《钢铁工业XX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XX协同创新”课题的支持下，XX学会组织XX学会XX标准化技术委员会组织编写了《钢铁工业XX体系架构白皮书》。
2017年6月-2018年6月，XX学会委托冶金自动化研究设计院组织对钢铁工业XX需求、目前管控体系架构的问题调研、研讨，明确了钢铁工业XX体系架构制定的可行性与方向。
2018年7月，钢铁工业XX体系架构工作组启动标准编制工作。在XX学会的组织下，冶金自动化研究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、宝武钢铁集团宝钢研究院等单位专家组成标准编制组，结合前期调研结果，经过对标准编制思路的深入讨论和意见征求，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；2018年11月形成标准初稿，经过编制组专家多次技术讨论、修改，2019年10月形成征求意见稿。
主要起草人：************
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XX基础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XX系统架构的顶层设计要求，结合钢铁工业可持续发展和转型升级需求，通过研究钢铁工业XX的现状基础、概念内涵、构成要素、应用场景、发展趋势，以凝聚共识、统一认识, 构建钢铁工业XX体系结构,为钢铁企业的XX系统顶层设计提供指导。
坚持系统化的原则。采用TOGAF（The Open Group Architecture Framework）体系架构研究方法，借鉴国内外XX体系架构方面研究成果，结合钢铁工业特点和XX需求,贯彻业务集成协同、信息物理融合、人机增强智能、自主分布智能等指导思想，构建具有钢铁工业特色的XX体系架构。
坚持重点突出的原则。由于XX是工业和信息技术跨界交织、深度融合的新型技术
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逻辑、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XX体系架构，归纳总结出了XX体系架构三个维度，业务集成协同、信息物理融合、人机增强智能、自主分布智能等设计原则，在此基础上，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XX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新。HCPS架构提出一种新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部分。IT实现架构描述XX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完成钢铁工业XX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XX发展需求与问题 第二章 基于HCPS的钢铁工业XX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
XX是基于新一代信息技术、人工智能与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式，具有优质、高效、柔性与绿色等特征。XX所催生的智能化技术装备、协同化创新生态体系、敏捷、柔性化定制生产方式、集约化资源利用、精准化质量管理模式正在重塑新时期国际制造业竞争的新优势。
目前，钢铁工业普遍采用的体系架构是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XX发展需要。主要体现在以下几个方面：
（1）这种体系架构更多是从信息化视角对管控功能进行层次划分、界面和数据交换的界定，需要从XX横向集成、纵向集成和端端集成视角重新梳理，基于信息物理系统建立新的体系架构。
（2）新型钢铁生产应该是可循环流程，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，需要进行功能扩展，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，新业务模式和商业模式不断涌现，用户个性化产品需求的高质量供给、制造向服务转变等带来新挑战，因此，需要提升钢铁制造的柔性和自适应能力，以便及时向用户提供高品质个性化服务和产品。目前这种体系结构更多强调大规模高效率生产，很难满足规模化定制、服务转型等需求。
（4）工业互联、大数据、云计算、人工智能等信息技术为XX提供了有力支撑，在丰富原有功能内涵的同时，也对传统体系结构本身带来了冲击，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XX的实现提供了各种可能性，呼唤新体系结构的出现。
《国家XX标准体系建设指南》虽为我国制造业企业构建XX系统体系架构指明了方向，但针对钢铁工业这种典型的流程制造业所具有的连续化、工艺体系复杂、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XX标准体系建设指南》，加强钢铁工业XX顶层设计：如何以信息物理系统（CPS）为基础进行横向、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XX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；如何实现新体系架构与目前我国钢铁企业普遍采用的ERP-MES-PCS信息化、自动化体系架构进行迁移与整合，都是需要研究探讨的问题。
本白皮书的技术内容针对目前钢铁企业三层五级管控体系结构存在的问题，参考当前国内外XX体系结构的最新研究成果，开展基于CPS的钢铁工业XX体系架构研究，明确其业务架构、CPS架构和IT实现架构。对比传统架构，新的体系架构在业务功能集成、管控组织扁平、数据中心建设、信息孤岛消除、虚拟系统建设、知识传承分享、人机增强智能、多智能体构建等方面进行了研究探索，为钢铁工业XX标准体系建立提供基础，为钢铁企业XX顶层设计和应用实践提供指南。
《钢铁工业XX体系架构白皮书》编制说明
