标准数据形态变革视域下我国标准数字化转型发展综述

马超

(中国电力科学研究院有限公司,北京 100192)

0 引言

标准数字化转型发展是指标准不再以纸质文档形态存在,而是强调标准以数据形态嵌入标准化过程进行应用的变革性发展。标准数字化可实现标准以数据形态嵌入机器中应用,也可实现机器和其他系统平台(如二维图像软件AutoCAD、三维造型软件Pro/E)之间数据的共享和交互,帮助国家标准化工作节省时间和成本。我国《国家标准化发展纲要》明确要大力发展机器可读标准,推进标准化工作向数字化、网络化、智能化发展[1-2]。因此,在标准数据形态变革视域下,研究我国标准数字化发展关键问题、核心挑战及对策具有重要意义。

当前,标准只能以电子文档(如PDF格式)或在线查看器(如XML、HTML格式)形态存在,且标准数据的分析必须由人类完成,难以满足机器自动整理知识(如机器识别、阅读、理解、执行、解释)的新需求。

国际层面,国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)和发达国家早已开展标准数字化转型工作研究。ISO和国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)联合提出了“SMART”标准和机器可读标准的概念[3-4]。美国、德国等发达国家均提出了加快数字化转型的战略[5-6]。美国在5G、无人机、先进材料、航天等国防科技热点领域开展“SMART”标准研究[6-7]。德国依靠近年工业4.0平台和工业资产管理壳等研究成果[8-9],开展了“标准—产业—应用”模式全链条研究。

中国层面,政府组建了“机器可读标准工作组”“机器可读标准专项任务组”和“机器可读标准国际合作组”等专业团队,开展了机器可读国际标准发展战略和关键理论研究。

目前,众多学者对标准数字化的发展现状等进行了大量研究。张佩玉[5]等提出了标准数字化的概念理解与未来发展建议。于欣丽[6]阐述了标准数字化发展内涵与发展趋势。刘曦泽[7]等阐述了标准数字化国内外发展现状。马超[8]等阐述了电力领域的标准数字化转型需求、转型路径与应用场景。汪烁[9-10]等阐述了标准数字化在工业自动化领域的技术探索与案例思考。然而,上述成果缺乏标准数据形态变革视域下我国标准数字化转型发展的思考,未明确我国标准数字化发展关键问题、核心挑战及对策。同时,国内标准的实施情况和应用效果与国外相比仍有差距,尤其在标准关联关系展示、标准动态更新提醒、标准数据可视化展示等方面存在许多不足[6-8],迫切需要探索与标准数字化相关的新机制、新场景和新应用[7-9]。

基于此,有必要明确国内外现有标准数字化转型的发展现状和实践,探索国家标准数字化转型发展需求、方向和重点。故而,本文从对国内外标准数字化转型概念理解、发展需求及发展现状入手,兼顾国内与国际、行业与国家、企业与行业、眼前与长远的现实发展逻辑,分析我国标准数字化转型发展需求,提出标准数字化转型发展关键问题及核心挑战,提出推进标准数字化发展的建议,为国家标准化发展和数字化转型发展提供决策支撑。

1 标准数字化转型概念理解与需求梳理

当前,业内对标准数字化已达成初步共识,大家普遍认为标准数字化转型分为两个方面[5-9]:一是标准本身数字化,即标准从纸质文本形态迈向更高级的机器可读文档、机器可读标准内容、机器可解释内容新形态;二是标准化过程的数字化,即利用数字技术改变标准全生命周期的应用状态和应用效果[8-9]。

本文认为标准本身数字化区别于以往数据标准化的概念,标准本身数字化更强调人工智能技术,而非简单地利用管理机制和关系映射表管理数据,而是朝着机器可读、可执行、可理解的路径去探索。

对于标准化过程的数字化,可分为三部分内容。一是标准研制过程的数字化,如多人在线协同编制标准、一键展示标准引用文件关联关系等。二是查询标准过程的数字化,如计算机不仅能进行模糊关键词检索,还能根据用户查询习惯,智能梳理出查询目标关键词的关联标准文件、引用标准文件、参考标准文件等相关信息供用户选择。三是标准应用过程的数字化,例如在机器加工流水线场景中,机器智能识别标准文本内容指标和参数,自动化设备按照标准指标要求自动加工生产[5-14]。

