面向智能裝備的標(biāo)準(zhǔn)知識智能化策略研究

盧鐵林，岳 磊，汪 爍，王春喜，姚長青，韓紅旗

(1.中國科學(xué)技術(shù)信息研究所，北京 100038；2.機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100055；3.西門子工業(yè)軟件(北京)有限公司，北京 100102)

0 引言

當(dāng)前，高端的裝備產(chǎn)品已脫離原有的手工制造加工以及供給模式，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)-加工-檢驗(yàn)-回收的全生命周期發(fā)生了顛覆性變革[1]。國際上，歐美等國家先后提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”“工業(yè)4.0”“新工業(yè)法國II”等戰(zhàn)略舉措，通用電氣、西門子、羅克韋爾等國外大型裝備企業(yè)均開展了數(shù)字化建設(shè)，取得了顯著成效。我國工業(yè)轉(zhuǎn)型雖起步較晚，但現(xiàn)已通過“智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動(dòng)”“產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)公共服務(wù)平臺”“智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化與新模式應(yīng)用”“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造和智能工廠”“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)”等專項(xiàng)，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型升級[2-4]。智能裝備提出數(shù)字化、虛擬化、可視化的發(fā)展需求，尤其是與智能裝備關(guān)系密切的裝置、材料、測試方法，使用環(huán)境及場地等相關(guān)要素都發(fā)生了顛覆性變化。采用標(biāo)準(zhǔn)化的知識表示手段，可對裝備的相應(yīng)要素實(shí)現(xiàn)跨組織交互，例如物理性質(zhì)(外觀、顏色、外部結(jié)構(gòu)、物理性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等)、化學(xué)性質(zhì)(組成材料、分子結(jié)構(gòu)等)、各種微生物、流程/機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律、傳輸數(shù)據(jù)接口等內(nèi)容。當(dāng)前，新型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云制造模式[5]通過集成底層設(shè)備的各類運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建交互信息模型，以滿足裝備現(xiàn)場集成應(yīng)用，甚至是云維護(hù)的實(shí)際需求。

首先，標(biāo)準(zhǔn)智能化的知識表示是將多源異構(gòu)的裝備數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器可識別的技術(shù)手段。由于標(biāo)準(zhǔn)文本及相關(guān)的技術(shù)文檔無法直接由機(jī)器使用，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)器識別，導(dǎo)致信息無法高效、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)執(zhí)行。特別是大規(guī)模個(gè)性化定制及小批量柔性制造等場景，需要提供便于機(jī)器調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)語義管理殼，從而實(shí)現(xiàn)裝備制造與管理的智能化。其次，通過直觀的標(biāo)準(zhǔn)化知識管理系統(tǒng)，可以更好地實(shí)現(xiàn)高端裝備的周期化管理，如設(shè)計(jì)管理、合同訂單管理、零部件管理、元器件耗材管理、計(jì)量校準(zhǔn)管理、智能巡檢、環(huán)境管理、安全保障、故障缺陷識別、智能問答、智能推薦等。最后，通過這些多元化的知識組織管理模塊，可以避免由于人工或紙質(zhì)文檔管理導(dǎo)致的效率和成本增加。將這些管理信息嵌入方法工具中，可以完成智能化的輔助相關(guān)管理過程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、云服務(wù)的功能應(yīng)用，提升知識復(fù)用和共享的一致性。

隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，我國正積極探索高端裝備數(shù)字化運(yùn)營模式。一方面，通過持續(xù)提供數(shù)字化的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，將標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容顆?；剡M(jìn)行語義標(biāo)記，抽取標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，將各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)模型自動(dòng)集成到業(yè)務(wù)管理流程中。例如，裝備系統(tǒng)中廣泛采用的屬性數(shù)據(jù)字典，可自動(dòng)輔助采購管理等需求，也能將屬性信息直接關(guān)聯(lián)到三維孿生裝備模型。另一方面，通過標(biāo)準(zhǔn)知識智能化表示手段，可動(dòng)態(tài)管理技術(shù)文檔，輔助將各類文檔的知識形成人工智能學(xué)習(xí)模型、抽取圖表等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，便于機(jī)器輔助人進(jìn)行智能推理和決策。

