標準數據形態變革視域下我國標準數字化轉型發展綜述

馬超

(中國電力科學研究院有限公司,北京 100192)

0 引言

標準數字化轉型發展是指標準不再以紙質文檔形態存在,而是強調標準以數據形態嵌入標準化過程進行應用的變革性發展。標準數字化可實現標準以數據形態嵌入機器中應用,也可實現機器和其他系統平臺(如二維圖像軟件AutoCAD、三維造型軟件Pro/E)之間數據的共享和交互,幫助國家標準化工作節省時間和成本。我國《國家標準化發展綱要》明確要大力發展機器可讀標準,推進標準化工作向數字化、網絡化、智能化發展[1-2]。因此,在標準數據形態變革視域下,研究我國標準數字化發展關鍵問題、核心挑戰及對策具有重要意義。

當前,標準只能以電子文檔(如PDF格式)或在線查看器(如XML、HTML格式)形態存在,且標準數據的分析必須由人類完成,難以滿足機器自動整理知識(如機器識別、閱讀、理解、執行、解釋)的新需求。

國際層面,國際標準化組織(International Organization for Standardization,ISO)和發達國家早已開展標準數字化轉型工作研究。ISO和國際電工委員會(International Electrotechnical Commission,IEC)聯合提出了“SMART”標準和機器可讀標準的概念[3-4]。美國、德國等發達國家均提出了加快數字化轉型的戰略[5-6]。美國在5G、無人機、先進材料、航天等國防科技熱點領域開展“SMART”標準研究[6-7]。德國依靠近年工業4.0平臺和工業資產管理殼等研究成果[8-9],開展了“標準—產業—應用”模式全鏈條研究。

中國層面,政府組建了“機器可讀標準工作組”“機器可讀標準專項任務組”和“機器可讀標準國際合作組”等專業團隊,開展了機器可讀國際標準發展戰略和關鍵理論研究。

目前,眾多學者對標準數字化的發展現狀等進行了大量研究。張佩玉[5]等提出了標準數字化的概念理解與未來發展建議。于欣麗[6]闡述了標準數字化發展內涵與發展趨勢。劉曦澤[7]等闡述了標準數字化國內外發展現狀。馬超[8]等闡述了電力領域的標準數字化轉型需求、轉型路徑與應用場景。汪爍[9-10]等闡述了標準數字化在工業自動化領域的技術探索與案例思考。然而,上述成果缺乏標準數據形態變革視域下我國標準數字化轉型發展的思考,未明確我國標準數字化發展關鍵問題、核心挑戰及對策。同時,國內標準的實施情況和應用效果與國外相比仍有差距,尤其在標準關聯關系展示、標準動態更新提醒、標準數據可視化展示等方面存在許多不足[6-8],迫切需要探索與標準數字化相關的新機制、新場景和新應用[7-9]。

基于此,有必要明確國內外現有標準數字化轉型的發展現狀和實踐,探索國家標準數字化轉型發展需求、方向和重點。故而,本文從對國內外標準數字化轉型概念理解、發展需求及發展現狀入手,兼顧國內與國際、行業與國家、企業與行業、眼前與長遠的現實發展邏輯,分析我國標準數字化轉型發展需求,提出標準數字化轉型發展關鍵問題及核心挑戰,提出推進標準數字化發展的建議,為國家標準化發展和數字化轉型發展提供決策支撐。

1 標準數字化轉型概念理解與需求梳理

當前,業內對標準數字化已達成初步共識,大家普遍認為標準數字化轉型分為兩個方面[5-9]:一是標準本身數字化,即標準從紙質文本形態邁向更高級的機器可讀文檔、機器可讀標準內容、機器可解釋內容新形態;二是標準化過程的數字化,即利用數字技術改變標準全生命周期的應用狀態和應用效果[8-9]。

