国外标准体系的研究与实践 公路工程标准体系研究

西方发达国家和国际标准化组织广泛运用系统工程的方法来开展标准化工作。许多专家认为标准体系是中国的发明,是中国特有的做法,认为只有中国才有标准体系。在我们调研过程中,发现其实许多国家都在运用系统工程方法论来开展标准化工作。包括德国、英国、美国等都采用系统论研究标准化系统及标准体系,尤其是在对国家标准体系的研究和实践方面。

一、 德国

国家标准体系。德国通过系统工程的方法论来调整标准化系统和分析标准体系。在德国标准化学会(DIN)发布的《德国标准化战略》[[1]]中,对标准给予了高度的重视,“德国,作为出口的世界冠军,技术出口领先者,需要一个强有力的标准化机构。标准从政治上和经济上都扮演了极其关键的角色。”标准在国内贸易、进出口贸易、全球化、技术创新中发挥着重要作用。对标准化系统(StandardizationSystem)的阐述,“德国已经制定了正确的决策,就是系统的分析德国标准化系统的环境;在这个标准化环境中,标准化发挥作用、使用标准化作为战略调整的基础”。对于德国标准化战略中,提到了5个目标:1)确保德国作为领先工业国家的地位;2)有力支撑成功的社会和经济;3)用标准化作为撤销法规管制规定的手段;4)通过标准化和标准以促进技术集中(convergenceoftechnologies);5)标准化机构提供有效的程序和工具。在第4)点中,“为了满足技术集中的涌现,积极支持这个过程,标准化必须超越传统的产品标准化(classicproduct standardization),开展系统标准化(standardization ofsystems)。系统的标准化必须以系统的概述为开端,包括系统的功能性和组成构件的功能性,并且需要定义所有相互之间的接口”。通过“优化结构”来协助实现优化:“基于市场的系统标准化需要有机的构造,使其在调整为基于部门需求和与欧盟及国际标准化机构协作过程中更加灵活”。

二、 英国

英国的标准化体系和国家标准战略框架。国家标准化战略框架(NSSF)[2]是在英国工业联合会(Confederation of BritishIndustry,CBI)、英国贸易工业部(Department of Trade andIndustry,DTI)及英国标准学会(British StandardsInstitution,BSI)的领导下联合开发研究制定的,这三家机构代表英国标准化的主要利益相关方。此外,还有相关政府部门、行业部门和其他各种社会代表,共同制定一个战略框架。包含两种元素,战略元素和框架元素。在NSSF中,对标准作用也给予了高度重视,“标准,影响着我们做的任何事情”。由于经济行业的发展,社会的发展,国际化程度越来越高,有必要“评估标准体系(standardsystem),使其满足现代行业和社会的需求”。“国家标准化战略框架(NSSF)将为英国标准塑造未来”。在NSSF标准体系框架中的标准指“广义的标准,包括技术规范、实践准则、行为准则、指南和服务规范”。另外,标准可以在法规中设置,也可以按照国家标准化机构提供的标准制定程序形成。NSSF对标准化系统(standardizationsystem)的定义包含“相关的标准化机制、组织机构和以及参与标准化活动的相关代表”。

标准体系研究。英国的Brass Bullet公司的Jon Holt博士和英国标准学会(BSI)的PaulMcNeillis博士,在发表的一篇《系统工程在全球标准化中的角色》[3]一文中,谈到“标准是工程师工作中不可分割的一部分,技术和业务系统中的标准越来越复杂。”工程师和其他专业人士在应用标准时,由于时间、空间及范围的限制,使其越来越不知所措,系统工程的兴起帮他们解决了这些问题。在文中,解释了怎样用系统工程方法制定标准。标准体系的作用还通过三个层次进行了阐述:单一标准的制定;一组相互关联的标准;最后是用标准体系方法用于全球标准制定系统的展望。文中尝试用UML图表达了标准体系之间的相互关系如图1所示

图1 标准之间结构关系

用系统工程方法分析标准化系统,如图2所示。



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图2 标准化系统关系示例图

三、美国

美国国家标准体系及战略。美国一直采用传统的自愿性标准来满足市民的要求和企业的需要。但随着国内外标准环境发生了重大变化,经济全球化、对健康、安全、环保问题更加关注。在美国国家标准技术研究院(NIST)和美国材料试验协会(ASTM)的大力支持下,《美国国家标准战略》(NSS)于2000年8月31日由ANSI董事会一致通过。NSS“重申美国致力于以部门为基础的有关国内及全球范围内自愿性标准化活动的方法。它建立了一个标准化框架,该框架基于美国体系的传统力量,如共识、开放和透明,同时还格外重视并强调速度、相关性,并满足不同公众利益团体的需要。首先要开发的是在这一框架之内的战略与战术方针,以使这些方针可被不同的利益者所使用以满足他们本国及各自组织的目标”[4]。2005年发布了NSS的修订版,称为美国标准战略(USSS)。其中对美国的标准体系的定位是,“美国的标准体系加强了公众利益, 提高了美国工业的竞争力,并促进了自由化的全球贸易系统”。NSS为美国标准体系提供了目标和策略,“满足对目的和理想的陈述的需要,并为在当今全球竞争经济中美国标准体系的未来提供一个远见卓识”[5]。

美国航空航天管理局(NASA)技术标准计划[6]。NASA的技术标准计划(NTSP)由NASA的首席工程师发起。其目标包括:1)建立和维护集成的NASA需要的技术标准体系;2)提高技术标准在NASA计划/项目中设计、开发、运行过程中的可用性;3)在NASA、行业内及国际上减少标准化重复工作并提高互操作性;4)促进和支持应用国内或国际的、非政府的、自愿的、一致同意的标准;5)在NASA内提高标准化意识。为此,NASA还开发了一套标准体系维护系统,以便于标准的查询检索及标准体系的维护更新。