基于以上認(rèn)識，本文從標(biāo)準(zhǔn)智能化發(fā)展的現(xiàn)狀、智能裝備標(biāo)準(zhǔn)智能化交互需求進(jìn)行分析，提出智能裝備知識標(biāo)準(zhǔn)智能化表示策略，以促進(jìn)相關(guān)智能化技術(shù)手段的應(yīng)用，為高端智能裝備發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)智能化提供融合方案。同時(shí)，對于標(biāo)準(zhǔn)全鏈條智能化服務(wù)新模式，本文形成標(biāo)準(zhǔn)知識跨組織共享與交互，支撐標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)更為廣泛的應(yīng)用。

1 標(biāo)準(zhǔn)知識智能化發(fā)展的現(xiàn)狀分析

知識組織的標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)復(fù)雜的信息交互過程。標(biāo)準(zhǔn)文件作為知識內(nèi)容的載體，可按文本內(nèi)容分為內(nèi)容創(chuàng)建、內(nèi)容管理、內(nèi)容交付和內(nèi)容使用等；按對象分為起草組、評審專家、技術(shù)委員會、歸口組織、提出單位、主管部門、審校與出版、用戶單位等；按研制過程分為立項(xiàng)、起草、驗(yàn)證、征求意見、送審、報(bào)批、審評、出版等階段。因此，可簡單地將標(biāo)準(zhǔn)劃分為按相應(yīng)的導(dǎo)則及規(guī)定要求的起草制定階段和發(fā)布后的使用階段?；跇?biāo)準(zhǔn)的知識生成都是由技術(shù)專家及相關(guān)利益方協(xié)調(diào)產(chǎn)生的，之后再交由文件起草工作組完成協(xié)同化制定。該制定過程甚至還需要多次反復(fù)討論和迭代。在標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)技術(shù)文件制定階段，存在一些商用軟件工具，可協(xié)同化制定標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)文件，并通過使用機(jī)器交互的格式方法實(shí)現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的機(jī)器語義理解。下面將從國際和國內(nèi)兩方面重點(diǎn)對標(biāo)準(zhǔn)知識智能化表示發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

1.1 國際發(fā)展現(xiàn)狀分析

國際電工委員會(International Electrical Commission，IEC)是促進(jìn)電氣、電子工程領(lǐng)域中標(biāo)準(zhǔn)化及有關(guān)問題的國際合作組織。其中，將智能制造作為主要范圍的IEC/TC 65(工業(yè)過程測量、控制與自動(dòng)化)針對測控儀器及儀表等高端裝備，按照公共數(shù)據(jù)字典(common data dictionary，CDD)格式制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如IEC 61987等[6]，以便相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)能在“內(nèi)容使用”步驟中被協(xié)同化使用。這種新型的標(biāo)準(zhǔn)模式可提高自動(dòng)化使用和維護(hù)效率，提供規(guī)范化的裝備語義標(biāo)識，更便于支撐數(shù)字化車間/智能工廠。為更好地接入在線管理平臺，IEC 61360 CDD格式系列標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布[7]。但實(shí)際上，這種類型的標(biāo)準(zhǔn)只是對標(biāo)準(zhǔn)中涉及機(jī)器交互的部分進(jìn)行抽取，提供定義的代碼映射關(guān)系，如配置組件、材料、尺寸等屬性信息，以便標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容可以直接集成到裝備自動(dòng)化的相關(guān)流程中。另外，歐美的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)組織[8-9]先后開發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽套件，主要基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言(extensible markup language,XML)格式的標(biāo)簽規(guī)則。德國電工委員會(Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik，DKE)通過“XML 100”項(xiàng)目將所有德國國家標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為XML格式。該項(xiàng)目對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)簽化標(biāo)記，采用標(biāo)準(zhǔn)文本中定義的檢索元數(shù)據(jù)和屬性來標(biāo)簽化標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。針對標(biāo)準(zhǔn)研制階段，英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(British Standards Institution，BSI)啟動(dòng)了在數(shù)字化環(huán)境中在線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同制定的流程(BSI Flex標(biāo)準(zhǔn)模式)。該模式利用結(jié)構(gòu)化思路通過開源社區(qū)平臺實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)文本的快速迭代，從而幫助多用戶快速形成規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)文件，共享各相關(guān)方的知識與方法經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步縮短標(biāo)準(zhǔn)制定周期。美國國際標(biāo)準(zhǔn)管理局(International Standards Authority，ISA)針對裝備領(lǐng)域提出了“ISA 88批控制”的標(biāo)準(zhǔn)化建模方法[10]，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程中的模型商用化、通用化。該方法定義了可實(shí)現(xiàn)批控制裝備的過程模型、物理模型和程序控制模型。雖然三種模型從不同角度描述了批控制生產(chǎn)過程，但實(shí)際上是作為統(tǒng)一的整體進(jìn)行批生產(chǎn)的。批控制標(biāo)準(zhǔn)本身并不是數(shù)字化的標(biāo)準(zhǔn)，卻對裝備構(gòu)建交互信息的術(shù)語及模型概念給出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀分析