本文認為標準本身數字化區別于以往數據標準化的概念,標準本身數字化更強調人工智能技術,而非簡單地利用管理機制和關系映射表管理數據,而是朝著機器可讀、可執行、可理解的路徑去探索。

對于標準化過程的數字化,可分為三部分內容。一是標準研制過程的數字化,如多人在線協同編制標準、一鍵展示標準引用文件關聯關系等。二是查詢標準過程的數字化,如計算機不僅能進行模糊關鍵詞檢索,還能根據用戶查詢習慣,智能梳理出查詢目標關鍵詞的關聯標準文件、引用標準文件、參考標準文件等相關信息供用戶選擇。三是標準應用過程的數字化,例如在機器加工流水線場景中,機器智能識別標準文本內容指標和參數,自動化設備按照標準指標要求自動加工生產[5-14]。

如表1所示,標準數字化轉型需求涵蓋共性需求、工程應用需求、專業研究需求3個方面。共性需求是指面向整個社會群體,輻射范圍最廣、最迫切的需求,包括標準內容動態更新、標準關聯關系動態展示。工程應用需求面向各行各業的工程應用人員,包括標準核心指標快速精準獲取、標準以數據形態突破不同系統交互壁壘、標準內容嵌入軟件應用。專業研究需求面向標準化專業機構的科研人員,包括標準文檔多人在線協同編輯、標準數據分析與評價。

表1 標準數字化轉型需求

1.1 標準內容動態更新

標準內容動態更新是指一旦某些標準修訂或廢止了,與之相關的所有場景立刻收到修訂或廢止的提示,不僅能實時接收標準狀態更新的消息,還能根據提示知曉標準修訂的內容,快速了解標準修訂前后內容的具體變化。

1.2 標準關聯關系動態展示

標準關聯關系動態展示是指人們不簡單滿足于收到動態提醒、提示,還寄希望于計算機顯示出一幅關系畫像/框圖,這個關系畫像/框圖能展示不同標準文件的關聯關系、參考關系、引用關系。標準關聯關系動態展示不僅能勾選某些關聯標準文件進入下一級界面以便查看修訂和廢止了哪些標準內容,還能用關系框圖或關系圖譜[11-14]實現深層次數據分析。

1.3 標準核心指標快速精準獲取

標準核心指標快速精準獲取是指人們不簡單滿足于對某個標準的指標進行高級檢索,快速獲取與標準指標相似的所有標準,還寄希望于深度挖掘標準指標背后的價值,分析標準指標帶來的影響和作用。例如,可查看以往發布標準的同類指標選取情況,并基于以往經驗判斷當前指標的選取值、選取范圍、選取依據是否合理。

1.4 標準以數據形態突破不同系統交互壁壘

未來的標準不再以紙質文本形態存在,而是數字化的,以公式、模型、算法、代碼等形態存在[15-24]。標準以數據形態突破不同系統交互壁壘是指標準以數據形態嵌入不同計算機或自動化系統進行應用,突破不同系統間由于數據格式、數據形態不一致導致無法交互的阻礙。例如,在產品的加工生產過程中,A型號加工生產設備能夠準確識別標準文檔中的某個指標,同時將這個指標以代碼形態傳送給B型號產品包裝設備和C型號物流配送設備進行包裝和配送,實現生產制造系統與產品包裝系統、物流配送系統的交互,打破“數據孤島”現象,提升業務數據在不同系統間流轉的效率,突破了系統間交互壁壘。

1.5 標準內容嵌入軟件應用

標準內容嵌入軟件應用是指計算機可將標準文本中的核心指標及關鍵參數快速地提取出來,并利用計算機進行產品研發方案設計和數據分析等操作。例如,在研發電力通信芯片過程中,不必通過人工閱讀標準的方式得出芯片的長度、寬度和高度,而是計算機在芯片結構設計、外形設計、材料設計等環節中,直接向研發人員提供標準、規范中的參數要求,從而快速獲取芯片的各類指標,提升研發人員的工作效率及工作質量。

