《GB/T40021-2021信息物理系統(tǒng)

術語》

專題研究報告目錄信息物理系統(tǒng)術語標準出臺背景:為何在當前產(chǎn)業(yè)轉型關鍵期制定此標準?專家視角剖析其時代必然性與戰(zhàn)略價值基礎術語定義解讀:信息物理系統(tǒng)核心概念如何界定?專家詳解關鍵術語內(nèi)涵與邊界,規(guī)避認知誤區(qū)功能層面術語解讀:信息物理系統(tǒng)功能模塊如何通過術語界定?專家視角分析功能術語與系統(tǒng)能力匹配關系術語與現(xiàn)有標準銜接:此標準術語如何與其他相關國家標準協(xié)調?專家解讀跨標準術語一致性保障機制未來術語發(fā)展趨勢預測:隨著信息物理系統(tǒng)技術演進,術語體系將如何更新?專家視角預判未來5年術語完善方向標準核心框架解析:信息物理系統(tǒng)術語體系如何劃分層級?深度剖析術語分類邏輯與各模塊核心關聯(lián)技術層面術語剖析:信息物理系統(tǒng)涉及哪些關鍵技術術語?深度解讀各技術術語定義與技術應用要點應用場景術語梳理:不同行業(yè)應用中信息物理系統(tǒng)術語有何差異?深度剖析行業(yè)專屬術語與通用術語銜接邏輯標準實施難點與對策:企業(yè)落地信息物理系統(tǒng)術語標準面臨哪些挑戰(zhàn)?深度剖析解決方案與實施路徑標準對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導價值:此術語標準如何推動信息物理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級?深度剖析其對技術創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應用的賦能作信息物理系統(tǒng)術語標準出臺背景：為何在當前產(chǎn)業(yè)轉型關鍵期制定此標準？專家視角剖析其時代必然性與戰(zhàn)略價值當前產(chǎn)業(yè)轉型對信息物理系統(tǒng)標準化的迫切需求當前，全球產(chǎn)業(yè)正加速向數(shù)字化、智能化轉型，信息物理系統(tǒng)作為融合信息技術與物理實體的核心載體，在制造業(yè)、能源、交通等領域廣泛應用。但此前缺乏統(tǒng)一術語標準，不同企業(yè)、領域對同一概念表述各異，如“信息物理融合”“物理信息交互”等表述混亂，導致技術交流受阻、合作效率低下，產(chǎn)業(yè)轉型亟需統(tǒng)一術語體系打破溝通壁壘，此標準出臺正是響應這一迫切需求。（二）國際信息物理系統(tǒng)術語發(fā)展對我國的啟示01國際上，美國、德國等已出臺信息物理系統(tǒng)相關術語規(guī)范，如德國工業(yè)4.0框架下的術語體系，為其產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。我國若缺乏自主統(tǒng)一術語標準，將在國際合作與技術競爭中處于被動，難以參與國際規(guī)則制定。此標準借鑒國際經(jīng)驗并結合我國產(chǎn)業(yè)實際，填補國際銜接空白，為我國信息物理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)走向國際奠定基礎。02（三）我國信息物理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實痛點我國信息物理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)雖快速發(fā)展，但企業(yè)規(guī)模、技術水平差異大，中小企業(yè)對術語理解模糊，在系統(tǒng)研發(fā)、應用部署中易出現(xiàn)設計偏差，增加成本與風險。同時，高校、科研機構與企業(yè)間術語認知不一致，導致產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新效率低，標準出臺可解決這些現(xiàn)實痛點，規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展。