《硫酸鉀生產智能工廠 設備互聯(lián)互通要求》編制說明

《硫酸鉀生產智能工廠設備互聯(lián)互通要求》編制說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1、任務來源

本標準受科技部2020年重點研發(fā)計劃網絡協(xié)同制造和智能工廠專項《鹽湖化工產業(yè)

集聚區(qū)域網絡協(xié)同制造集成技術研究與應用示范》項目（編號：2020YFB1713800）和未

來工業(yè)互聯(lián)網基礎理論與關鍵技術重大研究計劃《流程工業(yè)生產鏈和產業(yè)鏈智能協(xié)同與

優(yōu)化決策理論與關鍵技術》項目（編號：9226720028）資助，根據2023年7月6日中國

機械工業(yè)標準化技術協(xié)會下發(fā)的“關于印發(fā)2023年第四批團體標準制修訂計劃的通知”

（中機標字[2023]23號）的文件制定，計劃編號CAMS2023026，標準項目名稱：硫酸鉀

生產智能工廠設備互聯(lián)互通要求，標準起草牽頭單位：中南大學，標準制定周期12個

月。

2、主要工作過程

起草（草案、調研）階段：硫酸鉀是一種重要的化工原料，廣泛用于農業(yè)、化肥、

工業(yè)等領域。作為鉀肥的一種，硫酸鉀能夠提供植物所需的鉀元素，促進植物生長，增

加產量和質量。此外，硫酸鉀還在工業(yè)生產中用作原料或添加劑，對于多個行業(yè)的生產

過程都具有重要意義。近年來中央高度重視以硫酸鉀生產為代表的流程工業(yè)高端化、智

能化、綠色化發(fā)展，而設備互聯(lián)互通是流程工業(yè)數(shù)字化轉型的基礎，有助于推動工廠實

現(xiàn)智能化生產和管理。但目前尚無相應的標準對硫酸鉀生產設備互聯(lián)互通進行規(guī)范。根

據國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司硫酸鉀廠生產設備互聯(lián)互通現(xiàn)狀，為鹽湖化工企業(yè)

提供可參考的互聯(lián)互通框架，中南大學向中國機械工業(yè)標準化技術協(xié)會（以下簡稱中機

標協(xié)）提出制定團體標準的建議，在標委會組織下成立了“硫酸鉀生產智能工廠設備互

聯(lián)互通要求”標準起草工作組，由中南大學擔任標準起草工作組牽頭單位負責總體協(xié)調

工作。標準起草工作組經過研究，確定了工作方案，提出了進度安排。工作組對國內外

鹽湖化工及其他行業(yè)智能工廠設備互聯(lián)互通建設情況進行了全面調研，并廣泛搜集了國

內外的技術資料。經過在國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司硫酸鉀廠現(xiàn)場調研，結合搜

集到的互聯(lián)互通相關資料，編制了《硫酸鉀生產智能工廠設備互聯(lián)互通要求》標準草案

初稿。2023年8月10日，由中南大學組織標準起草工作組成員以及國投新疆羅布泊鉀鹽

有限責任公司、長沙有色冶金設計研究院等單位從事智能工廠、系統(tǒng)通訊和網絡工程方

面的相關專業(yè)技術人員對標準草案進行了研討，專家與準起草工作組成員針對標準草案

內容進行了認真討論并提出修改意見，準起草工作組根據專家意見對標準草案進行了修

改。于2023年8月18日，完成了標準征求意見稿和編制說明，提交中機標協(xié)秘書處。

3、主要參加單位

本標準由中南大學負責牽頭起草。

二、標準編制原則和主要內容的確定依據

1、標準編制原則

本標準在制定工作中遵循“面向市場、服務產業(yè)、自主制定、適時推出、及時修訂、

不斷完善”的原則，標準制定與技術創(chuàng)新、試驗驗證、產業(yè)推進、應用推廣相結合，統(tǒng)

