DB21 T 4380-2026 工业人工智能 参考架构.pdf
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1、 ICS 35.020CCS L 67 21辽宁省地方标准DB21/T 43802026 工业人工智能 参考架构 Industrial artificial intelligenceReference architecture 2026-01-07 发布2026-02-07 实施辽宁省市场监督管理局发 布DB21/T 43802026 I 目次前言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 缩略语.2 5 工业人工智能参考架构.3 工业人工智能参考架构的设计依据.3 5.1 工业人工智能参考架构.4 5.2 5.2.1 系统层级维度(物理端).4 5.2.2 生命周
2、期维度(应用端).4 5.2.3 智能特征维度(技术端).5 5.2.4 安全保障维度(保障端).5 6 系统层级智能化要求.5 设备智能化.5 6.1 产线智能化.5 6.2 车间智能化.5 6.3 工厂智能化.6 6.4 企业/集团运营智能化.6 6.5 7 生命周期智能化要求.6 设计智能化.6 7.1 生产制造智能化.7 7.2 物流智能化.8 7.3 销售智能化.9 7.4 服务智能化.10 7.5 8 智能特征要求.10 数据要素.10 8.1 智能模型.11 8.2 智能算法.11 8.3 智能应用.12 8.4 9 安全要求.12 概述.12 9.1 数据收集与管理安全.13
3、9.2 安全通信和数据传输.13 9.3 访问控制与授权.13 9.4 算法与模型安全.14 9.5 DB21/T 43802026 II 平台基础设施与部署安全.14 9.6 应用与运维安全.14 9.7 安全管理与合规性要求.14 9.8 法规遵从性和治理.14 9.9 DB21/T 43802026 III 前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由辽宁省工业和信息化厅提出并归口。本文件起草单位:沈阳工业大学、东北大学、沈阳建筑大学、沈阳化工大学、
4、天津开发区精诺瀚海数据科技有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、重庆邮电大学、重庆工业互联网研究院、中国科学院沈阳自动化研究所、沈阳航空航天大学、上海自动化仪表有限公司、沈阳鸿宇科技有限公司、北方实验室(沈阳)股份有限公司、北京东土科技股份有限公司、北京神经元网络科技有限公司、西门子工业软件(北京)有限公司、菲尼克斯(中国)。本文件主要起草人:张晓玲、孙秋野、李佳音、张宇献、孙凤、王雷、刘慧芳、彭曦霆、张笑宇、陈东昌、刘晶、邱铁、杨晓春、姚羽、郑萌、石怀涛、王军、邵中、刘振宇、郑文学、季海鹏、臧传治、唐非、张俊、李一刚、许茗、翟美娜、石群、胡杰、丁露、卢铁林、黄庆卿、李志海、丁国辉、赵
5、勇、高国平、白杨、程远、黄易、薛百华、岳磊、潘学龙、刘婵、张梓盟、崔蓝予、罗明月、石卿志、张天阳、邵烨鑫、徐诺、李丹、张萱芮、郭晓婧、李冬。本文件发布实施后,任何单位和个人如有问题和意见建议,均可以通过来电和来函等方式进行反馈,有关单位将及时答复并认真处理,根据实际情况依法进行评估及复审。本文件归口单位通讯地址:辽宁省沈阳市皇姑区北陵大街45-2号,联系电话:024-86893258。本文件起草单位通讯地址:辽宁省沈阳市经济技术开发区沈辽西路111号,联系电话:024-23890075。DB21/T 43802026 1 工业人工智能 参考架构1 范围本文件规定了工业人工智能参考架构,并规定了
6、生命周期维度智能化、系统层级智能化、智能特征以及安全等要求。本文件适用于机构开展工业人工智能的研究、规划、设计、实施、评估和维护等。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 34040-2017 工业通信网络 功能安全现场总线行规 通用规则和行规定义 GB/T 32919-2016 信息安全技术 工业控制系统安全控制应用指南 GB/T 36323-2018 信息安全技术 工业控制系统安全管理基本要求 GB/T 40647-20
