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1、钢铁工业智能制造体系架构白皮书编制说明一、工作简况在中国科协“钢铁工业智能制造协同创”课题的支持下，中国金属学会组织中国金属学会智能制造标准化技术委员会组织编写了钢铁工业智能制造体系架构白皮书。2023年6月-2023年6月，中国金属学会托付冶金自动化争论设计院组织对钢铁工业智能制造需求、目前管控体系架构的问题调研、研讨，明确了钢铁工业智能制造体系架构制定的可行性与方向。2023年7月，钢铁工业智能制造体系架构工作组启动标准编制工作。在中国金属学会的组织下，冶金自动化争论设计院联合河北钢铁集团唐山钢铁公司、东北大学、山东钢铁集团日照钢铁公司、宝武钢铁集团宝钢争论院等单位专家组成标准编制组，结合
2、前期调研结果， 经过对标准编制思路的深入争论和意见征求，确定了本标准的整体框架和编制思路，并正式启动标准草案编制工作；2023年11月形成标准初稿，经过编制组专家屡次技术争论、修改，2023年10月形成征求意见稿。主要起草人：孙彦广、高怀、赵振锐、李鸿儒、范鹍、杜斌。二、编制原则和主要内容及解决的主要问题1、编制原则本白皮书属于钢铁工业智能制造根底共性方面的参考指南，以自主编写的方式完成，主要编制原则如下：坚持标准引领的原则。标准编制组依据中国智能制造系统架构的顶层设计要求，结合钢铁工业可持续进展和转型升级需求，通过争论钢铁工业智能制造的现状根底、概念内涵、构成要素、应用场景、进展趋势，以分散
3、共识、统一生疏, 构建钢铁工业智能制造体系构造, 为钢铁企业的智能制造系统顶层设计供给指导。坚持系统化的原则。承受TOGAFThe Open Group Architecture Framework体系架构争论方法，借鉴国内外智能制造体系架构方面争论成果，结合钢铁工业特点和智能制造需求,贯彻业务集成协同、信息物理融合、人机增加智能、自主分布智能等指导思想，构建具有钢铁工业特色的智能制造体系架构。坚持重点突出的原则。由于智能制造是工业和信息技术跨界交织、深度融合的型技术体系，涉及多技术、多标准、多领域，需要加大统筹协调力度，加强顶层设计。本标准不拘泥于具体功能实现，而是侧重具体业务背后的业务集成
4、规律、信息物理系统总体架构以及通用IT实现架构。2、标准主要内容本白皮书建立了钢铁工业智能制造体系架构，归纳总结出了智能制造体系架构三个维度，业务集成协同、信息物理融合、人机增加智能、自主分布智能等设计原则，在此根底上，提出了业务架构、HCPS 架构和IT实现架构。业务架构给出了钢铁智能制造的业务需求、主要集成应用场景，以及多要素管控的协同集成和模式创。HCPS架构提出一种的一体化集成管控体系，分为工厂数据中心、物理系统、虚拟系统和信息系统四大局部。IT实现架构描述智能制造体系架构中物理系统、信息系统、数据 中心和虚拟系统如何在工业互联网平台中实现和部署，通过边缘层、平台层、应用层三层技术架构
5、完成钢铁工业智能制造管控活动的集成、协同和优化。本白皮书主要框架如下：第一章 钢铁工业智能制造进展需求与问题其次章 基于HCPS的钢铁工业智能制造体系架构第三章 业务架构第四章 HCPS架构第五章 ICT实现架构3、解决的主要问题智能制造是基于一代信息技术、人工智能与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、治理、效劳等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的型生产方式， 具有优质、高效、柔性与绿色等特征。智能制造所催生的智能化技术装备、协同化创生态体系、灵敏、柔性化定制生产方式、集约化资源利用、精准化质量治理模式正在重塑时期国际制造业竞争的优势。目前，钢铁工业普遍
6、承受的体系架构是 ISA-95 的 ERP-MES-PCS 三层架构,并细化为五级系统，这种体系架构已满足不了钢铁工业两化深度融合和智能制造进展需要。主要表达在以下几个方面：（1） 这种体系架构更多是从信息化视角对管控功能进展层次划分、界面和数据交换的界定，需要从智能制造横向集成、纵向集成和端端集成视角重梳理，基于信息物理系统建立的体系架构。（2） 型钢铁生产应当是可循环流程，具有生产钢铁产品、能源高效转化和消纳社会废弃物三大功能，目前这种体系架构主要强调的是物质流生产，因此，需要进展功能扩展，实现物质流、能量流、信息流三网协同，满足智能化、绿色化制造多目标需求。（3） 随着钢铁产业转型升级，
