综述:数字产品护照:框架设计与验证的系统文献综述

《Digital》:Digital Product Passports: A Systematic Literature Review on Framework Design and Validation

【字体: 时间:2026年06月10日 来源:Digital CS4.8

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  数字产品护照(Digital Product Passports, DPPs)正由欧盟引入,以支撑循环经济战略、提升产品透明度并实现基于全生命周期的合规管理与决策支持。尽管相关研究热度持续上升,DPP领域的成果仍较为分散,关于如何在现实场景中设计与验证DPP框

  
数字产品护照(Digital Product Passports, DPPs)正由欧盟引入,以支撑循环经济战略、提升产品透明度并实现基于全生命周期的合规管理与决策支持。尽管相关研究热度持续上升,DPP领域的成果仍较为分散,关于如何在现实场景中设计与验证DPP框架尚未形成共识。本文针对明确界定、构建或评估DPP相关框架的同行评审文献开展系统文献综述,检索策略基于Scopus与IEEE Xplore数据库,结合结构化筛选流程,评估纳入研究的框架设计详化程度与验证成熟度,并解析跨应用领域的重复性框架原型。研究结果显示,多数研究聚焦于概念性或体系结构设计,普遍采用以数据为中心、分层式、技术锚定型或面向生态系统的结构,并频繁援引数字孪生(Digital Twins)、区块链(Blockchain)、数据空间(Data Spaces)及知识图谱(Knowledge Graphs)等使能技术。然而,明确的实证验证仍然有限,主要停留在说明性案例研究、利益相关者评估或原型层面,鲜有研究在真实场景中评估可扩展性、互操作性或跨生命周期运行能力。通过整合这一特定文献集合中的跨行业设计原则与验证实践,本综述厘清了该领域的当前发展状态,并指出了关键研究缺口。研究发现,DPP研究呈现出重框架设计、轻实证验证的特征,关键不足包括:缺乏严格实证验证、跨组织测试、全生命周期评估、清晰的数据治理责任界定、共享参考架构的趋同以及行业特异性适配。

1. 引言

数字产品护照(Digital Product Passports, DPPs)正成为支撑循环经济(Circular Economy, CE)目标、可追溯性及全生命周期导向产品信息交换的重要工具。在欧盟政策语境中,该发展紧密依托《可持续产品生态设计法规》(Ecodesign for Sustainable Products Regulation, ESPR),其为产品相关的可持续性与全生命周期数据要求奠定了立法基础。循环经济被理解为一种经济体系,通过在制造、分销与消费过程中实施减量化、再利用、再循环及材料回收策略,替代传统的“生命终结”逻辑。在此背景下,产品相关数据要求旨在支撑更耐用、可维修、可升级、可复用、可翻新及可回收的产品开发。作为《循环经济行动计划》(Circular Economy Action Plan, CEAP)的重要组成部分,欧盟委员会致力于确保进入欧盟市场的实体产品在全生命周期内更具可持续性、资源效率更高,并与循环经济原则保持一致,为此将强制要求受规制产品配备DPPs。DPP可被视为存储并分发全生命周期相关产品信息的数字记录,涵盖技术性能、材料成分与来源、维修活动、环境影响及生命终结或循环性相关信息,从而作为产品、材料及部件的数字身份机制,支撑跨生命周期阶段的可持续性、循环性与合规性信息交换。