我國已認(rèn)識到了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型的必要性。通過智能交互等信息技術(shù)手段可極大地提高標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用效率，同時(shí)對標(biāo)準(zhǔn)制定和使用均具有較高的實(shí)用價(jià)值。實(shí)際上，我國目前還處于以紙質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為主的階段，雖然標(biāo)準(zhǔn)使用的用戶主要使用電子化的標(biāo)準(zhǔn)文本，如PDF格式。標(biāo)準(zhǔn)制定仍處于采用紙質(zhì)制定與電子化系統(tǒng)并行的發(fā)展階段，同時(shí)還需進(jìn)行紙質(zhì)蓋章完成專家申報(bào)、標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目推進(jìn)等過程，無形中增加了工作量。雖然標(biāo)準(zhǔn)制定管理具備了信息系統(tǒng)，但也僅作為文件傳遞的工具，并未取代傳統(tǒng)的紙質(zhì)文本管理模式。2020年新發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則僅對紙質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)文件結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則進(jìn)行規(guī)范，未提供數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)文本的編輯制定規(guī)則。許多軟件公司開發(fā)的多種標(biāo)準(zhǔn)編寫軟件工具主要適用于文檔辦公編輯軟件。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后一般也僅針對自主制定的國家、部分行業(yè)及團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)提供全文檢索的信息服務(wù)瀏覽平臺，難以提供個(gè)性化的針對性指標(biāo)比對分析與檢索等功能。目前，我國國家標(biāo)準(zhǔn)館提供的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)內(nèi)容比對系統(tǒng)，主要是為標(biāo)準(zhǔn)審查和評審提供必要的系統(tǒng)工具，并不是完全針對標(biāo)準(zhǔn)使用的用戶。這導(dǎo)致我國的標(biāo)準(zhǔn)距離機(jī)器使用存在較大差距。標(biāo)準(zhǔn)文件不同于其他技術(shù)文件，對于等同采用的標(biāo)準(zhǔn)還未做到完全公開。另外，國內(nèi)歸為管理的技術(shù)組織僅作為秘書處運(yùn)行的掛靠機(jī)構(gòu)，各掛靠機(jī)構(gòu)間的發(fā)展水平參差不齊。這都是導(dǎo)致我國數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展緩慢的原因?，F(xiàn)階段，隨著融合類及交叉技術(shù)層出不窮，標(biāo)準(zhǔn)范圍存在交叉重疊的現(xiàn)象也屢見不鮮。這也就出現(xiàn)了針對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和使用范圍的諸多融合類標(biāo)準(zhǔn)。多歸口單位管理和組織起草標(biāo)準(zhǔn)并未實(shí)際改變標(biāo)準(zhǔn)制定、發(fā)布、出版流程，反而由于多歸口的存在需更為廣泛地征求標(biāo)準(zhǔn)意見。這也對標(biāo)準(zhǔn)智能化提出了新需求。由于高端裝備領(lǐng)域?qū)τ跇?biāo)準(zhǔn)知識智能化表示的迫切需求，我國國家標(biāo)準(zhǔn)委于2021年率先設(shè)立了機(jī)器可讀標(biāo)準(zhǔn)國際合作組[11-12]，以尋求通過智能制造、高端裝備、智慧能源等應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)型升級，探索面向重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域的試點(diǎn)新模式，反作用標(biāo)準(zhǔn)化的改革，進(jìn)一步促進(jìn)我國標(biāo)準(zhǔn)化事業(yè)同國際產(chǎn)業(yè)應(yīng)用發(fā)展協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2 智能裝備標(biāo)準(zhǔn)知識智能化交互的需求分析

