《硫酸鉀生產(chǎn)智能工廠 設(shè)備互聯(lián)互通要求》編制說明

《硫酸鉀生產(chǎn)智能工廠設(shè)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(wù)來源

本標(biāo)準(zhǔn)受科技部2020年重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造和智能工廠專項(xiàng)《鹽湖化工產(chǎn)業(yè)

集聚區(qū)域網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造集成技術(shù)研究與應(yīng)用示范》項(xiàng)目（編號：2020YFB1713800）和未

來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)重大研究計(jì)劃《流程工業(yè)生產(chǎn)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈智能協(xié)同與

優(yōu)化決策理論與關(guān)鍵技術(shù)》項(xiàng)目（編號：9226720028）資助，根據(jù)2023年7月6日中國

機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會下發(fā)的“關(guān)于印發(fā)2023年第四批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知”

（中機(jī)標(biāo)字[2023]23號）的文件制定，計(jì)劃編號CAMS2023026，標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目名稱：硫酸鉀

生產(chǎn)智能工廠設(shè)備互聯(lián)互通要求，標(biāo)準(zhǔn)起草牽頭單位：中南大學(xué)，標(biāo)準(zhǔn)制定周期12個

月。

2、主要工作過程

起草（草案、調(diào)研）階段：硫酸鉀是一種重要的化工原料，廣泛用于農(nóng)業(yè)、化肥、

工業(yè)等領(lǐng)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(jìn)植物生長，增

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

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

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

現(xiàn)智能化生產(chǎn)和管理。但目前尚無相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對硫酸鉀生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)互通進(jìn)行規(guī)范。根

據(jù)國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司硫酸鉀廠生產(chǎn)設(shè)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(xué)向中國機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會（以下簡稱中機(jī)

標(biāo)協(xié)）提出制定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的建議，在標(biāo)委會組織下成立了“硫酸鉀生產(chǎn)智能工廠設(shè)備互

聯(lián)互通要求”標(biāo)準(zhǔn)起草工作組，由中南大學(xué)擔(dān)任標(biāo)準(zhǔn)起草工作組牽頭單位負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)

工作。標(biāo)準(zhǔn)起草工作組經(jīng)過研究，確定了工作方案，提出了進(jìn)度安排。工作組對國內(nèi)外

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

內(nèi)外的技術(shù)資料。經(jīng)過在國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司硫酸鉀廠現(xiàn)場調(diào)研，結(jié)合搜

集到的互聯(lián)互通相關(guān)資料，編制了《硫酸鉀生產(chǎn)智能工廠設(shè)備互聯(lián)互通要求》標(biāo)準(zhǔn)草案

初稿。2023年8月10日，由中南大學(xué)組織標(biāo)準(zhǔn)起草工作組成員以及國投新疆羅布泊鉀鹽

有限責(zé)任公司、長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院等單位從事智能工廠、系統(tǒng)通訊和網(wǎng)絡(luò)工程方

面的相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了研討，專家與準(zhǔn)起草工作組成員針對標(biāo)準(zhǔn)草案

內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真討論并提出修改意見，準(zhǔn)起草工作組根據(jù)專家意見對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了修

改。于2023年8月18日，完成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿和編制說明，提交中機(jī)標(biāo)協(xié)秘書處。

3、主要參加單位

本標(biāo)準(zhǔn)由中南大學(xué)負(fù)責(zé)牽頭起草。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容的確定依據(jù)

1、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)在制定工作中遵循“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時推出、及時修訂、

不斷完善”的原則，標(biāo)準(zhǔn)制定與技術(shù)創(chuàng)新、試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、應(yīng)用推廣相結(jié)合，統(tǒng)

籌推進(jìn)。

本標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)編寫和內(nèi)容編排等方面依據(jù)GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1

部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》進(jìn)行編寫。在確定本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)性能指標(biāo)時，

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

了標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的先進(jìn)性和技術(shù)上的合理性。

2、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的確定

本文件規(guī)定了硫酸鉀智能工廠生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)互通的技術(shù)要求，包括硫酸鉀生產(chǎn)智能

工廠的系統(tǒng)組成、互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)體系與信息模型映射、互聯(lián)互通基本要求、設(shè)備信息模

型和設(shè)備數(shù)據(jù)字典，適用于指導(dǎo)硫酸鉀生產(chǎn)智能工廠中設(shè)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(chǎn)設(shè)備、MES與ERP之間的互聯(lián)要求、數(shù)據(jù)互

通的格式要求、系統(tǒng)性能要求以及信息安全要求。

在設(shè)備信息模型中規(guī)定了設(shè)備信息模型框架與信息模型的具體結(jié)構(gòu)。

3、確定主要技術(shù)內(nèi)容的依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)具體內(nèi)容的確定主要考慮了國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司硫酸鉀廠實(shí)際

互聯(lián)互通情況，各個技術(shù)內(nèi)容的依據(jù)如下：

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

組成，以確保標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際生產(chǎn)相符。

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

據(jù)映射到設(shè)備信息模型?；ヂ?lián)互通網(wǎng)絡(luò)體系的提出依據(jù)硫酸鉀廠實(shí)際情況與需求。信息

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

要求》，并將其修改細(xì)化，進(jìn)而應(yīng)用在流程工業(yè)硫酸鉀生產(chǎn)設(shè)備。

互聯(lián)互通基本要求：互聯(lián)互通基本要求依據(jù)硫酸鉀生產(chǎn)工廠互聯(lián)互通的實(shí)際需求與

應(yīng)用情況，具體包括硫酸鉀生產(chǎn)設(shè)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(jù)格式要求、系統(tǒng)性能要求、信息安全要求等方面。