7、21 智能制造 系统架构 GB/T 43554-2023 智能制造服务 通用要求 GB/T 45674-2025 网络安全技术 生成式人工智能数据标注安全规范 GB/T 45654-2025 网络安全技术 生成式人工智能服务安全基本要求 GB/T 45652-2025 网络安全技术 生成式人工智能预训练和优化训练数据安全规范 GB/T 45958-2025 网络安全技术 人工智能计算平台安全框架 YD/T 4392.2-2025 人工智能开发平台通用能力要求 第2部分:安全要求 DB21/T 4189-2025 生成式人工智能安全要求 3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1 工业人工
8、智能industrial artificial intelligence融合人工智能、工业互联网、大数据、云计算和信息物理系统等技术,面向工业生产全流程,实现生产运行柔性化、质量优化、效率提升与节能降耗的技术体系及应用模式。3.2 生命周期lifecycle从产品原型研发开始到产品回收再制造的所有阶段,包括设计、生产制造、物流、销售、服务。来源:GB/T 40647-2021 2.2 生命周期 3.3 系统层级system hierarchy与企业生产相关的组织结构的层级划分。来源:GB/T 40647-2021 2.3 系统层级 DB21/T 43802026 2 3.4 智能特征 inte
9、lligent characteristics 制造活动具有的自感知、自决策、自执行、自学习、自适应之类功能的表征。来源:GB/T 40647-2021 2.4 智能特征 3.5 设计design 根据企业的所有约束条件以及所选择的技术对需求进行实现和优化的过程。3.6 生产制造manufacturing 通过将物料进行加工、运送、装配、检验等活动创造产品的过程。3.7 物流logistics 物品从供应地向接收地的实体流动过程。3.8 销售sales产品或商品等从企业转移到客户手中的经营活动。3.9 服务service 产品提供者与客户接触过程中所产生的一系列活动的过程及其结果。4 缩略语下
10、列缩略语适用于本文件。AGV:智能搬运机器人(Automated Guided Vehicle)AI:人工智能(Artificial Intelligence)AIGC:生成式人工智能(Generative Artificial Intelligence)AMR:自主移动机器人(Automated Mobile Robot)AR:增强现实(Augmented Reality)CPU:中央处理器(Central Processing Unit)CRM:客户关系管理(Customer Relationship Management)ERP:企业资源规划(Enterprise Resource Pl
11、anning)FPGA:现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array)GPU:图形处理器(Graphics Processing Unit)IoT:物联网(Internet of Things)MBSE:基于模型的系统工程(Model-Based Systems Engineering)MES:制造执行系统(Manufacturing Execution System)NLP:自然语言处理(Natural Language Processing)NPU:神经网络处理器(Neural Processing Unit)PDM:产品数据管理(Product Dat
12、a Management)PLM:产品生命周期管理(Product Lifecycle Management)RFID:无线射频识别(Radio Frequency IDentification)DB21/T 43802026 3 TMS:运输管理系统(Transportation Management System)WMS:仓储管理系统(Warehouse Management System)F1-score:平衡F分数(Balanced F Score)5 工业人工智能参考架构工业人工智能参考架构的设计依据5.1 工业人工智能参考架构的设计依据来源于工业企业对于人工智能等新技术的需求,主要