籌推進。

本標準在結構編寫和內容編排等方面依據GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1

部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》進行編寫。在確定本標準主要技術性能指標時，

綜合考慮硫酸鉀生產企業(yè)的狀況和用戶的利益，尋求最大的經濟、社會效益，充分體現(xiàn)

了標準在技術上的先進性和技術上的合理性。

2、標準主要內容的確定

本文件規(guī)定了硫酸鉀智能工廠生產設備互聯(lián)互通的技術要求，包括硫酸鉀生產智能

工廠的系統(tǒng)組成、互聯(lián)互通網絡體系與信息模型映射、互聯(lián)互通基本要求、設備信息模

型和設備數(shù)據字典，適用于指導硫酸鉀生產智能工廠中設備的互聯(lián)互通。

在互聯(lián)互通基本要求方面主要規(guī)定了生產設備、MES與ERP之間的互聯(lián)要求、數(shù)據互

通的格式要求、系統(tǒng)性能要求以及信息安全要求。

在設備信息模型中規(guī)定了設備信息模型框架與信息模型的具體結構。

3、確定主要技術內容的依據

本標準具體內容的確定主要考慮了國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司硫酸鉀廠實際

互聯(lián)互通情況，各個技術內容的依據如下：

硫酸鉀生產智能工廠的系統(tǒng)組成：該部分依據實際工廠情況介紹硫酸鉀廠通用系統(tǒng)

組成，以確保標準與實際生產相符。

互聯(lián)互通網絡體系與信息模型映射：該部分定義了互聯(lián)互通網絡體系以及如何將數(shù)

據映射到設備信息模型?；ヂ?lián)互通網絡體系的提出依據硫酸鉀廠實際情況與需求。信息

模型映射流程參考GB/T39561.1—2020《數(shù)控設備互聯(lián)互通及互操作第1部分:通用技術

要求》，并將其修改細化，進而應用在流程工業(yè)硫酸鉀生產設備。

互聯(lián)互通基本要求：互聯(lián)互通基本要求依據硫酸鉀生產工廠互聯(lián)互通的實際需求與

應用情況，具體包括硫酸鉀生產設備互聯(lián)要求、MES與車間軟件系統(tǒng)互聯(lián)要求、MES與ERP

等系統(tǒng)互聯(lián)要求、數(shù)據格式要求、系統(tǒng)性能要求、信息安全要求等方面。

設備信息模型：該部分定義了硫酸鉀生產設備信息模型作為數(shù)據互通的基礎信息單

元，參考了工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟的《工業(yè)互聯(lián)網信息模型白皮書》和GB/T39561.1—2020

《數(shù)控裝備互聯(lián)互通及互操作第2部分：設備描述模型》，將其細化并應用在了具體的

硫酸鉀生產設備。

設備數(shù)據字典：根據硫酸鉀廠提供的設備數(shù)據字典，參考GB/T39561.1—2020《數(shù)

控裝備互聯(lián)互通及互操作第2部分：設備描述模型》和GB／T41256—2022《機器人制造

數(shù)字化車間裝備互聯(lián)互通和互操作規(guī)范》，基于硫酸鉀生產設備信息模型建立了設備數(shù)據

字典，為數(shù)據交換提供了標準化的參考。

4、解決的主要問題

硫酸鉀是一種重要的化工原料，廣泛用于農業(yè)、化肥、工業(yè)等領域。我國硫酸鉀生

產行業(yè)系統(tǒng)往往采用封閉的系統(tǒng)架構，各個設備和系統(tǒng)之間缺乏標準的接口和通訊方式，

數(shù)據難以互通互聯(lián)，進而導致生產流程不協(xié)調、數(shù)據管理和分析困難、生產效率低下等

問題。通過制定《硫酸鉀生產智能工廠設備互聯(lián)互通要求》可以規(guī)范指導硫酸鉀生產企

業(yè)數(shù)據互聯(lián)互通，促進企業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展。

三、主要試驗（或驗證）情況

依據本標準構建了國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司硫酸鉀廠的管控系統(tǒng)如下圖所