設(shè)備信息模型：該部分定義了硫酸鉀生產(chǎn)設(shè)備信息模型作為數(shù)據(jù)互通的基礎(chǔ)信息單

元，參考了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)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(shè)備描述模型》，將其細(xì)化并應(yīng)用在了具體的

硫酸鉀生產(chǎn)設(shè)備。

設(shè)備數(shù)據(jù)字典：根據(jù)硫酸鉀廠提供的設(shè)備數(shù)據(jù)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(shè)備描述模型》和GB／T41256—2022《機(jī)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(chǎn)設(shè)備信息模型建立了設(shè)備數(shù)據(jù)

字典，為數(shù)據(jù)交換提供了標(biāo)準(zhǔn)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(nóng)業(yè)、化肥、工業(yè)等領(lǐng)域。我國硫酸鉀生

產(chǎn)行業(yè)系統(tǒng)往往采用封閉的系統(tǒng)架構(gòu)，各個設(shè)備和系統(tǒng)之間缺乏標(biāo)準(zhǔn)的接口和通訊方式，

數(shù)據(jù)難以互通互聯(lián)，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)流程不協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)管理和分析困難、生產(chǎn)效率低下等

問題。通過制定《硫酸鉀生產(chǎn)智能工廠設(shè)備互聯(lián)互通要求》可以規(guī)范指導(dǎo)硫酸鉀生產(chǎn)企

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

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況

依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建了國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司硫酸鉀廠的管控系統(tǒng)如下圖所

示，通過嚴(yán)格遵循《硫酸鉀生產(chǎn)智能工廠設(shè)備互聯(lián)互通要求》標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，確保了系

統(tǒng)的正常運(yùn)行和互通性能。在系統(tǒng)構(gòu)建過程中，進(jìn)行了以下相關(guān)試驗(yàn)（或驗(yàn)證）：

通信時延驗(yàn)證：對硫酸鉀廠的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行了通信時延驗(yàn)證，驗(yàn)證了設(shè)備

與設(shè)備、管控系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備、管控系統(tǒng)與車間控制系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)連接是否穩(wěn)定，在

互聯(lián)互通系統(tǒng)測試中設(shè)備間的平均通信時延為4毫秒，管控系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)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(yàn)證：數(shù)據(jù)能夠正確映射到所定義的設(shè)備信息模型中并以XML格式進(jìn)

行編碼傳輸。

數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性驗(yàn)證：測試設(shè)備與設(shè)備、管控系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備、管控系統(tǒng)與車間控

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

100%。

系統(tǒng)響應(yīng)時間驗(yàn)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(yīng)時間為

0.56秒。

負(fù)載能力驗(yàn)證：測試系統(tǒng)在100臺以上設(shè)備同時通訊的情況下，能否保持正常通信

和數(shù)據(jù)傳輸。

系統(tǒng)可靠性驗(yàn)證：經(jīng)過72小時連續(xù)運(yùn)行測試，驗(yàn)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(yàn)（或驗(yàn)證）情況，可以全面評估《硫酸鉀生產(chǎn)智能工廠設(shè)備互聯(lián)互

通要求》標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際適用性和有效性，確保標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際硫酸鉀生產(chǎn)行業(yè)中能夠達(dá)到預(yù)期

的互聯(lián)互通效果。

四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利問題。

五、預(yù)期達(dá)到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將推動硫酸鉀生產(chǎn)工廠向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展，提升生產(chǎn)過程的

自動化水平和信息化程度。對工廠內(nèi)部不同設(shè)備、系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交換和

通信，促進(jìn)生產(chǎn)流程的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率具有指導(dǎo)意義。本標(biāo)

準(zhǔn)的推廣應(yīng)用將帶動硫酸鉀產(chǎn)業(yè)的整體升級。通過實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)互通，工廠能夠更好地

監(jiān)測和控制生產(chǎn)過程，優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃和資源配置，提高產(chǎn)品質(zhì)量和一致性，從而增強(qiáng)產(chǎn)

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(biāo)準(zhǔn)為自主制定，標(biāo)準(zhǔn)沒有采用國際標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)多渠道查詢，沒有查詢到類似的國際標(biāo)準(zhǔn)。

國內(nèi)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(shù)要求》和GBT41256—2022《機(jī)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(biāo)準(zhǔn)。對于硫酸鉀生產(chǎn)等流程行業(yè)，目前尚無設(shè)備互聯(lián)互通相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

本標(biāo)準(zhǔn)水平為國內(nèi)先進(jìn)水平。

七、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。

本標(biāo)準(zhǔn)為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，無強(qiáng)制性內(nèi)容。

八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無

九、其他應(yīng)予說明的事項(xiàng)

標(biāo)準(zhǔn)申報時的標(biāo)準(zhǔn)名稱為“智能工廠硫酸鉀生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)互通要求”。在標(biāo)準(zhǔn)草案形

成后召開專家討論會時，認(rèn)為本標(biāo)準(zhǔn)適用于硫酸鉀生產(chǎn)智能工廠中的設(shè)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(biāo)