關(guān)于衡器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準與技術(shù)法規(guī)的總體構(gòu)想

目前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)涉及到信息通信技術(shù)領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié)和各個主體，隨著工業(yè)系統(tǒng)各行各業(yè)在線連接信息的物聯(lián)網(wǎng)的誕生，使得信息通信技術(shù)不斷的發(fā)展，在這發(fā)展的進程中又帶來了大量行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準化的需求。本文僅就我國衡器行業(yè)中如何實施物聯(lián)網(wǎng)標準化提出了衡器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準與技術(shù)法規(guī)框架體系的一些構(gòu)想。

一、我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

目前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在“中國制造 2025”、“互聯(lián)網(wǎng) +”的推動下，工業(yè)企業(yè)正在逐步形成智能化生產(chǎn)、個性化定制、網(wǎng)絡化協(xié)同、服務化延伸等諸多新模式。

以太網(wǎng)工廠自動化協(xié)議（EPA）、面向工業(yè)過程自動化的工業(yè)無線網(wǎng)絡標準技術(shù)（WIA-PA）等有了較快的發(fā)展。

工業(yè)大數(shù)據(jù)集成、處理、分析與應用軟件加速發(fā)展，邊緣計算、云計算通過與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺協(xié)同構(gòu)建新型云端協(xié)同數(shù)據(jù)處理分析體系。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展推動了各行各業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。在上述大趨勢下亟需統(tǒng)一工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用標準，規(guī)范業(yè)務服務。

二、衡器行業(yè)相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)分類

作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)直接應用領(lǐng)域的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其相關(guān)標準可以分為基礎(chǔ)共性標準和行業(yè)應用標準兩類。GB/T 33745-2017中對于上述兩個標準的描述如下：

基礎(chǔ)共性標準：一類具有廣泛的適用范圍或多個物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域均包含的通用條款的標準。注：基礎(chǔ)共性標準可以直接應用，也可作為其他標準的基礎(chǔ)。示例 : 物聯(lián)網(wǎng)術(shù)語、參考體系結(jié)構(gòu)、安全、標識、信息交換等標準。

行業(yè)應用標準：在物聯(lián)網(wǎng)應用中，某個行業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的，且滿足該行業(yè)應用特定需求的標準工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)垂直應用領(lǐng)域中的衡器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)所制訂的標準肯定屬于行業(yè)應用標準。對于一些衡器制造企業(yè)所銷售的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品是應用在某些特定的用戶場合，所以該應用標準除了必須符合物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)共性標準外，還必須與相關(guān)行業(yè)的應用標準相匹配。也就是說，衡器行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應用領(lǐng)域的參考體系結(jié)構(gòu)、建立物聯(lián)網(wǎng)功能參考模型中還必須兼顧其他實體網(wǎng)絡通信關(guān)系和信息交換接口關(guān)系。

衡器工業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)大致可以分為工廠外部物聯(lián)網(wǎng)絡和工廠內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)絡兩大類。

（1）工廠內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)絡

工廠內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)絡相對較為專一。其中通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得設備與設備連接、設備與人連接。

用 M2M 技術(shù)將人和機器設備連接起來，通過“大數(shù)據(jù)”分析做出智能決策，從企業(yè)電商銷售平臺、到智能設計、柔性生產(chǎn)、智能檢測直至用戶服務的全過程進行“大數(shù)據(jù)”自動分析決策管理，是制造企業(yè)內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心價值所在。

新一代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠為用戶帶來的具潛力的收益之一就是打破企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)間的壁壘（信息孤島）。這些技術(shù)有助于生產(chǎn)系統(tǒng)和企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)、產(chǎn)品生命周期管理（PLM）系統(tǒng)、供應鏈管理（SCM）和客戶關(guān)系管理（CRM）系統(tǒng)更緊密的融合。

（2）工廠外部物聯(lián)網(wǎng)絡

 目前從屬于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展正逐漸從現(xiàn)場設備層、控制層向 IT 層面與管理層延伸，并一網(wǎng)到底，為各工業(yè)領(lǐng)域提供產(chǎn)品的衡器行業(yè)所銷售的衡器產(chǎn)品也必須滿足上述需求。

衡器行業(yè)的工廠外部物聯(lián)網(wǎng)絡產(chǎn)品可分為兩大類：

1）衡器物聯(lián)網(wǎng)整機產(chǎn)品

衡器物聯(lián)網(wǎng)整機產(chǎn)品往往離不開現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)技術(shù)的應用、PLC 及其網(wǎng)路在自動 / 非自動衡器的應用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字式稱重傳感器的應用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能稱重儀表的應用、VR（虛擬現(xiàn)實）/AR（增強現(xiàn)實）/HR（混合現(xiàn)實）技術(shù)的應用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與機器視覺系統(tǒng)的應用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與功能安全的應用等行業(yè)應用場合。

功耗、價格、精度、靈敏度、安全性、穩(wěn)定性、易擴展性等關(guān)鍵詞成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品創(chuàng)新突破的方向。