1.1 跨行业DPP研究

尽管多个行业均在探索DPPs,现有研究成果在不同领域与应用场景间仍呈碎片化分布,在数据要求、技术路径及实施挑战方面存在显著差异,导致关于DPP框架的实际结构及其在实践中的验证程度仍缺乏清晰认知。从更广泛的跨行业视角看,DPPs正逐渐被视为超越单一行业产品信息工具的系统性安排。现有研究表明,DPP的发展受到多个行业强制性及自愿性产品信息举措的共同推动,因此护照提供的信息应适配不同利益相关者及应用场景的需求。为使DPPs能够作为多利益相关方协同机制运行,需在语义、技术、组织与法律层面实现协调,以支持跨组织、供应链及产品生命周期的信息交换。近期综述研究显示,DPP研究与实施活动已覆盖制造业、电池、纺织、建筑等多个应用领域,但整体成熟度与实证发展水平仍不均衡。DPPs已被证实可在广泛供应链职能中创造价值,但当前实施仍受限于数据可得性不足、利益相关者协调困难及价值链深度协作需求。为实现更广泛的跨行业规模化推广,需建立可互操作的数据标准、模块化语义框架及安全的去中心化基础设施,以连接跨行业的异构数据源。研究同时指出,DPP系统的设计应与所追求的循环经济策略(如再利用、再制造或再循环)及实施组织的运营情境与目标相匹配。建筑行业因其复杂的多参与方价值链及对建筑材料与部件全生命周期可追溯性的要求,成为数字追溯框架的高要求应用场景。建筑行业占全球终端能源消耗的30%–40%,约40%的二氧化碳排放直接或间接来源于建筑施工活动,这些特征使得建筑环境成为DPP实施的典型且高要求的应用领域,尽管DPP的发展早已超出建筑行业范畴。

1.2 范围、概念定义与研究问题

本综述中的“框架”特指用于实现DPP的结构化概念、技术或体系结构模型,其定义了实施DPP所需的组件关系、构成要素及信息流。框架可涵盖从详细系统设计到高层参考架构的范围,此处专指用于结构化全生命周期产品数据的模型。“验证”则指对拟议DPP框架的任何形式的实践或实证评估,包括案例研究、仿真、性能评估、原型实现及结构化利益相关者评估,以此区分无验证的概念提案与经过验证的框架。综述范围限定于提出或评估DPP相关框架、模型、体系结构或类似结构化实施路径的同行评审学术研究,聚焦于明确的框架导向型成果,而非更广泛的可追溯性、数字产品信息或使能技术相关文献。愿景性论文、观点性论文、政策文件及仅关注支撑技术但不含框架视角的文献均被排除,以确保比较DPP框架设计与验证成熟度的分析一致性。由于DPPs涉及多行业、多样产品生命周期、监管语境及数据基础设施,纳入文献覆盖广泛的应用领域。为提升可比性,综述按工业部门对纳入研究进行分类,并在每个行业内分析(1)拟议DPP框架的设计特征;(2)这些框架受验证证据支持的程,对应第2节的定义。本综述旨在提供明确的DPP框架研究的系统性比较综合,据此提出以下研究问题:
主研究问题:DPP框架的设计与验证当前处于何种发展水平?
研究问题1(RQ1):DPP框架是如何设计的?
研究问题2(RQ2):DPP框架是如何被验证的?

2. 研究方法

2.1 研究设计

本文采用系统文献综述(Systematic Literature Review, SLR)方法,配合聚焦化的检索策略,对明确的DPP框架的设计与验证的同行评审研究进行映射、分析与综合。综述遵循SLR的透明性与可复现性原则,确保在明确定义的主题领域内对已有研究进行系统性选择、分析与报告。研究设计优先保障识别明确框架导向型DPP研究的分析精度,通过明确的检索策略、多阶段分类与筛选流程及清晰的纳入标准维持方法论严谨性。

2.2 数据源

初始检索选用Scopus数据库,因其对制造业、工程、数字化、信息系统及可持续性研究领域的同行评审会议论文与期刊文章具有广泛的跨学科覆盖,适合识别跨行业的DPP相关框架研究。随后增补IEEE Xplore数据库,以确保全面覆盖技术与工程领域的相关研究,尤其是数字化、数据架构、框架开发及信息系统等DPP研究的核心方向。

