正是在此国际技术背景下，结合我国流程工业信息化发展实际进行转化和发布的国家标准化指导性技术文件。1.2标准定位GB/Z18975.11-2026属于GB/Z18975系列标准的组成部分，定位为系列标准中的第11部分。需特别指出的是，本文件为标准化指导性技术文件（GB/Z），而非强制性标准或推荐性标准。这一属性决定了该标准在效力和应用方式上具有灵活性和引导性，主要面向工程技术人员提供一套可行且高效的技术参考方案，而非强制执行的要求。其发布机构为国家标准化管理委员会，归口管理为全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（SAC/TC124），于2026年2月27日发布并自同日起实施。该标准分类号为工业过程的测量和控制，采用中文编写，以电子版形式发行。2标准范围与体系定位2.1标准适用范围GB/Z18975.11-2026规定了基于RDFS方法论的参考数据在工业环境中的简化用法，适用于流程工厂（包括石油和天然气生产设施）生命周期的各阶段——涵盖设计、采购、施工、调试、运营、维护和退役等全部环节。该标准为用户提供了一套在RDFS框架下定义、发布和引用参考数据的统一方法，使用户能够以较为简易的方式对参考数据进行分类、标识和语义描述，实现参考数据的机器可读和系统间交换。本文件的目标用户涵盖了流程工厂全生命周期中涉及数据交换与集成的各类角色，包括但不限于：工厂业主与运营商、工程总承包商（EPC）、设计与工程公司、设备与材料供应商、软件系统开发商和系统集成商，以及负责数据治理与标准化管理的专业机构等。2.2在GB/Z18975系列标准中的位置GB/Z18975系列标准整体对应ISO15926系列，其各部分相互衔接、互为补充，共同构成流程工厂生命周期数据集成的标准体系。本部分（第11部分）在该体系中的特殊意义在于：它不试图替代系列中的核心数据模型标准，而是专注于提供一种“轻量化”的参考数据表达与交换途径，通过RDFS方法论的引入，弥补原有标准体系在实施便捷性方面的不足。它与系列中的其他部分——如第1部分（概述与基本原理）、第2部分（数据模型）、第8部分（RDF/OWL表达）等——形成互补关系，共同服务于流程工厂全生命周期数据的语义互操作目标。2.3与相关法规政策的关系本标准的制定与实施积极呼应了我国推动制造业数字化转型和新型工业化建设的战略部署。国务院于2023年印发的《制造业可靠性提升实施意见》中明确提出提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平的要求。《“十四五”智能制造发展规划》亦将标准体系建设置于关键位置，强调以标准引领行业规范有序发展。此外，国家标准化管理委员会等部门发布的《国家标准化发展纲要》明确提出要推动标准化与信息化深度融合，支持工业数据要素价值的充分释放。GB/Z18975.11-2026作为流程工业数据标准化领域的技术指导文件，其发布实施为落实上述政策要求提供了具体的技术支撑。3核心技术内容解析3.1RDFS方法论概述RDFS（ResourceDescriptionFrameworkSchema）是W3C（万维网联盟）制定的资源描述框架（RDF）的schema扩展语言，用于定义RDF数据中资源类别（Class）、属性（Property）及其关系（Relation），为语义网和关联数据提供基础性的本体建模工具。RDFS具备表达能力强、语法简洁、工具链成熟、生态体系完善等优势，当前已在知识图谱、数据中台、语义集成等领域获得广泛应用。在流程工厂生命周期数据集成场景中，RDFS方法论的核心价值在于：通过构建可机器处理、具有明确语义的参考数据模型，使不同系统间能够基于统一的词汇表和关系定义理解并交换数据，从而克服传统数据交换方式中对人工映射和定制开发的过度依赖。3.2参考数据的核心概念与建模要求本标准首先界定了参考数据在流程工厂环境下的定义、范畴与分类方法。参考数据是指在数据交换和信息共享中被反复引用的基础性数据，如设备类型编码、材料等级、管道规范、阀门型式、仪表类型、工艺介质属性等。参考数据是语义互操作的基石——当两个系统交换数据时，如果对同一概念使用了不同编码或不同定义，则无法实现真正意义上的信息互通。标准中给出了对参考数据实施RDFS建模时应遵循的核心原则和一般性要求，具体包括：（一）类层次结构的设计。参考数据的类（Class）应当按照从抽象到具体的原则构建层次化结构，上层类定义通用属性和语义约束，下层类继承上层属性并细化为具体的参考数据类型。类层次结构的设计应兼顾可扩展性与稳定性，避免频繁调整导致下游系统失效。（二）属性的定义与约束。属性（Property）是描述参考数据实例特征的基本单元。标准的RDFS框架中属性域（Domain）和属性范围（Range）需要进行显式声明，以便系统能正确理解属性的适用对象和取值类型。对于量值类属性，还应关联相应的计量单位，确保数据在跨系统交换中保持物理语义的一致性。（三）实例的标识与描述。每个参考数据实例应具有全局唯一且稳定的标识符（IRI），以保证在分布式环境下实例识别的唯一性和引用的持久性。同时，各实例应附加必要的人类可读标记（如名称、定义、备注等），在机器可读性之外兼顾人工识别的便利性。3.3参考数据工业简化用法“简化”是本标准的核心原则和突出亮点。在深入分析工业应用实际需求和权衡实施成本的基础上，本标准对RDFS完整的建模手段进行了有针对性的裁剪和限定，凝练出一套“工业够用”的参考数据建模子集，在保证语义互操作基本需求的前提下，显著降低了模板构建的复杂度与系统实施的难度。