目前，智能裝備作為高端化測控裝置包含了數(shù)字化、智能化交互的組件配置，是對物理實(shí)體裝備的智能化信息建模。智能裝備形成了以虛擬化實(shí)體和物理過程組成的應(yīng)用系統(tǒng)交互模型，因此面臨諸多問題和挑戰(zhàn)。智能裝備作為光機(jī)電多種結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的綜合體，具備生產(chǎn)過程多品種小批量、設(shè)計(jì)運(yùn)行虛擬化、管控流程可視化的特點(diǎn)。實(shí)際上，當(dāng)前的裝備設(shè)計(jì)還存在無法實(shí)現(xiàn)模型的統(tǒng)一、制造過程中的量測難以全覆蓋、不同廠家產(chǎn)品難以互換、回收售后服務(wù)差等問題，使得裝備產(chǎn)品受低端化、“空芯化”制約，品質(zhì)提升困難，無法適應(yīng)市場化、智能化、個(gè)性化的實(shí)際需求。

2.1 設(shè)計(jì)研發(fā)階段仿真模擬環(huán)境多因素

智能裝備在生產(chǎn)試制前就需要通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)模型，以模擬裝備在實(shí)際使用狀態(tài)下的長期可靠性、穩(wěn)定性、安全性，從而形成客觀實(shí)用化的成品。這對產(chǎn)品樣機(jī)階段提出了多樣化的模型設(shè)計(jì)要求。模型化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可避免因?yàn)檠b備設(shè)計(jì)缺陷而產(chǎn)生的召回和維護(hù)成本，一般采用多種參數(shù)仿真分析工具，如結(jié)構(gòu)力學(xué)的運(yùn)動(dòng)分析、光學(xué)器件的相差設(shè)計(jì)、電路布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)、電磁擾動(dòng)的影響分析、流體流動(dòng)的狀態(tài)分析、傳熱輻射的歸因分析以及噪聲等影響量的仿真模擬模型，多維度、多因素地模擬裝備運(yùn)行環(huán)境。實(shí)際上，這些模擬都是對智能裝備設(shè)計(jì)模型的分析，需要通過軟件識別數(shù)字化模型，并將數(shù)字化裝備模型進(jìn)行解構(gòu)，疊加邏輯運(yùn)行的管理組件?，F(xiàn)有的仿真模型一般是人工輸入設(shè)置好的參數(shù)、步驟，缺乏靈活的標(biāo)準(zhǔn)化仿真模型設(shè)計(jì)庫，所以急需通過將標(biāo)準(zhǔn)化的多因素知識組織，對現(xiàn)實(shí)環(huán)境建立虛擬的仿真單元模塊，形成面向復(fù)雜場景應(yīng)用的智能裝備開發(fā)仿真模型平臺。

2.2 企業(yè)生產(chǎn)制造質(zhì)量管控虛擬化

制造企業(yè)往往追求低成本、高回報(bào)。尤其在裝備領(lǐng)域，普遍存在產(chǎn)業(yè)鏈制造和測試驗(yàn)證等關(guān)鍵環(huán)節(jié)缺乏全覆蓋質(zhì)量管控的問題。核心敏感材料、產(chǎn)品質(zhì)檢和制造工藝均需通過測量標(biāo)準(zhǔn)與加工精度進(jìn)行約束。智能裝備提出了虛擬量測全過程的應(yīng)用目標(biāo)，需對量測過程進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)缺陷檢測，變產(chǎn)品生產(chǎn)過程以抽檢為主的事后返修為虛擬實(shí)時(shí)調(diào)試的事前監(jiān)測全覆蓋，形成“量測模型多參數(shù)特征提取-自適應(yīng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型構(gòu)建-智能模型優(yōu)化學(xué)習(xí)”的綜合量測調(diào)試模式。通過將生產(chǎn)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)形成物理監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)輸入，提供“量測-調(diào)試-反饋”的實(shí)時(shí)運(yùn)行模式。這對虛擬模塊化質(zhì)量管控提出了新需求。該模式是將原來應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室搭建的各類環(huán)境參數(shù)直接輸入生產(chǎn)的產(chǎn)品過程中，如超高溫、耐輻射、高功耗、防爆、智能交互等試驗(yàn)條件。通過將運(yùn)行要求與測試方法相結(jié)合的制造模式，可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化用戶需求在線優(yōu)化及調(diào)試，從而滿足各行業(yè)的特殊應(yīng)用要求。通過標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)同的質(zhì)量模型智能管控手段，可提高裝備的加工制造過程質(zhì)量，提升產(chǎn)品加工的一致性，降低出廠返修率。