標準出臺的戰(zhàn)略價值與長遠意義01從戰(zhàn)略層面看，此標準是我國信息物理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)標準化體系的基礎，能推動技術自主創(chuàng)新，保障產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈安全。長遠而言，統(tǒng)一術語可促進技術成果轉化，加速產(chǎn)業(yè)規(guī)?；瘧茫ξ覈谌蛐畔⑽锢硐到y(tǒng)領域占據(jù)優(yōu)勢地位，為制造強國、網(wǎng)絡強國建設提供支撐。02、標準核心框架解析：信息物理系統(tǒng)術語體系如何劃分層級？深度剖析術語分類邏輯與各模塊核心關聯(lián)術語體系的層級劃分原則與依據(jù)01標準遵循“從基礎到應用、從通用到專屬”原則劃分層級，先界定基礎通用術語，再延伸至技術、功能、應用場景層面術語。依據(jù)信息物理系統(tǒng)“信息感知-傳輸-處理-控制-物理執(zhí)行”的運行邏輯，確保層級劃分與系統(tǒng)運作流程一致，使術語體系條理清晰、邏輯連貫，便于使用者按系統(tǒng)運行環(huán)節(jié)理解與應用術語。02（二）基礎通用術語模塊的核心構成基礎通用術語模塊涵蓋“信息物理系統(tǒng)”“物理實體”“信息空間”“融合交互”等核心術語，是整個術語體系的基石。這些術語界定了信息物理系統(tǒng)的基本概念、構成要素及核心特征，如明確“信息物理系統(tǒng)是集成計算、通信與控制能力，實現(xiàn)信息空間與物理空間融合的復雜系統(tǒng)”，為后續(xù)技術、功能層面術語解讀奠定基礎。12技術層面術語按信息物理系統(tǒng)關鍵技術領域分類，包括感知技術、通信技術、計算技術、控制技術、執(zhí)行技術相關術語。分類邏輯緊扣系統(tǒng)技術架構，如感知技術術語對應“信息感知”環(huán)節(jié)，控制技術術語對應“控制”環(huán)節(jié)，使技術術語與系統(tǒng)技術流程緊密結合，使用者可根據(jù)技術應用環(huán)節(jié)快速定位與理解相關術語。1（三）技術層面術語模塊的分類邏輯2功能與應用場景術語模塊的關聯(lián)邏輯功能術語模塊圍繞系統(tǒng)核心功能劃分，如“數(shù)據(jù)采集功能”“協(xié)同控制功能”等；應用場景術語模塊按行業(yè)劃分，如制造業(yè)、能源行業(yè)、交通行業(yè)相關術語。兩者關聯(lián)邏輯為：功能術語是應用場景術語的基礎，應用場景術語是功能術語在具體行業(yè)的延伸，如制造業(yè)中的“生產(chǎn)過程協(xié)同控制術語”，正是“協(xié)同控制功能”術語在制造業(yè)場景的具體體現(xiàn)，實現(xiàn)功能與應用的緊密銜接。、基礎術語定義解讀：信息物理系統(tǒng)核心概念如何界定？專家詳解關鍵術語內(nèi)涵與邊界，規(guī)避認知誤區(qū)“信息物理系統(tǒng)”術語的精準定義與核心特征“信息物理系統(tǒng)”定義為“通過計算、通信與控制技術的深度融合，實現(xiàn)信息空間與物理空間實時交互、協(xié)同聯(lián)動，以優(yōu)化物理實體運行的復雜系統(tǒng)”。核心特征包括融合性（信息與物理融合）、實時性（交互響應及時）、協(xié)同性（多要素聯(lián)動）、復雜性（多技術集成）。專家強調，此定義明確系統(tǒng)以“優(yōu)化物理實體運行”為目標，規(guī)避將其僅視為“信息系統(tǒng)”或“物理系統(tǒng)”的片面認知。（二）“物理實體”與“信息空間”術語的內(nèi)涵與邊界1“物理實體”指信息物理系統(tǒng)中具有物理屬性、可執(zhí)行物理動作的實體，如設備、機器、設施等，邊界為“具備實際物理形態(tài)與物理功能”，區(qū)別于純虛擬的信息要素?！