衡器整機產(chǎn)品所應用的各類無線通訊、射頻技術(shù)、圖像設別和紅外技術(shù)促進了無人值守靜、動態(tài)稱重技術(shù)以及車載實時稱重系統(tǒng)的發(fā)展；各類新型傳感技術(shù)應用于產(chǎn)品物流與傳送測量系統(tǒng)，量體 + 稱重 + 讀碼 + 拍照四合一、生活垃圾智能分類等“智慧物流”使得智能化物流稱重管理得以實現(xiàn)；

定位系統(tǒng) (GPS) 技術(shù)促進了云端大數(shù)據(jù)稱重管理與衡器運行實時定位與主控中心信息監(jiān)控。

智能機器人與自動稱重包裝、自動重量分檢與打標一體化、自動配料流水線產(chǎn)品物流系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)管理。“遠程診斷” 通過在線和遠程方式發(fā)送軟件和固件更新的工業(yè)衡器現(xiàn)場調(diào)試與維護帶來變革、“機器視覺”技術(shù)的應用、3D 可視化平臺涉及人工智能、計算機、圖像處理、模式識別、神經(jīng)生物學等諸多領(lǐng)域交叉學科。

2）衡器相關(guān)基礎(chǔ)配套產(chǎn)品

衡器相關(guān)基礎(chǔ)配套產(chǎn)品主要指衡器整機產(chǎn)品的核心部件：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)稱重傳感器的應用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)智能稱重儀表的應用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)系統(tǒng)應用軟件等。

上述配套產(chǎn)品必須從屬于衡器整機產(chǎn)品所應用的各個領(lǐng)域。

三、我國物聯(lián)網(wǎng)標準體系

由工業(yè)和信息化部指導，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）啟動了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系的研究。在緊密結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)、全面總結(jié)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準化需求基礎(chǔ)上，提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系建設的總體思路、基本原則、標準體系框架、重點標準化方向及標準化推進建議。

就物聯(lián)網(wǎng)而言，標識、感知、傳輸和應用四個層次的技術(shù)標準。

在標識層次中 RFID 領(lǐng)域內(nèi)有 EPCglobal( 產(chǎn)品電子代碼管理中心 )、Algglobal( 自動識別組織 )、ISO( 標準組織 )、IEC( 電工委員會 )、UID( 泛在技術(shù)核心組織 ) 等五大 RFID標準化組織推出的標準，還有國內(nèi)工信部牽頭成立的 RFID 標準化工作組推出的國內(nèi)標準。

在感知層次領(lǐng)域有各類傳感器與相應數(shù)據(jù)采集 A/D 轉(zhuǎn)換。此類標準由于涉及的種類廣泛，大多與應用行業(yè)有關(guān)。所以應該屬于行業(yè)應用類的標準。

在傳輸層次領(lǐng)域主要完成信息的通訊和交換。在無線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡領(lǐng)域有藍牙、WLAN、4G、5G、NB-Iot、無線自組織網(wǎng)絡等多種無線通信的制式和協(xié)議。3G 標準又分為 WCDMA( 歐洲版 )、CDRA2000( 美國版 )、TD—SCDMA( 中國版 ) 以及 WiMAX 四大主流無線接口標準。

在應用層次領(lǐng)域主要完成信息的識別與反饋。其中適用于不同應用領(lǐng)域的智能芯片與應用軟件系統(tǒng)的標準化開發(fā)。

除了上面介紹的標準外，目前與衡器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)參考體系相關(guān)的通用標準主要有 :

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 AII/001-2017 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺 通用要求；

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系框架（版本 2.0）2019；

GB/T 25069-2010 信息安全技術(shù) 術(shù)語”；

GB/T 33474-2016 物聯(lián)網(wǎng) 參考體系結(jié)構(gòu)；

GB/T 33745-2017 物聯(lián)網(wǎng) 術(shù)語；

GB/T 35319-2017 物聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)接口要求；

GB/T 36951-2018 信息安全技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)感知終端應用安全技術(shù)要求；

GB/T 37044-2018 信息安全技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)安全參考模型及通用要求；

GB/T 37093-2018 信息安全技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)感知層接入通信網(wǎng)的安全要求。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系包括總體性標準、基礎(chǔ)共性標準和應用標準三大類。

四、衡器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準體系的構(gòu)想

雖然衡器產(chǎn)品所涉及的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)主要集中在工業(yè)自動化行業(yè)中，但是衡器工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的標準體系我個人認為應該分為三個層次，一是衡器制造企業(yè)內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)絡的標準體系；二是物聯(lián)網(wǎng)衡器產(chǎn)品核心元件的標準體系；三是衡器產(chǎn)品適用于不同工業(yè)領(lǐng)域應用的標準體系。

（1）衡器制造企業(yè)內(nèi)部物聯(lián)網(wǎng)絡的標準體系要求

1）生產(chǎn)系統(tǒng)和企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)標準；

2）產(chǎn)品生命周期管理（PLM）系統(tǒng)標準；

3）供應鏈管理（SCM）系統(tǒng)標準；

4）客戶關(guān)系管理（CRM）系統(tǒng)標準；

包括內(nèi)容有智能工廠，涉及數(shù)字化雙胞胎，智能化生產(chǎn)，供應鏈集成，網(wǎng)絡化協(xié)同，大規(guī)模個性化定制。工業(yè)資產(chǎn)檢測，設備健康管理等標準。