7、业务模式和商业模式不断涌现 ，用户共性化产品需求的高质量供给、制造向效劳转变等带来挑战，因此，需要提升钢铁制造的柔性和自适应力量，以便准时向用户供给高品质共性化效劳和产品。目前这种体系构造更多强调大规模高效率生产，很难满足规模化定制、效劳转型等需求。（4） 工业互联、大数据、云计算、人工智能等信息技术为智能制造供给了有力支撑，在丰富原有功能内涵的同时，也对传统体系构造本身带来了冲击，边缘计算、数据中心、数字孪生、信息物理系统、移动互联和 APP 等技术，为智能制造的实现供给了各种可能性，呼唤体系构造的消灭。国家智能制造标准体系建设指南虽为我国制造业企业构建智能制造系统体系架构指明白方向，但针对
8、钢铁工业这种典型的流程制造业所具有的连续化、工艺体系简单、生产过程不确定因素多、制造过程中间产品形态、性质及最终产品多样化的产业技术特点，需要结合国家智能制造标准体系建设指南，加强钢铁工业智能制造顶层设计：如何以信息物理系统CPS为根底进展横向、纵向及端到端的三大集成；如何构建具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的智能制造技术体系；如何通过循序渐进的数字化、网络化及智能化的技术改造升级与进化，打通数据链以解决目前普遍存在的信息孤岛；如何实现体系架构与目前我国钢铁企业普遍承受的ERP-MES-PCS 信息化、自动化体系架构进展迁移与整合，都是需要争论探讨的问题。本白皮书的技术内容针对
9、目前钢铁企业三层五级管控体系构造 存在的问题，参考当前国内外智能制造体系构造的最争论成果，开展基于 CPS 的钢铁工业智能制造体系架构争论，明确其业务架构、CPS 架构和 IT 实现架构。比照传统架构，的体系架构在业务功能集成、管控组织扁平、数据中心建设、信息孤岛消退、虚拟系统建设、学问传承共享、人机增加智能、多智能体构建等方面进展了争论探究，为钢铁工业智能制造标准体系建立供给根底，为钢铁企业智能制造顶层设计和应用实践供给指南。三、主要试验验证状况分析本标准所承受技术为先进、成熟技术，提出的体系架构与国内外钢铁工业智能制造实践进展了比照验证，符合技术进展趋势，具有可行性。下一步将结合钢铁工业智
10、能制造深入开放进展在线/离线验证， 并持续完善优化。四、学问产权状况说明本标准技术内容不涉及专利。五、产业化状况、推广应用论证和预期到达的经济效果绿色化、智能化是钢铁工业进展两大主题。目前钢铁企业都格外重视智能制造工作推动。本标准能够加强钢铁工业智能制造生疏，提升钢铁工业智能制造顶层设计和总体解决方案力量，促进钢铁企业提高智能化水平，切实提高企业市场响应、资源敏捷配置、精益化管控、绿色化生产水平，取得切实的经济效益。六、承受国际标准和国外先进标准状况目前国内外钢铁工业智能制造的顶层设计都处在起步期，尚无成熟相关标准。标准组充分借鉴吸取国内外在智能制造体系架构方面争论成果。在智能制造体系架构维度
11、方面，参考了德国工业 4.0 参考架构模型 RAMI 4.0、国家工信部和国标委智能制造系统架构 IMSA、日本工业价值链促进会工业价值链参考架构 IVRA，以及中国工程院的一代智能制造系统架构HCPS2.0；在智能制造CPS 架构方面，参考了 NIST-RCS 递阶智能掌握体系构造、中国信息物理系统进展论坛信息物理系统白皮书2023；在智能制造 IT 实现架构方面，参考了美国工业互联网联盟IIC 工业互联网参考体系构造，中国工业互联网产业联盟 AII 工业互联网体系架构1.0 版、工业互联网平台体系架构，以及欧盟I2M 钢铁集成智能制造技术架构。七、与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性我国尚未有与钢铁工业智能制造有关的现行法律、法规和相关强制性标准。八、重大分歧意见的处理经过和依据本标准在编写过程中，未发生重大分歧。九、标准性质的建议建议作为推举性指南标准公布。十、贯彻标准的要求和措施建议本标准提出了钢铁工业智能制造体系架构，贯彻本标准能指导钢铁工业智能制造下一步工作的实施以及钢铁企业的信息化建设。建议基于本标准之上，形成钢铁工业智能制造进展的路线图，牵引和指导技术标准、技术研发、试验验证、应用推广等工作全面开放。十一、替代或废止现行相关标准的建议不适用。十二、其它应予说明的事项无钢铁工业智能制造体系架构编制工作组2023 年 10 月 31 日