如表1所示,标准数字化转型需求涵盖共性需求、工程应用需求、专业研究需求3个方面。共性需求是指面向整个社会群体,辐射范围最广、最迫切的需求,包括标准内容动态更新、标准关联关系动态展示。工程应用需求面向各行各业的工程应用人员,包括标准核心指标快速精准获取、标准以数据形态突破不同系统交互壁垒、标准内容嵌入软件应用。专业研究需求面向标准化专业机构的科研人员,包括标准文档多人在线协同编辑、标准数据分析与评价。

表1 标准数字化转型需求

1.1 标准内容动态更新

标准内容动态更新是指一旦某些标准修订或废止了,与之相关的所有场景立刻收到修订或废止的提示,不仅能实时接收标准状态更新的消息,还能根据提示知晓标准修订的内容,快速了解标准修订前后内容的具体变化。

1.2 标准关联关系动态展示

标准关联关系动态展示是指人们不简单满足于收到动态提醒、提示,还寄希望于计算机显示出一幅关系画像/框图,这个关系画像/框图能展示不同标准文件的关联关系、参考关系、引用关系。标准关联关系动态展示不仅能勾选某些关联标准文件进入下一级界面以便查看修订和废止了哪些标准内容,还能用关系框图或关系图谱[11-14]实现深层次数据分析。

1.3 标准核心指标快速精准获取

标准核心指标快速精准获取是指人们不简单满足于对某个标准的指标进行高级检索,快速获取与标准指标相似的所有标准,还寄希望于深度挖掘标准指标背后的价值,分析标准指标带来的影响和作用。例如,可查看以往发布标准的同类指标选取情况,并基于以往经验判断当前指标的选取值、选取范围、选取依据是否合理。

1.4 标准以数据形态突破不同系统交互壁垒

未来的标准不再以纸质文本形态存在,而是数字化的,以公式、模型、算法、代码等形态存在[15-24]。标准以数据形态突破不同系统交互壁垒是指标准以数据形态嵌入不同计算机或自动化系统进行应用,突破不同系统间由于数据格式、数据形态不一致导致无法交互的阻碍。例如,在产品的加工生产过程中,A型号加工生产设备能够准确识别标准文档中的某个指标,同时将这个指标以代码形态传送给B型号产品包装设备和C型号物流配送设备进行包装和配送,实现生产制造系统与产品包装系统、物流配送系统的交互,打破“数据孤岛”现象,提升业务数据在不同系统间流转的效率,突破了系统间交互壁垒。

1.5 标准内容嵌入软件应用

标准内容嵌入软件应用是指计算机可将标准文本中的核心指标及关键参数快速地提取出来,并利用计算机进行产品研发方案设计和数据分析等操作。例如,在研发电力通信芯片过程中,不必通过人工阅读标准的方式得出芯片的长度、宽度和高度,而是计算机在芯片结构设计、外形设计、材料设计等环节中,直接向研发人员提供标准、规范中的参数要求,从而快速获取芯片的各类指标,提升研发人员的工作效率及工作质量。

1.6 标准文档多人在线协同编辑

标准文档多人在线协同编辑是指多位专家同时对一份标准文档进行编辑和修改。当前撰写标准,多数情况是通过对Word版本标准文档进行编辑、修改和多轮迭代完成的。随着标准数字化的发展,未来不仅能够利用标准数字化系统、平台等工具实现单人网络在线编辑,还能实现多人网络协同编辑与修改[20-22]。标准文档多人在线协同编辑不仅可提高标准撰写的效率,还可增强标准文档的开源属性,实现多位专家实时共享标准撰写经验和交流心得体会。

1.7 标准数据分析与评价

标准数据分析与评价是指深入挖掘标准数据背后的价值,对其进行标准战略分析、标准体系规划、标准领域布局等系列分析与评价。例如,将电力、智能制造、通信、航天、航空等不同领域发布的国际标准、国家标准、行业标准、企业标准进行二维平面图或三维模型展示,利用计算机自动分析、比对不同行业标准的差异,给出自身薄弱环节改进建议及重点领域发展建议。

2 标准数字化转型发展的现实逻辑

2.1 国内与国际兼容发展的逻辑视域

标准数字化转型发展既要兼容国家标准数字化发展需求,也要顺应国际标准数字化发展趋势,要跟踪国家标准数字化基础概念体系、机器可读标准制修订情况、机器可读标准关键技术等动态,吸纳ISO、IEC、发达国家(如美国、德国、英国等)标准数字化优秀成果和案例,兼容并包,为我国所用。