2.3 用戶開發(fā)云化應(yīng)用需求多樣化

當(dāng)前，用戶越來越重視高端裝備的智能化、友好性和售后服務(wù)。這促使高端裝備在用戶交互、體驗(yàn)、使用等方面提出了多樣化的需求。盡管裝備在生產(chǎn)制造完成后就進(jìn)行了出廠檢驗(yàn)，覆蓋了每個(gè)產(chǎn)品的性能與功能檢測項(xiàng)，但實(shí)際到用戶手中仍會出現(xiàn)各種問題。例如對產(chǎn)品外形及使用過程的友好性都還存在著知識壁壘等。同時(shí)，智能裝備的功能較普通裝備增加了多樣化的交互功能，導(dǎo)致對用戶操作提出了較高的技能要求。這需要多類型的云化應(yīng)用輔助人機(jī)操作，降低用戶使用智能裝備的門檻，直觀地控制智能裝備輔助用戶，并提供高級的決策指導(dǎo)及技術(shù)支持。由于用戶的需求差異，生產(chǎn)商需要通過裝備上云，將監(jiān)控管理的功能置于云端。這樣可有效降低裝備初期投資和后期運(yùn)行維護(hù)成本、易于擴(kuò)展，以輔助用戶實(shí)現(xiàn)裝備維護(hù)。通過在線實(shí)時(shí)監(jiān)測搜集裝備運(yùn)行狀態(tài)，能夠形成裝備后期維護(hù)服務(wù)的綜合壽命監(jiān)管，使裝備用得更好、更持久。智能裝備的云應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)智能物聯(lián)、健康運(yùn)維管理、增強(qiáng)/虛擬現(xiàn)實(shí)、智能問答推理等服務(wù)，并為多用戶協(xié)同在線使用智能裝備提供有力保障。

3 智能裝備的標(biāo)準(zhǔn)知識智能化表示策略分析

由于新基建與新業(yè)態(tài)等商業(yè)運(yùn)營模式的不斷變化，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能化管控手段的結(jié)合，催生了大量基于知識、數(shù)據(jù)、信息成果應(yīng)用的協(xié)同解決應(yīng)用方案。這些融合的應(yīng)用案例支持裝備產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)流、價(jià)值鏈、資源圈，從而實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)準(zhǔn)知識智能化表示的實(shí)現(xiàn)方式，為按需定制的智能裝備提供了多種應(yīng)用解決策略。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化語義字典的元件庫數(shù)據(jù)流策略

智能裝備的研發(fā)設(shè)計(jì)正變得越來越復(fù)雜，需產(chǎn)品經(jīng)理、設(shè)計(jì)人員、制造商、采購人員、裝配經(jīng)理、交付人員等多方參與。每個(gè)角色都有自己考慮的角度，并影響智能裝備的各個(gè)方面。尤其是智能裝備制造和裝配過程中，裝備會發(fā)生多次迭代變更，設(shè)計(jì)方案和配置信息也會產(chǎn)生數(shù)次改動(dòng)，直到獲得可交付的最佳結(jié)果；同時(shí)，制造過程也用到各種結(jié)構(gòu)零件以及不同廠家生產(chǎn)的元器件，需建立關(guān)聯(lián)的元件庫平臺。另外，智能裝備需要在更微小的尺寸上放置更多的元器件。這促使從設(shè)計(jì)到制造的容錯(cuò)空間變小，產(chǎn)品生命周期迭代的速度也進(jìn)一步加快。這就導(dǎo)致需要將組裝的元器件及相關(guān)的配套組件提早構(gòu)建物理結(jié)構(gòu)模型，并將標(biāo)準(zhǔn)化的物理特征及性能參數(shù)存儲于元器件屬性庫中，從而無需通過重新設(shè)計(jì)即可完成智能裝備的組件集成。