1.6 標準文檔多人在線協同編輯

標準文檔多人在線協同編輯是指多位專家同時對一份標準文檔進行編輯和修改。當前撰寫標準,多數情況是通過對Word版本標準文檔進行編輯、修改和多輪迭代完成的。隨著標準數字化的發展,未來不僅能夠利用標準數字化系統、平臺等工具實現單人網絡在線編輯,還能實現多人網絡協同編輯與修改[20-22]。標準文檔多人在線協同編輯不僅可提高標準撰寫的效率,還可增強標準文檔的開源屬性,實現多位專家實時共享標準撰寫經驗和交流心得體會。

1.7 標準數據分析與評價

標準數據分析與評價是指深入挖掘標準數據背后的價值,對其進行標準戰略分析、標準體系規劃、標準領域布局等系列分析與評價。例如,將電力、智能制造、通信、航天、航空等不同領域發布的國際標準、國家標準、行業標準、企業標準進行二維平面圖或三維模型展示,利用計算機自動分析、比對不同行業標準的差異,給出自身薄弱環節改進建議及重點領域發展建議。

2 標準數字化轉型發展的現實邏輯

2.1 國內與國際兼容發展的邏輯視域

標準數字化轉型發展既要兼容國家標準數字化發展需求,也要順應國際標準數字化發展趨勢,要跟蹤國家標準數字化基礎概念體系、機器可讀標準制修訂情況、機器可讀標準關鍵技術等動態,吸納ISO、IEC、發達國家(如美國、德國、英國等)標準數字化優秀成果和案例,兼容并包,為我國所用。

2.2 行業與國家兼容發展的邏輯視域

標準數字化轉型發展既要兼容行業標準數字化發展需求,也要服從國家標準數字化發展大局,響應《國家標準化發展綱要》[1]《貫徹實施〈國家標準化發展綱要〉行動計劃》[25]《2023年全國標準化工作要點》[26]等國家政策方針,在國家需要的重點技術領域(如光刻機、半導體材料及加工設備、超高精度機床、工業機器人、量子通信等)積極開展標準數字化專項攻關計劃研究。

2.3 企業與行業兼容發展的邏輯視域

標準數字化轉型發展既要兼容企業自身標準數字化發展需求,也要順應行業標準數字化發展趨勢,在滿足企業自身標準化工作發展需求(如標準查詢、標準制修訂、標準數據分析等)前提下,鼓勵企業承擔大國重器的責任與擔當,追求為行業發展帶來前瞻性、突破性的技術變革,用標準數字化成果引領行業快速發展。

2.4 眼前與長遠兼容發展的邏輯視域

標準數字化轉型發展既要兼容標準數字化發展當前需求,也要考慮標準數字化發展長遠需要,不能一味地追求眼前利益,而忽視標準數字化發展長遠規劃與布局,也不能為了追求美好的標準數字化轉型發展藍圖,而忽視當前大量的研發投入和時間成本,應既考慮當前現實問題,也謀劃未來長久發展。

3 標準數字化轉型發展的核心挑戰

標準數字化轉型理論和方法尚處于探索階段,當前標準數字化在工程應用中面臨的挑戰涉及11個方面,包括標準文本結構較復雜、標準文本關聯性較強、標準文本內容存在權威性、標準文本時效性較強、標準涉及版權問題、標準涉及數據安全問題、標準存在較高專業壁壘、國內外標準數字化轉型理論尚不成熟、標準數字化發展急缺復合型人才、標準化專家和計算機專家跨領域交流合作較少、標準數字化轉型需大量試錯成本。