简化用法具体体现在以下层面：（一）精简类和属性的数量。标准将参考数据RDFS形式化表达中类和属性的数量控制在有限的范围，只保留流程工厂数据交换中最常用的基础性建模要素，以避免因要素泛滥导致实现过于复杂、维护成本过高的问题。（二）降低层级深度。在RDFS表达中，类层次结构的深度被合理压缩，层级数量通常控制在五层以内，确保语义清晰且不至于过度细化。（三）明确必需要素。标准对参考数据的每个实例明确规定了若干必需属性（如标识符、名称、定义来源等），确保尽量简洁的形式提供基础的、不可或缺的语义信息，为实现有限但充分的互操作创造条件。（四）提供模板模式。针对流程工厂生命周期中典型的参考数据使用场景，标准给出了可参考的数据模板模式，引导和帮助使用者快速建立自己的参考数据模型，减少从零开始的建模代价。3.4模板构建与数据交换机制基于前述简化方法，标准规定了模板构建的具体步骤和机制。模板（Template）是ISO15926系列中广泛使用的建模工具，用于对工程中的重复性信息结构进行模式化描述。本标准中的模板基于RDFS进行表达，为使用者提供了一整套可重用、可组合的数据结构定义。通过模板，用户可以将特定类别的参考数据实例（如“某型号离心泵”“某等级碳钢管材”）的结构化属性表达为规范的RDF数据，从根本上保证参考数据表达的规范性和一致性。在数据交换层面，本标准通过定义参考数据在RDF数据交换框架下的编码规则和序列化方式（格式采用Turtle或RDF/XML等标准语法），实现了参考数据在异构系统之间的无障碍流转。由于RDF数据天然支持分布式发布和链接，各企业可在自身系统中独立发布参考数据，同时通过引用共同的类与属性定义实现语义层的一致性，无需建立集中的大型数据库——这种去中心化的设计理念是标准的一大技术特色。4标准实施的意义与预期效果4.1促进跨阶段、跨系统数据流通实施本标准后，流程工厂生命周期各阶段的数据集成将获得语义层面的一致支撑。当前行业内不同软件系统之间交换数据主要依赖两两开发接口或中间格式转换，其本质是“语法层面的数据搬运”，而非“语义层面的信息互通”。借助本标准所定义的方法，不同系统可遵循统一的参考数据RDFS表达体系进行数据描述和交换，实现“一处定义，多处引用；一次发布，多方使用”的参考数据共享模式，进而从根源上化解流程工厂全生命周期数据集成中长期存在的数据语义不一致、同义词冲突等问题，有效提升跨系统数据交换的自动化水平和准确率。4.2降低数据交换技术门槛，赋能行业中小企业ISO15926完整实现方案需要构建基于OWL全语义的本体库，这也意味着高昂的建模代价和沉重的系统负担，令众多中小企业望而却步。本标准通过RDFS简化方法论提供了一种轻量级实现路径，只需基本的RDF工具链即可实施，这与当前流行的图数据库和知识图谱技术天然兼容。中小企业无需构建庞大的企业级本体库，只需在现有业务系统中配置轻量化的RDFS支持组件，即可享有标准化参考数据带来的语义互操作能力，从根本上降低了标准实施的技术门槛和资源需求，有助于推动标准在全行业更大范围内的采纳和落地。4.3提升工厂全生命周期信息管理水平对于工厂业主和运营商而言，数据是重要的战略资产。流程工厂在全生命周期中积累的数据如果能够被有效整合和利用，将直接转化为运营效率和决策质量的提升。本标准推动的参考数据标准化为此提供了先行条件——只有当各系统之间的参考数据实现统一管理后，工厂的数据治理体系方能真正落地。此外，标准支持将工厂现有的异构数据源映射到统一的RDFS参考数据模型，实现既有数据资产的语义化改造和保值增值，解决了流程工业企业长期以来“数据有而无序、有而难用”的困境。4.4支撑工业互联网与数字化转型当前流程工业正加快向数字化、网络化、智能化方向发展，工业互联网平台建设方兴未艾。工业互联网的核心价值在于连接设备、系统与人，实现数据的全域感知与智能决策，而这一切都建立在数据语义互操作的基础之上。本标准为工业互联网平台中异构多源数据的语义集成提供了标准化手段，平台侧可基于RDFS模型对各接入系统的数据进行语义解析和融合；与此同时，基于RDFS表达的参考数据亦天然适配知识图谱等AI技术的数据组织范式，为工业智能应用（如智能检索、故障诊断、知识推理等）提供了扎实的数据基础。长远来看，本标准的有效实施将推动新一代信息技术在流程工业的深化应用，是建设智能工厂和智慧油气田的重要基础性工作。5主要起草单位介绍——中国航空综合技术研究所GB/Z18975.11-2026的制定汇聚了国内在工业自动化、流程工业信息化及标准化领域的优势力量。其中，中国航空综合技术研究所作为核心起草单位发挥了重要的技术引领和组织协调作用。中国航空综合技术研究所（又称中国航空工业集团公司综合技术研究所，简称“301所”）成立于1970年，隶属于中国航空工业集团有限公司，是国家级标准化专业研究机构，在标准化理论方法、标准制定与应用等领域具有深厚的积累和雄厚的实力。该所设有全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会相关分会秘书处，长期深耕流程工业自动化与数据集成标准化前沿。除本部分标准外，该研究所还长期深度参与GB/Z18975系列其他部分的制修订工作，是国内该标准体系研究和应用推广的重要技术力量。研究所拥有国内领先的标准信息服务能力和试验验证条件，可为后续标准的宣贯培训、实施指导和应用验证提供全方位支撑。6结论与展望GB/Z18975.11-2026《工业自动化系统与集成流程工厂（包括石油和天然气生产设施）生命周期数据集成第11部分：基于RDFS方法论的参考数据工业简化用法》作为国家标准体系中重要的标准化指导性技术文件，为我国流程工业参考数据