2.3 检索策略

为识别明确在框架层面探讨产品护照概念的研究,检索采用聚焦化的查询设计,目标是识别同时将产品护照概念与框架视角相结合、且适用于设计详化程度与验证成熟度比较分析的文献。检索限定出版物标题、摘要或关键词中同时包含“product passport”相关术语及“framework”术语。具体检索字符串如下:
Scopus:(TITLE-ABS-KEY("product passport*") AND TITLE-ABS-KEY(framework)) AND (LIMIT-TO (LANGUAGE, "English"))
IEEE Xplore:("All Metadata":"product passport*") AND ("Document Title":framework) AND ("All Metadata":digital)
为覆盖“passport”的单复数等形式变化,检索字符串中使用通配符(*)。为保证分析与解释的一致性,检索限定为英文出版物,并涵盖Scopus与IEEE Xplore截至2025年8月22日索引的所有年份。未加入验证相关检索词,验证情况在全文分类与综述阶段通过预定义的分析标准进行评估,从而在同一目标文献集合中同时识别未经验证与经过验证的DPP框架论文。所有检索记录均导出包含题名、摘要、关键词、出版年份及来源的文献元数据,并通过比对题名、作者、出版年份及DOI信息进行人工去重,未发现重复记录。

2.4 纳入标准

检索记录依据预定义的纳入标准进行评估,以保障综述过程的透明度与一致性。首先基于题名、摘要及关键词进行初筛,随后对剩余研究进行全文评估。纳入研究需同时满足三项标准:第一,直接涉及与DPPs一致的产品护照概念,或提出在概念上与DPP逻辑对齐、且明确结构化全生命周期产品或材料信息、与DPP实施相关的护照逻辑;第二,提出用于实施或运行产品护照相关概念的框架(可作为独立贡献,或与模型、体系结构或其他结构化路径结合);第三,提供充分信息以识别框架的结构、组件及其在产品全生命周期中的预期作用。此标准亦允许纳入少量材料护照研究,前提是其护照概念与DPP逻辑充分对齐,特别是在全生命周期信息结构化、可追溯性、循环性及基于框架的实施方面,且仅当其能为综述关注的框架设计与验证分析做出贡献时予以保留,而非泛泛讨论材料文档。排除标准包括四类:第一,政策、观点或愿景类论文,若未提出用于实施产品护照的框架(独立或结合模型、体系结构等),则予排除;第二,非同行评审来源(如白皮书、报告或网站);第三,仅聚焦区块链、物联网(Internet of Things, IoT)或数字孪生等使能技术但未提出产品护照导向框架的研究;第四,未涉及全生命周期信息管理、可追溯性或产品导向循环性的研究。

2.5 筛选流程

筛选程序分四个连续阶段执行,以识别最终纳入综述的研究。第一阶段为记录识别,导出Scopus与IEEE Xplore检索返回的全部记录进行初筛。第二阶段为题名与摘要筛选,对照纳入标准剔除明显不相关的记录。第三阶段为全文可得性筛选,因本综述要求通过全文审查以一致地编码框架设计详化程度、验证成熟度及研究层面证据,无法获取全文的记录不进入编码阶段。第四阶段为全文资格评估,对剩余出版物进行全文阅读,以支持结构化数据提取并确认纳入。筛选结束后,每项研究根据是否符合纳入标准被归类为纳入或排除。Scopus与IEEE Xplore共返回103条记录,经题名与摘要筛选排除30条明显无关记录,保留73条;全文可得性筛选再排除10条无法获取全文的记录,剩余63条进入全文评估;经全文资格评估后,最终32项研究纳入综合。被排除的31条记录中,7条因未提出产品护照相关框架被排除,9条因仅聚焦使能技术而无产品护照导向框架被排除,12条因未提供足够的生命周期导向框架细节被排除,3条因其他纳入标准原因超出综述范围被排除。

2.6 数据提取

对符合纳入标准的研究,系统性提取数据并记录于结构化综述表中,以实现跨研究的一致比较,支撑后续的定性综合。提取信息包括文献信息(题名、作者、出版年份)、应用行业或领域、研究方法、与DPP框架设计或验证相关的核心贡献概要,以及对报告局限性或研究缺口的简要评述。此外,分析评估涵盖框架设计详化程度(Framework Design Elaboration Level, FDEL)、框架验证成熟度水平(Framework Validation Maturity Level, FVML),并通过跨研究比较识别重复性框架原型。