13、包括:a)全局优化需求:工业企业要求工业人工智能系统能够打破传统部门壁垒,实现从市场需求分析、产品研发设计、柔性生产制造、智能物流配送到售后增值服务的全价值链贯通与协同优化;其核心是以数据为驱动,通过嵌入各环节的智能模型,对生产效率、产品质量、运营成本、能源消耗及资源利用率等关键绩效指标进行实时感知、综合分析与动态寻优。目标在于构建一个能够自适应市场变化、快速响应订单波动、并持续追求卓越运营的智能化整体,从而系统性地提升企业的综合竞争力与盈利水平,而不仅仅是实现单点或局部环节的效率提升。b)流程协同需求:工业企业迫切需要消除设计、工艺规划、生产执行、质量控制和运维服务之间的数据孤岛与流程断点,
14、需构建统一的数字线程,确保产品模型、工艺参数、生产数据和服务信息能够在全生命周期中无损流动与共享,重点在于实现设计-制造-服务的一体化与闭环反馈。例如,将生产现场的质量数据自动反馈至设计端用于改进公差设计,或将设备运行数据反馈至工艺端用于优化参数,这要求系统具备跨领域模型的互操作与协同计算能力,形成从虚拟验证到物理执行、再到数据反馈的持续改进环。c)分层智能需求:工业智能化转型必须遵循工业固有的层级化组织与物理结构(设备、产线、车间、工厂、企业/集团)。工业人工智能的能力部署需与之匹配,实现边缘感知、局部优化、全局协同的分层智能架构。在设备层实现自适应控制与预测性维护;在产线层实现动态调度与实
15、时优化;在车间层实现生产资源的整合与联动;在工厂层实现跨车间的产能平衡与能碳管理;在企业层实现供应链协同与战略决策支持。架构需具备模块化、可配置与弹性扩展的特性,允许企业根据自身基础和发展阶段,从任一层级切入,逐步构建和升级其智能化能力。d)技术基座需求:基于人工智能技术等实现工业的业务需求,依赖于可靠且自主可控的核心技术基座。首先要求构建涵盖采、存、管、用的工业数据治理体系,确保用于训练与推理的数据具备足够的质量(准确性、一致性)、规模与场景覆盖度;其次,需要提供覆盖数据预处理、特征工程、模型训练、验证部署、监控运维的全栈式算法工具链与低代码开发环境,以降低AI 应用开发门槛;最后,必须建立
16、规范的模型全生命周期管理体系,支持模型的版本化、迭代更新、性能评估与在线监控,确保智能模型在生产环境中的可靠性、可解释性与持续进化能力。e)安全合规需求:随着人工智能深度融入工业核心控制系统,安全、可信、合规从附加选项变为先决条件和底线要求。工业企业要求构建覆盖工业人工智能系统全层级、全生命周期的纵深防御安全体系,包括:保障工业数据在采集、传输、存储、处理及销毁各环节的机密性、完整性与可用性;确保 AI 模型本身的安全,能够抵御对抗样本攻击、数据投毒等新型威胁,并在涉及安全、质量的关键决策中具备可解释性与可审计性;确保智能计算平台、网络通信及部署环境的基础设施安全。此外,所有实施过程必须严格遵
17、循国家在网络安全、数据安全、功能安全以及人工智能治理方面的法律法规与强制性标准,建立完善的合规管理体系。DB21/T 43802026 4 工业人工智能参考架构5.2 工业人工智能参考架构是指导工业人工智能系统研究、规划、设计、实施、评估和维护的基础框架。该架构依据工业系统层级、生命周期、智能特征及安全隐私四个维度进行构建,通过物理世界与数字世界的全面互联与深度融合,实现工业全流程的自感知、自学习、自决策、自执行和自优化。参考架构以数据为核心驱动要素,以算法与模型为技术支撑,通过安全体系的保障,实现物理实体与智能应用的闭环迭代。工业人工智能参考架构如图1所示。图 1 工业人工智能参考架构 工业
18、人工智能参考架构由系统层级、生命周期、智能特征及安全保障四个维度构成,各维度定义及相互关系见5.2.1-5.2.4节。5.2.1 系统层级维度(物理端)系统层级维度见本文件第6章,代表工业企业的实体组织结构与物理执行单元,具体包括:a)设备层:包括传感器、执行器、工业机器人及边缘计算节点,是数据的感知源头与控制指令的执行终端;b)产线层:由多台设备构成的生产单元,侧重于工序间的协同流转与自动化控制;c)车间层:执行生产计划的物理空间,侧重于 MES 与底层设备的互联互通;d)工厂层:包含多个车间及辅助设施,侧重于全厂级的能源管理、物流调度与生产运营;e)企业/集团层:侧重于跨工厂的供应链协同、
19、商业决策及资源优化配置。5.2.2 生命周期维度(应用端)生命周期维度见本文件第7章,代表工业价值链的业务流程与智能应用场景,具体包括:a)设计智能化:利用 AIGC 与仿真技术,辅助产品概念设计、工艺规划与性能验证;b)生产制造智能化:涵盖动态排产、工艺参数自适应优化、质量在线检测及设备预测性维护;c)物流智能化:包括仓储库存优化、AGV/AMR 路径规划及供应链上下游的协同调度;d)销售智能化:利用大数据分析进行客户需求挖掘、精准营销、销量预测及产品配置推荐;DB21/T 43802026 5 e)服务智能化:基于设备运行数据实现故障预测与健康管理,以及远程运维与备件优化。5.2.3 智能