靶畔⒖臻g”指由數(shù)據(jù)、模型、算法等構成的虛擬空間，內(nèi)涵包括信息存儲、處理、交互功能，邊界為“不具備物理形態(tài)，依托硬件載體存在”。專家提示，兩者并非獨立，而是通過交互實現(xiàn)融合，避免割裂認知。2（三）“融合交互”術語的定義與實現(xiàn)方式“融合交互”指信息空間與物理空間之間，通過數(shù)據(jù)傳輸、指令下達、狀態(tài)反饋等方式，實現(xiàn)信息與物理要素的雙向流動與協(xié)同作用。實現(xiàn)方式包括感知設備采集物理實體數(shù)據(jù)傳入信息空間，信息空間處理后生成控制指令下達至物理實體執(zhí)行。專家解讀，此術語核心在于“雙向流動”，規(guī)避僅關注“信息到物理”單向傳輸?shù)恼J知誤區(qū)，強調交互的雙向性與協(xié)同性。易混淆基礎術語的區(qū)分與辨析易混淆術語如“信息物理系統(tǒng)”與“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”“物聯(lián)網(wǎng)”?！靶畔⑽锢硐到y(tǒng)”核心是“信息與物理融合協(xié)同控制”；“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”側重“工業(yè)領域設備互聯(lián)與數(shù)據(jù)共享”；“物聯(lián)網(wǎng)”側重“物物互聯(lián)與數(shù)據(jù)采集”。專家辨析：信息物理系統(tǒng)涵蓋物聯(lián)網(wǎng)的感知互聯(lián)功能，也包含工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享特征，但更強調“控制與協(xié)同優(yōu)化”，三者邊界需明確，避免等同使用導致概念混淆。、技術層面術語剖析：信息物理系統(tǒng)涉及哪些關鍵技術術語？深度解讀各技術術語定義與技術應用要點感知技術相關術語：定義、技術類型與應用要求感知技術相關術語包括“傳感器節(jié)點”“數(shù)據(jù)采集終端”“感知精度”等?！皞鞲衅鞴?jié)點”定義為“具備感知、數(shù)據(jù)處理與短距離通信能力，用于采集物理實體狀態(tài)信息的設備單元”；技術類型有溫度、壓力、位移等傳感器；應用要求為感知精度符合系統(tǒng)需求，如工業(yè)場景需傳感器精度達0.01mm，且具備抗干擾能力，確保采集數(shù)據(jù)準確可靠，為后續(xù)信息處理提供基礎。（二）通信技術相關術語：核心定義與技術選型要點1通信技術相關術語涵蓋“工業(yè)以太網(wǎng)”“無線傳感網(wǎng)絡”“實時通信協(xié)議”等?！肮I(yè)以太網(wǎng)”定義為“適用于工業(yè)環(huán)境，具備高可靠性、實時性的以太網(wǎng)技術”；技術選型要點需結合應用場景，如車間內(nèi)部短距離、高實時性通信選工業(yè)以太網(wǎng)，偏遠區(qū)域設備通信選無線傳感網(wǎng)絡，同時需匹配實時通信協(xié)議，保障數(shù)據(jù)傳輸時延滿足系統(tǒng)要求，如控制指令傳輸時延需小于10ms。2（三）計算技術相關術語：定義、技術架構與性能要求1計算技術相關術語包括“邊緣計算”“云計算節(jié)點”“實時計算引擎”等?！斑吘売嬎恪倍x為“在靠近數(shù)據(jù)產(chǎn)生源的邊緣側，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時處理與分析的計算技術”；技術架構采用“邊緣-云端”協(xié)同架構，邊緣側處理實時性要求高的數(shù)據(jù)，云端處理海量非實時數(shù)據(jù)；性能要求為邊緣計算節(jié)點處理時延小于50ms，云計算節(jié)點存儲容量需滿足海量數(shù)據(jù)存儲需求，確保計算能力匹配系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理需求。