2.7 分析编码框架

为强化比较分析,对纳入研究从FDEL与FVML两个维度进行分析评估,同时通过跨研究比较识别重复性框架原型,以区分DPP框架的主要组织方式、设计逻辑的完善程度及实践验证的进展。通过跨研究比较识别出四种重复性框架原型,反映综述文献中观察到的主要组织原则:第一类为数据导向框架,主要关注结构化、建模与组织全生命周期相关产品数据,包括本体、语义模型、数据模式及信息模板;第二类为分层系统架构,将DPP划分为功能层,如数据采集层、处理层、存储层、互操作层及应用或用户界面层;第三类为技术锚定型框架,围绕特定使能技术或基础设施构建,如区块链、数字孪生、知识图谱或数据空间;第四类为生态系统导向框架,强调利益相关者协调、治理结构、协作机制及跨组织或价值链边界的数据共享。这些原型作为比较不同研究中主导设计逻辑的解释透镜,尽管部分研究也表现出与其他类别相关的次要特征。除原型分类外,应用两套分析量表:框架规范程度通过五级FDEL量表评估,因所有纳入研究均需提出框架相关贡献,量表自Level 1起始;实证或实践评估程度通过六级FVML量表评估,范围为0至5。FDEL与FVML量表的详细定义见文中表1。FDEL与FVML的编码基于对系统文献综述纳入的全部全文研究的二次人工审阅,结构化综述表(含方法、关键发现及评述信息)为编码提供支持,所有纳入研究均经全文复核,分配一个FDEL分值与一个FVML分值,同时通过跨研究比较识别重复性框架原型。

2.8 数据综合

数据提取完成后,采用主题分类与跨研究分析进行定性综合。将纳入研究围绕共同概念取向与技术特征进行组织,比较分析DPP框架设计路径与验证实践。综合聚焦于识别普遍观察到的框架设计模式(如数据导向模型与分层架构)、使能技术在拟议框架中的作用与贡献,以及纳入研究中报告的验证路径的类型与程度。

2.9 纳入研究的行业分布

纳入研究在应用行业间的分布见表2,呈现明显的跨行业与制造业导向成果占主导的特征,建筑业相关研究为第二大群体,其余行业各仅有1–2项研究,表明DPP研究的应用领域呈现异质且碎片化的格局。

3. 结果

本节呈现系统文献综述的发现,聚焦纳入研究中DPP框架设计与验证的模式,不涉及解释或引申,相关内容在第4节讨论。

3.1 纳入研究概览

系统文献综述与筛选流程最终得到32篇明确在框架层面探讨产品护照概念的同行评审期刊论文与会议论文。纳入研究覆盖广泛的研究领域与发表平台,体现了DPP研究的跨学科性与演进特征。如表2所示,纳入研究跨越多个行业,跨行业贡献占比最大(n=8),其次为制造业导向研究(n=7),再次为建筑业相关研究(n=4),其余研究分布于能源(n=2)及多个仅含单篇研究的细分行业,包括回收、纺织、医疗、机电、鞋类、畜牧、电池、电动汽车、家具、逆向供应链及社会住房。这些研究在不同行业中均体现出通过体系结构、概念或技术框架来组织全生命周期相关产品信息的共同焦点,旨在支撑可追溯性、可持续性评估、循环经济策略或监管合规。

3.2 框架设计详化程度与验证覆盖范围

对每项纳入研究进行FDEL与FVML评估,超越“是否设计/是否验证”的二元区分,比较DPP框架的规范程度及其实践评估进展。由于所有纳入研究均需提出框架相关贡献,样本差异不在于是否存在框架,而在于框架的详化程度。多数研究超越了高层概念框架,提供了框架组件、数据类别、架构层或生命周期要素的结化表征,但详化程度差异显著,从宽泛概念提案到具备明确技术或组织细节的实施导向设计不等。相比之下,纳入研究的验证成熟度显著低于框架设计成熟度。虽有部分研究报告说明性示例、原型测试、案例评估或有限的利益相关者评估,但大多集中在验证量表的低端。纳入样本中不存在跨组织、跨生命周期或工业规模的验证证据。总体而言,结果表明框架设计详化程度与框架验证成熟度之间存在持续差距,即文献在提出DPP框架方面更为成熟,但在证明此类框架在现实实施条件下的稳健运行方面仍显不足。