3.1 標準文本結構較復雜

標準類型眾多,按級別可分為國際標準、國家標準、行業標準、團體標準、地方標準、企業標準等不同類型,不同類型標準文本的結構也各不相同。標準文本結構涉及4類要素:一是資料性概述要素,涵蓋封面、目次、前言、引言等;二是規范性一般要素,涵蓋名稱、范圍、規范性引用文件等;三是規范性技術要素,涵蓋術語和定義、符號和縮略語、規范性附錄等;四是資料性補充要素,涵蓋資料性附錄、參考文獻、索引等。由此可見,標準文本的數字化難度遠遠大于普通文本的數字化。在實際工程應用中,如何實現標準文本向數字化形態轉變很重要,標準數據基礎治理能力直接影響后續標準數字化在工程中的應用效果。

3.2 標準文本關聯性較強

一份標準涉及眾多參考文獻和引用文件,甚至可能引用上千份標準。一旦某份標準狀態或標準內容發生變化,勢必引發與之相關的大量標準的標準狀態和內容均發生變化。在實際工程應用中,不可能出現僅僅某一份標準發生變化,而很可能碰到數百份標準狀態或標準內容同時發生變化的突發情況,此時將面臨海量標準狀態更新和內容交替的情況,因此如何保證標準文本快速關聯且動態更新是非常重要的,也是一個核心的技術難點。

3.3 標準文本內容存在權威性

標準文本本身具有權威性和法律約束性,任何人不能隨意篡改?，F有的光學字符識別技術、語音智能轉換技術無法保證數字化后的標準文本內容百分之百的準確率,故而難以將大量數據形態的標準嵌入不同業務系統、交互平臺及設備裝置中使用。因此,在實際工程應用中,如何保證數字化后的標準文本內容“萬無一失”很困難,也是制約標準數字化應用的一大難題。

3.4 標準文本時效性較強

標準文本的狀態是動態變化的,當前發布的標準可能在一段時間后,變成修訂狀態或廢止狀態。故而,在實際工程應用中,需時刻保證當前應用的標準是最新版本的標準,一旦某個標準廢止或修訂,工程人員必須及時更新,避免錯誤的信息鏈條不斷向外延伸和擴展。因此,如何保證數字化后的標準快速更新很困難。

3.5 標準涉及版權問題

標準涉及版權的問題。例如,國家標準的版權歸國家標準化管理委員會所有[25-26],因此將紙質標準進行數字化轉型后形成的數字形態標準也勢必涉及版權問題,需滿足國家相關機構的要求和規定。

3.6 標準涉及數據安全問題

當前,大量標準文本處于紙質文本、PDF格式和Word格式形態,隨著標準數字化轉型的發展,未來標準將以公式、算法、代碼、模型等數據形態存在?？梢灶A見,在數據安全、信息安全、網絡安全日益重要的未來,預防數據丟失、數據損壞、數據篡改帶來的風險,做好數據脫敏和個人信息隱私保護工作,都將是重大挑戰。

3.7 標準存在較高專業壁壘

標準是該領域的權威性文件,標準的撰寫人員一般來自該領域從業多年的技術專家。普通科研人員的專業水平一般達不到撰寫專家的水平,不僅難以承擔標準撰寫的任務,在實際工作中也難以接觸到該領域的權威標準全文,大多只是知道某個重要的標準指標和關鍵參數,故而也難以真切地感受標準內在的核心思想,更難以讀懂其他領域標準文件的內涵。由此可見,標準本身存在較高的專業門檻,其數字化轉型也將面臨較高的專業壁壘。

3.8 國內外標準數字化轉型理論尚不成熟

目前,國內外標準數字化轉型發展尚處于百家爭鳴狀態,國際標準化專業機構和發達國家均圍繞機器可讀標準的概念和定義開展國際標準研制,尚未給出清晰的標準數字化轉型的關鍵核心技術、轉型方法理論及轉型技術路線,也沒提供任何可參考的標準數字化轉型發展案例和應用場景,因此當前開展標準數字化轉型研究很前沿,也很困難。相比較而言,國內眾多行業雖然已率先開展標準數字化轉型相關場景研究,但由于不同行業間業務需求、應用場景、技術思路、核心技術差異較大,可供借鑒的意義略顯不足。