（2）物聯(lián)網(wǎng)衡器產(chǎn)品核心元件的標準體系要求

作為物聯(lián)網(wǎng)衡器產(chǎn)品核心元件的稱重傳感器與稱重顯示器目前急需解決的有兩大問題：一：如何統(tǒng)一信息通信接口；二：如何保證信息傳送的安全。

作為一個比較完整的稱重傳感器與稱重儀表物聯(lián)網(wǎng)標準和技術(shù)規(guī)范，應包括以下內(nèi)容：

1）應該包括標識、感知、傳輸和應用四個層次的核心技術(shù)要求。物聯(lián)網(wǎng)功能應該包括上述哪幾部分要說明清楚。

2）測試與評估標準與規(guī)范主要針對稱重傳感器與物聯(lián)網(wǎng)稱重儀表產(chǎn)品和系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)功能的測試進行規(guī)范，制訂對應用項目的流程、安全、管理、測試與評估相關(guān)的技術(shù)要求。主要包括測試方法、評估指標、評估方法的內(nèi)容。

3）稱重傳感器與稱重儀表物聯(lián)網(wǎng)所涉及的功能、接口、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)交換、時鐘同步等要求。

4）稱重傳感器與稱重儀表物聯(lián)網(wǎng)應該涉及無線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡領(lǐng)域，存有藍牙、WLAN、4G、5G、NB-Iot、無線自組織網(wǎng)絡等多種無線通信的制式和協(xié)議。

5）稱重傳感器與稱重儀表物聯(lián)網(wǎng)所涉及的設備、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)之間網(wǎng)絡互聯(lián)標準，包括工業(yè)無線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè) PON、時間敏感網(wǎng)絡、軟件定義網(wǎng)絡、低功耗無線網(wǎng)絡等。

6）稱重傳感器與稱重儀表物聯(lián)網(wǎng)應用之間的互聯(lián)和互操作，以保證數(shù)據(jù)在這些要素之間交互，包括集成方式、互操作能力描述、模板規(guī)范等標準要求。各企業(yè)所采用的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)交換標準必然會存在兼容性差的固有問題，其結(jié)果無法實現(xiàn)聯(lián)通，不能進行并網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)，因此也就不能形成完整統(tǒng)一的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)交換的技術(shù)規(guī)范。要求求大同存小異，而在本標準與技術(shù)規(guī)范中只要規(guī)范大同，無需涉及小異。

7）物聯(lián)數(shù)據(jù)相關(guān)的安全要求，包括大數(shù)據(jù)安全、用戶數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡化協(xié)同安全、產(chǎn)品服務安全、個性化定制安全等。

8）建議要有稱重傳感器與稱重儀表物聯(lián)網(wǎng)功能整個系統(tǒng)框架的描述，分別對本框架中各部分進行可靠性和準性評估。形成完整的稱重傳感器與稱重儀表物聯(lián)網(wǎng)功能標準與測試技術(shù)規(guī)范。

（3）衡器產(chǎn)品適用于不同工業(yè)領(lǐng)域應用的標準體系要求

1）網(wǎng)絡安全：隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡安全將成為衡器互聯(lián)網(wǎng)首要解決的問題。代表性技術(shù)：用戶身份鑒定技術(shù)、自我進化型網(wǎng)絡技術(shù)、下一代解密技術(shù)；

2）云平臺與大數(shù)據(jù)分析：在網(wǎng)絡化時代，大數(shù)據(jù)成為熱點，但目前大量數(shù)據(jù)每年被分析的還不到 10%，如何有效利用云平臺進行大數(shù)據(jù)分析是關(guān)鍵性問題。代表性技術(shù)：可視化技術(shù)、自動設別技術(shù)、自然語言處理技術(shù)；

3）機器人與智能化：隨著衡器行業(yè)逐步推廣機器人的應用，機器人的機動性、靈敏性及智能化的提高，對機器人的要求不僅滿足與提高自動化的程度，如何將人工智能軟件應用于機器人是發(fā)展方向。代表性技術(shù)：機器自學習技術(shù)、傳感器控制技術(shù)、人機交互技術(shù)。

4）各類衡器產(chǎn)品在各自應用領(lǐng)域中的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的適應性：各類衡器產(chǎn)品如何落地支撐應用領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型；各類衡器產(chǎn)品如何融入各自應用領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（包括互聯(lián)網(wǎng)）的基本架構(gòu)與體系中。

結(jié)尾

在我國信息通信技術(shù)不斷發(fā)展的進程中帶來了大量行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準化的需求。衡器行業(yè)如何實施物聯(lián)網(wǎng)標準化是當前急需解決的問題。本文從我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀、衡器行業(yè)相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)分類、我國物聯(lián)網(wǎng)標準體系到等幾個方面較系統(tǒng)地提出自己的設想，供衡器行業(yè)相關(guān)的制造企業(yè)、技術(shù)檢測機構(gòu)及用戶參考。