2.2 行业与国家兼容发展的逻辑视域

标准数字化转型发展既要兼容行业标准数字化发展需求,也要服从国家标准数字化发展大局,响应《国家标准化发展纲要》[1]《贯彻实施〈国家标准化发展纲要〉行动计划》[25]《2023年全国标准化工作要点》[26]等国家政策方针,在国家需要的重点技术领域(如光刻机、半导体材料及加工设备、超高精度机床、工业机器人、量子通信等)积极开展标准数字化专项攻关计划研究。

2.3 企业与行业兼容发展的逻辑视域

标准数字化转型发展既要兼容企业自身标准数字化发展需求,也要顺应行业标准数字化发展趋势,在满足企业自身标准化工作发展需求(如标准查询、标准制修订、标准数据分析等)前提下,鼓励企业承担大国重器的责任与担当,追求为行业发展带来前瞻性、突破性的技术变革,用标准数字化成果引领行业快速发展。

2.4 眼前与长远兼容发展的逻辑视域

标准数字化转型发展既要兼容标准数字化发展当前需求,也要考虑标准数字化发展长远需要,不能一味地追求眼前利益,而忽视标准数字化发展长远规划与布局,也不能为了追求美好的标准数字化转型发展蓝图,而忽视当前大量的研发投入和时间成本,应既考虑当前现实问题,也谋划未来长久发展。

3 标准数字化转型发展的核心挑战

标准数字化转型理论和方法尚处于探索阶段,当前标准数字化在工程应用中面临的挑战涉及11个方面,包括标准文本结构较复杂、标准文本关联性较强、标准文本内容存在权威性、标准文本时效性较强、标准涉及版权问题、标准涉及数据安全问题、标准存在较高专业壁垒、国内外标准数字化转型理论尚不成熟、标准数字化发展急缺复合型人才、标准化专家和计算机专家跨领域交流合作较少、标准数字化转型需大量试错成本。

3.1 标准文本结构较复杂

标准类型众多,按级别可分为国际标准、国家标准、行业标准、团体标准、地方标准、企业标准等不同类型,不同类型标准文本的结构也各不相同。标准文本结构涉及4类要素:一是资料性概述要素,涵盖封面、目次、前言、引言等;二是规范性一般要素,涵盖名称、范围、规范性引用文件等;三是规范性技术要素,涵盖术语和定义、符号和缩略语、规范性附录等;四是资料性补充要素,涵盖资料性附录、参考文献、索引等。由此可见,标准文本的数字化难度远远大于普通文本的数字化。在实际工程应用中,如何实现标准文本向数字化形态转变很重要,标准数据基础治理能力直接影响后续标准数字化在工程中的应用效果。

3.2 标准文本关联性较强

一份标准涉及众多参考文献和引用文件,甚至可能引用上千份标准。一旦某份标准状态或标准内容发生变化,势必引发与之相关的大量标准的标准状态和内容均发生变化。在实际工程应用中,不可能出现仅仅某一份标准发生变化,而很可能碰到数百份标准状态或标准内容同时发生变化的突发情况,此时将面临海量标准状态更新和内容交替的情况,因此如何保证标准文本快速关联且动态更新是非常重要的,也是一个核心的技术难点。

3.3 标准文本内容存在权威性

标准文本本身具有权威性和法律约束性,任何人不能随意篡改。现有的光学字符识别技术、语音智能转换技术无法保证数字化后的标准文本内容百分之百的准确率,故而难以将大量数据形态的标准嵌入不同业务系统、交互平台及设备装置中使用。因此,在实际工程应用中,如何保证数字化后的标准文本内容“万无一失”很困难,也是制约标准数字化应用的一大难题。

3.4 标准文本时效性较强

标准文本的状态是动态变化的,当前发布的标准可能在一段时间后,变成修订状态或废止状态。故而,在实际工程应用中,需时刻保证当前应用的标准是最新版本的标准,一旦某个标准废止或修订,工程人员必须及时更新,避免错误的信息链条不断向外延伸和扩展。因此,如何保证数字化后的标准快速更新很困难。

3.5 标准涉及版权问题

标准涉及版权的问题。例如,国家标准的版权归国家标准化管理委员会所有[25-26],因此将纸质标准进行数字化转型后形成的数字形态标准也势必涉及版权问题,需满足国家相关机构的要求和规定。