3.9 標準數字化發展急缺復合型人才

標準涉及各行各業,標準數字化也涉及各行各業,不僅涵蓋電力、航天、航空、船舶、電子科技、兵器工業等各個領域,還涵蓋網絡安全、密碼學、信息安全、管理學、金融學、社會學、人文地理學、藝術學等各個專業領域。因此,標準數字化發展急需補充大量具有交叉背景的跨學科復合型人才。

3.10 標準化專家和計算機專家跨領域交流合作較少

標準化專家均從業多年,且大多已脫離一線業務崗位走上管理層,對于最新的數字化業務實際需求和技術熱點的把控較一線人員弱,且對于計算機前沿的理論和知識的了解略顯不足,因此難以從數據變革的視角理解標準數字化轉型,甚至可能誤以為標準數字化就是標準信息化。同理,計算機專家由于缺少標準化理論知識指引,往往難以理解當前標準化工作者的數字化需求(如標準指標與參數查詢、標準在線協同編輯、標準大數據分析與評價等),僅僅能從計算機技術視角理解標準數字化轉型,可能誤以為標準數字化就是數據標準化,誤以為將標準全部變成數據進行管理就是標準數字化,而忽略了由于標準數據形態變革,導致標準化過程(標準撰寫、標準查詢、標準數據分析與評價等)也隨之發生了重大變化。而且,當前標準化專家和計算機專家跨領域合作的機會較少,因此未來的標準數字化轉型發展急需標準化理論和計算機知識融合,急需標準化專家和計算機專家攜手研究,共同開展跨領域交流合作。

3.11 標準數字化轉型需大量試錯成本

企業開展標準數字化轉型的前提是自身擁有大量的標準文本。如果中小型企業沒有發布標準的經歷,也沒有專業的標準化科研人才隊伍和大量的科研經費來支撐相關標準化工作,則不必盲目追求標準數字化轉型。標準數字化轉型的服務主體和服務對象是擁有大量標準的機構,且在標準化工作過程中投入大量人力物力資源的企業。在標準數字化轉型過程中前期研究需要大量試錯成本,目前來看,中小型企業難以支撐龐大的研發經費和人力資源。因此,對于中小型企業來說,需結合自身實際情況考慮是否開展標準數字化轉型。同時,對于大型企業來說,也要考慮是僅在重點領域局部開展標準數字化轉型,還是上下統籌全面開展標準數字化轉型。

4 我國標準數字化轉型發展的建議

綜上所述,本文對我國標準數字化轉型發展提出以下建議。

一是理解標準數字化是一個工程問題。標準化涉及成百上千個行業和千千萬萬個分支領域,沒有一套方法或理論可以作為萬能模板來解決所有的問題。各行業各領域應該結合自身需求,呈現出標準數字化轉型發展“百花齊放”“百家爭鳴”的局面。標準數字化不僅僅是將標準文本自身向數字化形態轉變,還要考慮查詢標準、管理標準、使用標準等過程全生命周期、全鏈條、全環節的數字化轉型。標準數字化是為了解決標準化工作的迫切需求而提出的解決辦法,不是毫無目標地為了數字化而數字化。標準數字化是有一定智慧的,是機器能夠閱讀、理解,甚至自動化執行操作的。不能以技術研究的思路來解決某些實際問題,而應從工程問題的視角,發現工程應用中實現標準數字化轉型會遇到的問題,并思考用哪些學科理論、核心技術、管理過程、體制機制等去解決問題。本文認為,發現一系列標準數字化轉型過程中涉及的大量的新科學問題,且能梳理出數字化轉型過程中遇到的難點和關鍵點,遠比提出某個技術創新點更有意義。因為,提出一系列新的問題往往具有很強的通用性和普適性,可以為各行各業提供借鑒思路和指引方向。