20、特征维度(技术端)智能特征维度对应本文件第8章,是架构的核心技术引擎,具体包括:a)基础支撑层:提供异构算力(CPU/GPU/NPU)与工业网络环境;负责多源异构数据的采集、清洗、标注与融合治理,提供高质量数据要素;b)核心引擎层:集成机器学习、深度学习等算法库,提供模型构建、训练、推理与全生命周期管理能力;构建数字孪生体,实现物理系统的虚实映射、仿真推演与可视化监控。5.2.4 安全保障维度(保障端)安全要求见本文件第9章,贯穿于参考架构的全层级与全流程,具体包括:a)数据与模型安全:保障数据在采集、传输、存储过程中的机密性与完整性,防御针对 AI 模型的对抗样本攻击与投毒攻击;b)基础设施
21、与管理安全:确保计算平台与网络设施的鲁棒性,建立完善的身份认证、访问控制及安全审计机制,确保系统符合相关法律法规与伦理要求。6 系统层级智能化要求设备智能化6.1 设备作为工业人工智能的物理执行基础,其智能化应实现从单一功能执行向具备状态全面感知、作业自主优化与协同能力的综合能力升级。设备层需通过集成高精度传感元件与嵌入式智能分析单元,对生产运行参数、工艺质量指标、设备自身健康状态、物料标识与追踪信息以及能耗排放数据实现实时、精准的感知与采集。在此基础上,应通过部署嵌入式算法模型与先进控制系统,使设备具备依据实时工况进行工艺参数自适应调整、质量异常自主补偿、以及基于预测性维护模型的预警与维护任
22、务触发能力。同时,应推广应用工业机器人、智能物流装备等自动化执行单元,提升生产工序的自动化与柔性化水平,为实现少人化、无人化作业提供基础。产线智能化6.2 产线智能化应在实现生产全要素联网与数据集成的基础上,构建具备实时分析、动态优化与协同控制能力的智能生产系统。产线层需通过工业网络及物联网技术,实现对人、机、料、法、环、测等生产要素数据的统一采集与互联互通。其核心是依托边缘计算架构,在靠近数据源的网络边缘侧部署轻量化分析模型与实时处理引擎,实现生产过程的实时监控、工艺参数的在线优化、产品质量的在线检测与诊断、以及跨设备间的能效协同优化。边缘智能节点与云端平台应协同工作,形成边缘实时决策、云端
23、模型训练与迭代的一体化智能体系,以保障生产控制的实时性、可靠性,并提升产线整体的自适应与协同优化能力。车间智能化6.3 车间智能化应构建为工厂层级的智能赋能与运营管理中心,其核心是建设统一的数据、模型与应用开发服务平台。该平台应具备集中的数据中心功能,实现多源异构数据的汇聚、治理与融合;建立模型与知识中心,对工艺模型、优化算法、专家知识等进行封装、管理与服务化发布;并提供高效的开发中心环境,支撑工业数据挖掘、特征工程、机器学习模型训练、仿真验证与一体化部署。平台需通过微服DB21/T 43802026 6 务架构提供各类通用算法组件与业务服务模块,支持低代码开发与敏捷部署模式,旨在降低工业智能
24、应用构建门槛,实现数据知识化、知识模型化、模型服务化的转化闭环,为车间级的精准管控、科学决策与持续优化提供核心能力支撑。工厂智能化6.4 工厂智能化应聚焦于利用数据与模型驱动实现生产运营全流程的全局优化与协同决策。其实现依赖于构建基于工厂数字孪体的各类高级智能应用,这些应用集成数据模型、物理机理模型与智能分析模型,覆盖生产调度、供应链协同、能碳管理、质量追溯等核心业务领域。工厂智能化系统应在虚拟空间中对生产计划、资源分配、物流路径等进行模拟仿真与多目标优化决策,并将优化指令精准下发至物理生产系统执行,从而形成感知、分析、决策、执行的全局闭环。其高级目标是实现系统级的自主寻优与动态调整能力,以应
25、对内外部变化,全面提升工厂在效率、成本、柔性与绿色可持续方面的综合绩效。企业/集团运营智能化6.5 企业/集团运营智能化应通过人工智能技术贯通产品研发、采购、制造、销售、服务及财务等全价值链业务环节,实现从运营管控向智能决策的转型升级;需构建企业级智能运营平台,利用机器学习、数据挖掘等技术实现市场需求预测、供应链风险识别与弹性优化、以客户为中心的智能产品设计反馈以及基于大数据的财务全景分析与风险预警;应建立智能化的远程运维与产品服务平台,对产品运行数据与用户使用数据进行深度分析,不仅实现预测性维护与服务,更应形成从产品运行数据到设计改进、工艺优化、商业模式创新的价值反馈闭环,最终支撑企业实现战
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