3.6 标准涉及数据安全问题

当前,大量标准文本处于纸质文本、PDF格式和Word格式形态,随着标准数字化转型的发展,未来标准将以公式、算法、代码、模型等数据形态存在。可以预见,在数据安全、信息安全、网络安全日益重要的未来,预防数据丢失、数据损坏、数据篡改带来的风险,做好数据脱敏和个人信息隐私保护工作,都将是重大挑战。

3.7 标准存在较高专业壁垒

标准是该领域的权威性文件,标准的撰写人员一般来自该领域从业多年的技术专家。普通科研人员的专业水平一般达不到撰写专家的水平,不仅难以承担标准撰写的任务,在实际工作中也难以接触到该领域的权威标准全文,大多只是知道某个重要的标准指标和关键参数,故而也难以真切地感受标准内在的核心思想,更难以读懂其他领域标准文件的内涵。由此可见,标准本身存在较高的专业门槛,其数字化转型也将面临较高的专业壁垒。

3.8 国内外标准数字化转型理论尚不成熟

目前,国内外标准数字化转型发展尚处于百家争鸣状态,国际标准化专业机构和发达国家均围绕机器可读标准的概念和定义开展国际标准研制,尚未给出清晰的标准数字化转型的关键核心技术、转型方法理论及转型技术路线,也没提供任何可参考的标准数字化转型发展案例和应用场景,因此当前开展标准数字化转型研究很前沿,也很困难。相比较而言,国内众多行业虽然已率先开展标准数字化转型相关场景研究,但由于不同行业间业务需求、应用场景、技术思路、核心技术差异较大,可供借鉴的意义略显不足。

3.9 标准数字化发展急缺复合型人才

标准涉及各行各业,标准数字化也涉及各行各业,不仅涵盖电力、航天、航空、船舶、电子科技、兵器工业等各个领域,还涵盖网络安全、密码学、信息安全、管理学、金融学、社会学、人文地理学、艺术学等各个专业领域。因此,标准数字化发展急需补充大量具有交叉背景的跨学科复合型人才。

3.10 标准化专家和计算机专家跨领域交流合作较少

标准化专家均从业多年,且大多已脱离一线业务岗位走上管理层,对于最新的数字化业务实际需求和技术热点的把控较一线人员弱,且对于计算机前沿的理论和知识的了解略显不足,因此难以从数据变革的视角理解标准数字化转型,甚至可能误以为标准数字化就是标准信息化。同理,计算机专家由于缺少标准化理论知识指引,往往难以理解当前标准化工作者的数字化需求(如标准指标与参数查询、标准在线协同编辑、标准大数据分析与评价等),仅仅能从计算机技术视角理解标准数字化转型,可能误以为标准数字化就是数据标准化,误以为将标准全部变成数据进行管理就是标准数字化,而忽略了由于标准数据形态变革,导致标准化过程(标准撰写、标准查询、标准数据分析与评价等)也随之发生了重大变化。而且,当前标准化专家和计算机专家跨领域合作的机会较少,因此未来的标准数字化转型发展急需标准化理论和计算机知识融合,急需标准化专家和计算机专家携手研究,共同开展跨领域交流合作。

3.11 标准数字化转型需大量试错成本

企业开展标准数字化转型的前提是自身拥有大量的标准文本。如果中小型企业没有发布标准的经历,也没有专业的标准化科研人才队伍和大量的科研经费来支撑相关标准化工作,则不必盲目追求标准数字化转型。标准数字化转型的服务主体和服务对象是拥有大量标准的机构,且在标准化工作过程中投入大量人力物力资源的企业。在标准数字化转型过程中前期研究需要大量试错成本,目前来看,中小型企业难以支撑庞大的研发经费和人力资源。因此,对于中小型企业来说,需结合自身实际情况考虑是否开展标准数字化转型。同时,对于大型企业来说,也要考虑是仅在重点领域局部开展标准数字化转型,还是上下统筹全面开展标准数字化转型。