示，通過嚴格遵循《硫酸鉀生產智能工廠設備互聯(lián)互通要求》標準中的規(guī)定，確保了系

統(tǒng)的正常運行和互通性能。在系統(tǒng)構建過程中，進行了以下相關試驗（或驗證）：

通信時延驗證：對硫酸鉀廠的互聯(lián)互通網絡體系進行了通信時延驗證，驗證了設備

與設備、管控系統(tǒng)與現(xiàn)場設備、管控系統(tǒng)與車間控制系統(tǒng)之間的網絡連接是否穩(wěn)定，在

互聯(lián)互通系統(tǒng)測試中設備間的平均通信時延為4毫秒，管控系統(tǒng)與現(xiàn)場設備間的平均通

信時延為10毫秒，管控系統(tǒng)與車間控制系統(tǒng)之間的平均通信時延小于1毫秒。

信息模型映射驗證：數(shù)據能夠正確映射到所定義的設備信息模型中并以XML格式進

行編碼傳輸。

數(shù)據傳輸穩(wěn)定性驗證：測試設備與設備、管控系統(tǒng)與現(xiàn)場設備、管控系統(tǒng)與車間控

制系統(tǒng)之間的數(shù)據傳輸?shù)某晒β?，測試數(shù)據包傳輸數(shù)目為4000個，數(shù)據傳輸準確率為

100%。

系統(tǒng)響應時間驗證：持續(xù)發(fā)送請求60秒，總請求數(shù)為107，系統(tǒng)平均響應時間為

0.56秒。

負載能力驗證：測試系統(tǒng)在100臺以上設備同時通訊的情況下，能否保持正常通信

和數(shù)據傳輸。

系統(tǒng)可靠性驗證：經過72小時連續(xù)運行測試，驗證系統(tǒng)在不同環(huán)境下的穩(wěn)定性和

可靠性。

通過以上試驗（或驗證）情況，可以全面評估《硫酸鉀生產智能工廠設備互聯(lián)互

通要求》標準的實際適用性和有效性，確保標準在實際硫酸鉀生產行業(yè)中能夠達到預期

的互聯(lián)互通效果。

四、標準中涉及專利的情況

本標準不涉及專利問題。

五、預期達到的社會效益、對產業(yè)發(fā)展的作用等情況

本標準的實施將推動硫酸鉀生產工廠向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展，提升生產過程的

自動化水平和信息化程度。對工廠內部不同設備、系統(tǒng)之間能夠實現(xiàn)高效的數(shù)據交換和

通信，促進生產流程的協(xié)調和優(yōu)化，降低生產成本，提高生產效率具有指導意義。本標

準的推廣應用將帶動硫酸鉀產業(yè)的整體升級。通過實現(xiàn)設備互聯(lián)互通，工廠能夠更好地

監(jiān)測和控制生產過程，優(yōu)化生產計劃和資源配置，提高產品質量和一致性，從而增強產

業(yè)的競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。

六、與國際、國外對比情況

本標準為自主制定，標準沒有采用國際標準。

經多渠道查詢，沒有查詢到類似的國際標準。

國內針對離散行業(yè)已有GBT39561.1—2020《數(shù)控裝備互聯(lián)互通及互操作第1部分:通

用技術要求》和GBT41256—2022《機器人制造數(shù)字化車間裝備互聯(lián)互通和互操作規(guī)范》

等國家標準。對于硫酸鉀生產等流程行業(yè)，目前尚無設備互聯(lián)互通相關的標準。

本標準水平為國內先進水平。

七、與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準，特別是強制性標準的協(xié)調性

本標準與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準協(xié)調一致。

本標準為推薦性標準，無強制性內容。

八、重大分歧意見的處理經過和依據

無

九、其他應予說明的事項

標準申報時的標準名稱為“智能工廠硫酸鉀生產設備互聯(lián)互通要求”。在標準草案形

成后召開專家討論會時，認為本標準適用于硫酸鉀生產智能工廠中的設備互聯(lián)互通，原

名稱中的智能工廠意義不明確，修改后的標