二是根據實際情況判斷是否有必要開展標準數字化轉型。并非所有標準均需進行標準數字化轉型,因此不能盲目地開展標準數字化。如果某個企業只有幾十份標準,且現有的人為管理機制可以滿足標準化工作需求,那么該企業沒有必要花費大量成本建立標準信息平臺等數字工具,保持現狀即可。相反,如果某個企業擁有上萬份標準,涉及大量國家標準、行業標準、企業標準,且現有人工統計報表的工作效率、工作效果無法滿足標準化工作需求,那么該企業有必要開展標準數字化轉型研究,應考慮利用機器去解放人力,提升企業生產效率和人員工作效率。

三是重視數據安全及個人隱私保護。標準數字化轉型過程中涉及標準形態變革,標準不單單以紙質或PDF格式形態存在,而是以代碼、公式、算法、模型等數字形態流轉于各個系統,標準數據的安全性很重要。同時,標準本身具有很高的權威性,數據形態下標準中的一個漢字、一個數字,甚至一個標點符號都不允許出錯。因此,相比于普通文本數據,標準本文數據傳輸、存儲過程中的網絡安全和信息安全更重要,對數據的安全性、完整性、防篡改性均提出了更高要求。同時,標準以數據形態存在后,流轉于海量系統平臺和終端設備之中,數據的來源更廣泛多樣,數據的傳播途徑也更透明,用戶的賬號密碼、個人信息、隱私習慣等均有泄露的風險,因此亟需提升數據安全防護和隱私防護的重視程度。

四是意識到標準數字化涉及眾多產業鏈的韌性問題。當前國際形勢嚴峻,以美國為首的發達國家十分關注我國科研創新力量,在5G、人工智能、網絡安全領域對我國進行多方面科技打壓和經濟制裁,尤其在擴大標準影響力和話語權方面,更是想盡辦法進行削弱。同時,由于新冠肺炎疫情影響,我國國內經濟形勢較為嚴峻,各行各業產業鏈均受到較大沖擊。標準數字化是大勢所趨,將輻射各行業和各分支領域,若要開展標準數字化轉型,必須重視各行業的產業鏈韌性問題,一旦產業鏈動蕩,標準數字化勢必受到更大沖擊。

五是根據存量標準和增量標準兩種情況分別推進機器可讀標準發展。對于存量紙質標準,需分階段進行數字化處理、加工,首先將紙質標準(0級)轉為PDF數字格式文檔(1級),接著轉為XML、HTML等機器可讀格式文檔(2級),再轉為含有語義算法的機器可讀和可執行內容格式文檔(3級),最后轉為含有復雜模型的機器可解釋內容格式文檔(4級),從而實現分階段逐步轉為機器可讀、可執行、可解析的數字標準再進行使用和管理的目標[27-28]。對于增量標準,不必走傳統紙質文本轉為機器可讀標準的“老路”,無需按等級順序制定數字標準,可躍過PDF數字格式文檔(1級)和XML、HTML等機器可讀格式文檔(2級)標準的轉化過程,直接制定成機器可讀、可執行的內容格式文檔(3級)或機器可解釋的內容格式文檔(4級)進行使用和管理[29-30],以提升標準在預研、立項、制修訂、審查、應用、實施、服務等環節的使用效率和管理能力,推動標準化工作向數字化、網絡化、智能化轉型。

5 結束語

隨著我國標準化事業不斷發展,標準數字化已逐漸成為研究熱點。本文結合標準數字化的概念,明確了標準數字化包括標準本身數字化和標準化過程數字化,梳理了標準數字化在共性需求、工程應用、專業研究三方面的發展需求,提出了標準數字化發展的現實邏輯、核心挑戰、建議,指明未來標準數字化轉型將對我國標準化工作發展帶來巨大優勢和變革。未來,探索標準要素潛在知識和釋放標準要素潛在價值等方面的研究將促進標準以數據形態進行變革與發展,推進標準化工作向數字化、網絡化、智能化轉型。