4 我国标准数字化转型发展的建议

综上所述,本文对我国标准数字化转型发展提出以下建议。

一是理解标准数字化是一个工程问题。标准化涉及成百上千个行业和千千万万个分支领域,没有一套方法或理论可以作为万能模板来解决所有的问题。各行业各领域应该结合自身需求,呈现出标准数字化转型发展“百花齐放”“百家争鸣”的局面。标准数字化不仅仅是将标准文本自身向数字化形态转变,还要考虑查询标准、管理标准、使用标准等过程全生命周期、全链条、全环节的数字化转型。标准数字化是为了解决标准化工作的迫切需求而提出的解决办法,不是毫无目标地为了数字化而数字化。标准数字化是有一定智慧的,是机器能够阅读、理解,甚至自动化执行操作的。不能以技术研究的思路来解决某些实际问题,而应从工程问题的视角,发现工程应用中实现标准数字化转型会遇到的问题,并思考用哪些学科理论、核心技术、管理过程、体制机制等去解决问题。本文认为,发现一系列标准数字化转型过程中涉及的大量的新科学问题,且能梳理出数字化转型过程中遇到的难点和关键点,远比提出某个技术创新点更有意义。因为,提出一系列新的问题往往具有很强的通用性和普适性,可以为各行各业提供借鉴思路和指引方向。

二是根据实际情况判断是否有必要开展标准数字化转型。并非所有标准均需进行标准数字化转型,因此不能盲目地开展标准数字化。如果某个企业只有几十份标准,且现有的人为管理机制可以满足标准化工作需求,那么该企业没有必要花费大量成本建立标准信息平台等数字工具,保持现状即可。相反,如果某个企业拥有上万份标准,涉及大量国家标准、行业标准、企业标准,且现有人工统计报表的工作效率、工作效果无法满足标准化工作需求,那么该企业有必要开展标准数字化转型研究,应考虑利用机器去解放人力,提升企业生产效率和人员工作效率。

三是重视数据安全及个人隐私保护。标准数字化转型过程中涉及标准形态变革,标准不单单以纸质或PDF格式形态存在,而是以代码、公式、算法、模型等数字形态流转于各个系统,标准数据的安全性很重要。同时,标准本身具有很高的权威性,数据形态下标准中的一个汉字、一个数字,甚至一个标点符号都不允许出错。因此,相比于普通文本数据,标准本文数据传输、存储过程中的网络安全和信息安全更重要,对数据的安全性、完整性、防篡改性均提出了更高要求。同时,标准以数据形态存在后,流转于海量系统平台和终端设备之中,数据的来源更广泛多样,数据的传播途径也更透明,用户的账号密码、个人信息、隐私习惯等均有泄露的风险,因此亟需提升数据安全防护和隐私防护的重视程度。

四是意识到标准数字化涉及众多产业链的韧性问题。当前国际形势严峻,以美国为首的发达国家十分关注我国科研创新力量,在5G、人工智能、网络安全领域对我国进行多方面科技打压和经济制裁,尤其在扩大标准影响力和话语权方面,更是想尽办法进行削弱。同时,由于新冠肺炎疫情影响,我国国内经济形势较为严峻,各行各业产业链均受到较大冲击。标准数字化是大势所趋,将辐射各行业和各分支领域,若要开展标准数字化转型,必须重视各行业的产业链韧性问题,一旦产业链动荡,标准数字化势必受到更大冲击。

五是根据存量标准和增量标准两种情况分别推进机器可读标准发展。对于存量纸质标准,需分阶段进行数字化处理、加工,首先将纸质标准(0级)转为PDF数字格式文档(1级),接着转为XML、HTML等机器可读格式文档(2级),再转为含有语义算法的机器可读和可执行内容格式文档(3级),最后转为含有复杂模型的机器可解释内容格式文档(4级),从而实现分阶段逐步转为机器可读、可执行、可解析的数字标准再进行使用和管理的目标[27-28]。对于增量标准,不必走传统纸质文本转为机器可读标准的“老路”,无需按等级顺序制定数字标准,可跃过PDF数字格式文档(1级)和XML、HTML等机器可读格式文档(2级)标准的转化过程,直接制定成机器可读、可执行的内容格式文档(3级)或机器可解释的内容格式文档(4级)进行使用和管理[29-30],以提升标准在预研、立项、制修订、审查、应用、实施、服务等环节的使用效率和管理能力,推动标准化工作向数字化、网络化、智能化转型。

5 结束语

随着我国标准化事业不断发展,标准数字化已逐渐成为研究热点。本文结合标准数字化的概念,明确了标准数字化包括标准本身数字化和标准化过程数字化,梳理了标准数字化在共性需求、工程应用、专业研究三方面的发展需求,提出了标准数字化发展的现实逻辑、核心挑战、建议,指明未来标准数字化转型将对我国标准化工作发展带来巨大优势和变革。未来,探索标准要素潜在知识和释放标准要素潜在价值等方面的研究将促进标准以数据形态进行变革与发展,推进标准化工作向数字化、网络化、智能化转型。