2控制技術與執(zhí)行技術相關術語：定義與應用規(guī)范控制技術相關術語如“閉環(huán)控制”“協(xié)同控制”，“閉環(huán)控制”定義為“通過采集被控對象狀態(tài)信息，與設定值對比后調整控制指令，實現(xiàn)被控對象精準控制的技術”；應用規(guī)范為需根據(jù)被控對象特性選擇控制算法，如線性對象選PID控制算法。執(zhí)行技術相關術語如“執(zhí)行器”“驅動單元”，“執(zhí)行器”定義為“接收控制指令，驅動物理實體完成相應動作的設備”；應用規(guī)范為執(zhí)行器響應速度需與控制指令時延匹配，如機械臂執(zhí)行器響應時間需小于200ms，確保控制指令有效執(zhí)行。、功能層面術語解讀：信息物理系統(tǒng)功能模塊如何通過術語界定？專家視角分析功能術語與系統(tǒng)能力匹配關系0102數(shù)據(jù)采集與處理功能術語：定義與功能實現(xiàn)要求數(shù)據(jù)采集功能術語如“實時數(shù)據(jù)采集”“多源數(shù)據(jù)融合采集”，“實時數(shù)據(jù)采集”定義為“按設定時間間隔，持續(xù)采集物理實體狀態(tài)數(shù)據(jù)的功能”；功能實現(xiàn)要求采集頻率需滿足系統(tǒng)需求，如高速運轉設備采集頻率不低于100Hz，且數(shù)據(jù)完整性達99.9%。數(shù)據(jù)處理功能術語如“數(shù)據(jù)清洗”“數(shù)據(jù)建模分析”，“數(shù)據(jù)清洗”定義為“去除采集數(shù)據(jù)中噪聲、冗余信息，確保數(shù)據(jù)質量的功能”；實現(xiàn)要求清洗后數(shù)據(jù)準確率需達99.5%以上，為后續(xù)分析與控制提供高質量數(shù)據(jù)。（二）協(xié)同控制功能術語：定義、控制邏輯與應用場景協(xié)同控制功能術語包括“多設備協(xié)同控制”“跨層級協(xié)同控制”，“多設備協(xié)同控制”定義為“協(xié)調多個物理設備按預設邏輯同步運行，實現(xiàn)共同目標的功能”；控制邏輯采用“主從控制+動態(tài)調整”模式，如生產(chǎn)線多機械臂協(xié)同，主機械臂引導，從機械臂動態(tài)調整動作；應用場景集中在制造業(yè)生產(chǎn)線、智能倉儲等需多設備聯(lián)動的場景，確保設備間動作協(xié)調，提升運行效率。（三）監(jiān)測與診斷功能術語：定義、技術手段與預警要求監(jiān)測功能術語如“實時狀態(tài)監(jiān)測”“遠程監(jiān)測”，“實時狀態(tài)監(jiān)測”定義為“持續(xù)監(jiān)控物理實體運行狀態(tài)，實時反饋異常情況的功能”；技術手段采用傳感器采集+實時數(shù)據(jù)分析，如通過振動傳感器監(jiān)測設備運行振動值。診斷功能術語如“故障診斷”“根因分析”，“故障診斷”定義為“根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，識別物理實體故障類型與位置的功能”；預警要求故障預警準確率達95%以上，提前1-2小時發(fā)出預警，為故障處理爭取時間。優(yōu)化決策功能術語：定義、決策依據(jù)與優(yōu)化目標1優(yōu)化決策功能術語如“動態(tài)優(yōu)化決策”“多目標優(yōu)化決策”，“動態(tài)優(yōu)化決策”定義為“基于實時數(shù)據(jù)與系統(tǒng)目標，動態(tài)調整決策方案的功能”；決策依據(jù)包括物理實體運行數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設定目標（如能耗最低、效率最高）、外部環(huán)境參數(shù)（如原材料供應）。