為便于得到令多方滿意的最佳設(shè)計(jì)，首先在標(biāo)準(zhǔn)化的零件數(shù)據(jù)庫中依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖，完成元器件的零件布局，通過必要的布線完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)；然后，將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)送給制造商，完成裝備制造過程。因?yàn)樵O(shè)計(jì)文件是由制造商執(zhí)行的，所以他們不會驗(yàn)證與裝配有關(guān)的問題。這導(dǎo)致在裝備代工廠甚至還沒有看到數(shù)據(jù)時(shí)就產(chǎn)生了成本和時(shí)間上的浪費(fèi)。代工廠收到設(shè)計(jì)后便根據(jù)其制造與裝配能力執(zhí)行。所以，通過運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化手段設(shè)計(jì)豐富的元器件數(shù)據(jù)集，支持準(zhǔn)確的組件分析極為必要。這些數(shù)據(jù)包括原料的唯一標(biāo)識信息、供應(yīng)商的代碼信息，物理外觀、尺寸等屬性元器件代碼信息，以及其他由材料庫、器件功能、規(guī)格鏈接、器件圖片、廠商等關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)信息構(gòu)成的綜合數(shù)據(jù)字典庫。通過建立綜合字典庫，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)字典的元器件數(shù)據(jù)流[13]，使用戶可在設(shè)計(jì)的所有階段進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理，從而節(jié)省由于重新設(shè)計(jì)浪費(fèi)的時(shí)間和金錢。

3.2 裝備信息管理殼的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同價(jià)值鏈策略

由于裝備的應(yīng)用場景及品種繁多，不同領(lǐng)域?qū)ρb備的復(fù)雜功能提出了集成化的需求。這使得智能裝備具備更為復(fù)合且強(qiáng)大的系統(tǒng)集成能力。

跨平臺的集成兼容性也對裝備適用于管理調(diào)用提出了實(shí)際要求，需借助標(biāo)準(zhǔn)化的信息管理殼實(shí)現(xiàn)管理信息模型化，并利用統(tǒng)一語義模型避免復(fù)雜模型交互過程中產(chǎn)生交叉重疊。通過建立統(tǒng)一映射的標(biāo)準(zhǔn)化信息管理殼，可將管理與參數(shù)功能項(xiàng)相匹配，并在實(shí)際的運(yùn)行過程中疊加管理屬性，從而更好地輔助輸入的物料等相關(guān)元器件進(jìn)行各類管理，實(shí)現(xiàn)信息模型與價(jià)值鏈建立直接的協(xié)同關(guān)聯(lián)。通過建立屬性列表添加與刪除列表的功能交互管理殼，可實(shí)現(xiàn)屬性關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)管理。交互管理殼一方面可減少物理原型的模型調(diào)用數(shù)量，實(shí)現(xiàn)針對裝備制造與質(zhì)量管理過程中機(jī)械工程師與控制工程師的協(xié)同與交互；另一方面可減少設(shè)計(jì)端與制造過程的價(jià)值鏈協(xié)同成本，打通兩者的交互瓶頸，進(jìn)一步解決設(shè)計(jì)工具的互操作問題。由于不使用過多的管理邏輯概念，只針對工程設(shè)計(jì)模型提出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化信息管理模型，可實(shí)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的多維度疊加。最終，結(jié)合智能裝備的集成對象要素，使用工程設(shè)計(jì)工具輸出的具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的一組對象信息，將裝備的具體信息資源(機(jī)理、特征)實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈的映射[14]。尤其是，對于必須滿足的相關(guān)安全技術(shù)要求，可在構(gòu)建管理殼時(shí)提前預(yù)置安全模塊，建立符合標(biāo)準(zhǔn)安全功能要求的裝備管理殼應(yīng)用組件。