四、国际标准化组织(ISO)

1. ISO的标准系列、标准族

在ISO制定许多标准,许多都是一标准族(family)或系列(series)的形式出现,这其实也是一种简单的小体系。例如,ISOTC184/SC4制定的ISO 10303系列标准[7],目的是提供一种覆盖产品全生命周期的独立于任何特定计算机系统的描述数据表达与交换的方式。ISO10303共有多个部分,之间相互关联相互作用,共同构成产品数据表达与交换的标准族:

1)描述方法(第1部分~第19部分);

2)实施方法(第20部分~第29部分);

3)一致性测试方法和框架(第30部分~第39部分);

4)通用集成资源(第40部分~第49部分);

5)应用集成资源(第100部分~第199部分);

6)应用协议(第200部分~第299部分);

7)抽象测试套件(第300部分~第399部分);

8)应用解释构造(第500部分~第599部分);

9)应用构造(第100部分~第199部分);

10)应用集成资源(第1000部分~);

2. 标准化参考模型和方法论

在GB/T16980.1-1997(idt ISO/TR10314-1:1990)《工业自动化车间生产第1部分:标准化参考模型和确定需求的方法论》和GB/T 16980.2-1997(idtISO/TR10314-2:1991)《工业自动化车间生产第2部分:标准化参考模型和方法论的应用》(详细内容参见第六章第二节概念与模型中的“工业自动化车间生产”)中,提出和描述了一种判定在哪些方面可能需要制定或修订制造标准的方法。在GB/T16980.1-1997中提到了ISO已经指出的标准化目的(参见第二章第1节):1)相互理解;2)卫生、安全、环境保护;3)接口可互换性;4)适用;5)多种控制。并在上述ISO目的指导下,提出了制造领域对标准的需求,也就是制造领域标准化的目的:

在GB/T16980.1-1997中提出了一种确定哪里需要车间生产自动化标准的方法。描述了一个参考模型,用于作为标准制定工作确定标准内容和范围的一种系统方法。

(子)活动

职责

4

工段

监督车间生产过程

监督和协调生产、支持作业、活动资源并分配给作业

3

单元

协调车间生产过程

车间生产过程的作业排序和管理

2

工作站

命令车间生产过程

指挥和协调车间生产过程

1

设备

执行车间生产过程

按命令执行车间生产过程

图3车间生产模型(SFPM)[8]

标准中建立了一个车间生产模型(SFPM)(如图3)及一般活动模型(GAM)(见图4),通过两个模型及环境的排列组合,形成若干个矩阵,利用矩阵确定标准化的内容范围。在附录A中给出了通过车间生产标准参考模型复审现有ISO或IEC各种标准制定活动的表单,包括标准化组织及委员会情况、某个技术报告/标准化活动(或某个委员会的工作范围)、确定活动范围或标准文件的方式。该标准中附录B对附录A重新排序,通过车间生产标准参考模型中一种方式,确定了哪些标准化活动,制定哪些标准,标准内容及范围、标准化类型、从哪个技术角度制定标准等。

图4 一般活动模型(GAM)
3. 标准体系矩阵

1996年ISO成立了TC213几何产品规范和校正标准化技术委员会,该委员会负责建立一个完整的产品几何技术规范(Geometrical ProductSpecification andVerification,简称GPS)标准体系。GPS是针对所有工业加工制造过程中的几何产品的一个几何技术标准体系,覆盖了从宏观到微观的产品几何特征,涉及到工业产品的开发、设计、制造、验收、使用以及维修、报废等全生命周期过程。GPS由涉及到产品几何特征及其特征量的诸多技术标准组成,包括工件尺寸、几何形状和位置以及表面形状等方面的标准。ISOTC213提出GPS总体规划,通过以标准框架结构的形式,确定了各标准在GPS标准体系中的位置和内容及标准范围,其中的GPS通用标准框架结构,由若干基本的GPS几何特征的标准链组至少成的标准矩阵。各个标准链按着标准中规定的要求组成了多个链环,每个链环都包含一个标准,它们之间相互关联,并与其他链环形成有机的整体。缺少任何一个链环标准,都将影响该几何特征整体功能的实现。为了说明具体的某个标准在标准体系中的作用和与其他标准的关系,ISOTC213要求制定的每个标准都要符合ISO/TR14638:1995《产品几何技术规范(GPS)总体规划》附录中的标准体系框架。



[1] GERMAN STANDARDIZATION STRATEGY,DIN,2004.

[2] National Standardization StrategicFramework,CBI/DSI/BSI,2007.

[3]The role of systems engineering in globalstandardisation,Jon Holt, Paul McNeillis,2006.

[4]美国标准战略,ANSI,http://publicaa.ansi.org/sites/apdl/Documents/StandardsActivities/NSSC/USSS -mandarin-final.pdf, 2009-02-04.

[5]美国标准战略,ANSI,http://publicaa.ansi.org/sites/apdl/Documents/StandardsActivities/NSSC/USSS -mandarin-final.pdf, 2009-02-04.

[6] NTSP,http://standards.nasa.gov/default.taf

[7] STEP,http://www.tc184-sc4.org/SC4_Open/SC4Legacy Products (2001-08)/STEP_(10303)/,2009-02-05.

[8] GB/T 16980.1-1997

  

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