優(yōu)化目標需結合行業(yè)需求，如制造業(yè)優(yōu)化目標為生產(chǎn)效率提升10%以上、能耗降低5%以上，確保決策方案切實提升系統(tǒng)運行效益。2、應用場景術語梳理：不同行業(yè)應用中信息物理系統(tǒng)術語有何差異？深度剖析行業(yè)專屬術語與通用術語銜接邏輯制造業(yè)信息物理系統(tǒng)專屬術語：定義與行業(yè)特性關聯(lián)制造業(yè)專屬術語如“生產(chǎn)單元信息物理系統(tǒng)”“制造執(zhí)行層融合交互”“工序協(xié)同控制”等?！吧a(chǎn)單元信息物理系統(tǒng)”定義為“針對制造業(yè)生產(chǎn)單元（如車間、生產(chǎn)線），實現(xiàn)生產(chǎn)設備、物料、人員信息與物理實體融合的系統(tǒng)”，與制造業(yè)“按生產(chǎn)單元組織生產(chǎn)”特性關聯(lián)?！肮ば騾f(xié)同控制”結合制造業(yè)多工序銜接需求，定義為“協(xié)調生產(chǎn)過程中各工序設備，確保工序間無縫銜接的控制功能”，體現(xiàn)制造業(yè)生產(chǎn)流程化的行業(yè)特性。（二）能源行業(yè)信息物理系統(tǒng)專屬術語：內(nèi)涵與行業(yè)應用需求能源行業(yè)專屬術語包括“能源樞紐信息物理系統(tǒng)”“電網(wǎng)實時平衡控制”“儲能系統(tǒng)信息交互”等?！澳茉礃屑~信息物理系統(tǒng)”內(nèi)涵為“集成電力、熱力、燃氣等多種能源，實現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費信息與物理實體融合的系統(tǒng)”，匹配能源行業(yè)“多能互補”應用需求?！半娋W(wǎng)實時平衡控制”針對能源行業(yè)電網(wǎng)供需動態(tài)變化需求，定義為“實時調整電網(wǎng)發(fā)電、用電設備，維持電網(wǎng)供需平衡的控制功能”，滿足能源穩(wěn)定供應需求。（三）交通行業(yè)信息物理系統(tǒng)專屬術語：特點與行業(yè)場景適配交通行業(yè)專屬術語如“智能路網(wǎng)信息物理系統(tǒng)”“車輛-路側協(xié)同交互”“交通流實時優(yōu)化”等?！爸悄苈肪W(wǎng)信息物理系統(tǒng)”特點是“覆蓋道路、橋梁、交通信號等路網(wǎng)設施，實現(xiàn)路網(wǎng)信息與物理設施融合”，適配交通行業(yè)“路網(wǎng)整體管控”場景?！败囕v-路側協(xié)同交互”結合交通行業(yè)車路協(xié)同需求，定義為“車輛與路側設備之間實時傳輸位置、速度、路況等信息，實現(xiàn)協(xié)同決策的交互功能”，適配智能交通場景。0102行業(yè)專屬術語與通用術語的銜接邏輯銜接邏輯遵循“通用術語為基礎，專屬術語為延伸”原則。通用術語界定信息物理系統(tǒng)共性概念，如“融合交互”；行業(yè)專屬術語在通用術語基礎上，結合行業(yè)特性補充限定詞，形成專屬術語，如制造業(yè)“制造執(zhí)行層融合交互”、能源行業(yè)“儲能系統(tǒng)信息交互”，均以“融合交互”通用術語為核心，增加行業(yè)場景限定，既保留通用術語的核心內(nèi)涵，又體現(xiàn)行業(yè)專屬特性，實現(xiàn)通用與專屬的無縫銜接。、術語與現(xiàn)有標準銜接：此標準術語如何與其他相關國家標準協(xié)調？專家解讀跨標準術語一致性保障機制與《GB/T33474-2016智能工廠術語》的銜接要點兩者銜接聚焦“智能工廠”與“信息物理系統(tǒng)”的關聯(lián)術語。如《GB/T33474-2016》中的“智能設備”，與本標準“物理實體”術語銜接，明確“智能設備是信息物理系統(tǒng)中具備智能感知、控制能力的物理實體”；“工廠數(shù)據(jù)集成”與本標準“數(shù)據(jù)采集與處理”術語銜接，統(tǒng)一數(shù)據(jù)相關術語表述。銜接要點是明確兩標準中關聯(lián)術語的從屬關系，避免術語沖突，確