3.3 智能裝備生命周期的標(biāo)準(zhǔn)交互資源圈策略

智能裝備面臨著復(fù)雜的協(xié)同應(yīng)用場景，需依賴多個(gè)供應(yīng)商完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造、裝配、檢測以及回收等環(huán)節(jié)，已在一定程度上推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)文檔使用模式的創(chuàng)新。采用云平臺[15]、遠(yuǎn)程維護(hù)、知識圖譜等信息技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)知識的綜合管理，進(jìn)一步組織和引導(dǎo)智能裝備廠商與用戶間建立信息交流平臺，形成協(xié)同化的組織運(yùn)行機(jī)制。

面向關(guān)聯(lián)的相關(guān)利益方，通過創(chuàng)建協(xié)同化標(biāo)準(zhǔn)知識組織管理系統(tǒng)，可將需求及時(shí)交付給下一環(huán)節(jié)的決策者，并同步所有的設(shè)計(jì)、組件和接口資源。

對于及時(shí)公布標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)文檔的流程和時(shí)間節(jié)點(diǎn)等信息，可以有效跟蹤并評估各資源要素間的內(nèi)容和質(zhì)量，最終保證創(chuàng)建一個(gè)可持續(xù)不斷改進(jìn)的閉環(huán)交互環(huán)境。另外，通過為各方提供標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)資源庫，進(jìn)而協(xié)助多用戶開展相關(guān)的技術(shù)活動(dòng)。以智能裝備全生命周期為基礎(chǔ)，建立實(shí)時(shí)的可擴(kuò)展使用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的資源圈，可更靈活地輔助智能裝備的產(chǎn)品應(yīng)用，打通各環(huán)節(jié)的應(yīng)用對象。

各方應(yīng)用對象可以隨時(shí)在任意終端設(shè)備上查看和批注裝備設(shè)計(jì)、管理并共享研發(fā)結(jié)果，優(yōu)化加工制造模板，同時(shí)審核相關(guān)過程結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)把控產(chǎn)品質(zhì)量運(yùn)行，共同突破跨領(lǐng)域技術(shù)的關(guān)鍵瓶頸的目的。

通過及時(shí)知曉裝備從“生產(chǎn)-使用-維護(hù)-回收”的實(shí)際問題，形成智能交互決策服務(wù)能力。這將有效應(yīng)對跨組織、跨區(qū)域?qū)е碌亩嘤脩艄芾?、多場景?yīng)用的協(xié)同化挑戰(zhàn)。通過智能裝備生命周期的標(biāo)準(zhǔn)交互，形成標(biāo)準(zhǔn)即軟件的資源串接過程，輔助裝備全業(yè)務(wù)鏈的過程可追溯。

4 結(jié)論

隨著裝備業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的迫切需求，研究標(biāo)準(zhǔn)知識智能化表示在智能裝備的應(yīng)用策略，分析智能裝備領(lǐng)域相關(guān)發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用需求，對于提高智能裝備設(shè)計(jì)、制造、管理及服務(wù)水平具有重要意義。基于標(biāo)準(zhǔn)知識智能化表示手段建立可靠的、協(xié)同的、靈活的應(yīng)用系統(tǒng)，對促進(jìn)智能裝備全生命周期交互過程的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，尤其是降低費(fèi)用和提高生產(chǎn)效率具有明顯的作用。標(biāo)準(zhǔn)化的智能語義交互信息模型的建立可實(shí)現(xiàn)智能裝備互操作、機(jī)器可讀、機(jī)器翻譯、智能推理與決策等諸多服務(wù)模式。未來可通過深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)知識智能化表示的高效運(yùn)用，提高機(jī)器自動(dòng)反饋結(jié)果的準(zhǔn)確率。

本文所提出的基于標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)技術(shù)文檔智能化知識表示是構(gòu)建智能裝備典型應(yīng)用的基礎(chǔ)，為進(jìn)一步提高智能裝備跨組織運(yùn)營與共享提供支撐。因此，標(biāo)準(zhǔn)知識智能化表示的相關(guān)技術(shù)手段在智能裝備領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣，對其他應(yīng)用領(lǐng)域的知識組織工具設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營具有借鑒意義，也可為智能制造領(lǐng)域的建設(shè)和裝備數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供路徑。