3.3 框架设计详化水平

基于FDEL的评估显示,纳入研究的DPP框架研究集中于设计详化程度的中高水平,无研究被归类为FDEL 1。6项研究位于FDEL 2,即框架在概念层面结构化,但操作细节有限;13项研究位于FDEL 3,表明具备明确的体系结构或模型结构,具有可识别的层级、模块、数据类别或过程要素;12项研究达到FDEL 4,通过规定技术机制、接口、行动者角色或架构要素,框架设计更具实施导向;仅1项研究达到FDEL 5,代表全面的实施导向框架。该分布表明,文献在许多情况下已超越纯粹概念框架,框架设计相对成熟,但更高的设计详化程度本身并不等同于实施就绪度,因为即使技术细节完备的框架在实践中往往仍缺乏充分验证。FDEL尺度的研究分布见图2。

3.4 框架验证成熟度水平

基于FVML量表的评估显示,验证证据明显集中在低成熟度水平。9项研究为FVML 0,即框架仅以概念形式提出,无任何报告验证;11项研究为FVML 1,验证局限于说明性工作流、参考用例或理论演示;8项研究达到FVML 2,通常通过技术概念验证实现、原型演示、智能合约测试或受控环境实验;4项研究达到FVML 3,通过将框架应用于特定案例、产品或组织场景,或通过利益相关者评估实现,但此类验证仍受限于具体情境,无法证明更广泛的部署就绪度。无研究提供对应FVML 4或FVML 5的明确证据,证实当前DPP框架研究的实证基础仍相对不成熟,验证努力集中于可行性层面,而非跨组织互操作性、全生命周期运行或长期治理。FVML尺度的研究分布见图3。行业比较进一步显示,验证成熟度在纳入行业间分布不均。制造业与跨行业研究中包含最多的技术导向概念验证贡献,建筑业研究中包含部分通过案例应用的情境绑定验证,而纺织、医疗、鞋类、电动汽车、家具及能源等较小行业则大多停留在概念或说明性验证水平。即使在观察到FVML 2或FVML 3的行业,证据在规模与范围上仍有限,没有任何行业展现出超越情境绑定设置的验证成熟度。

3.5 框架设计特征

纳入研究揭示出不同的DPP框架设计原型。通过跨研究比较,可将纳入研究分为四大原型,各具主导设计逻辑:数据导向框架、分层系统架构、技术锚定型框架及生态系统导向框架。数据导向框架主要通过本体、语义模型、数据模式、模板或信息类别来结构化全生命周期产品信息,关注DPP应包含哪些数据类型及这些信息应如何表征与管理。分层系统架构将DPP组织为功能层,如数据采集、处理、存储、互操作及应用接口,其框架逻辑由架构分解与功能分离塑造。技术锚定型框架围绕一种或多种使能技术构建,如区块链、数字孪生、知识图谱、资产 administration shell(Asset Administration Shell, AAS)概念或数据空间,其框架设计深受特定技术基础设施的能力与逻辑影响。生态系统导向框架主要强调利益相关者协调、治理、编排、协作机制及跨组织边界或价值链的信息共享,这类研究通常较少关注技术架构,更多关注DPP如何在更广泛的社会技术或跨组织环境中运行。尽管这些原型在某些情况下存在重叠,但分类凸显了纳入文献在设计优先级上的有意义差异,同时也表明该领域尚未趋同于DPP框架的通用参考结构。纳入研究不仅在行业应用上存在差异,且在是以数据建模、系统分层、技术集成还是生态系统协调作为DPP设计的主要基础上存在差异。数据导向框架、分层系统架构与技术锚定型框架在纳入样本中尤为突出,表明当前DPP研究更强调信息结构、建模与技术架构,而非跨组织治理、协调与长期运行安排。

3.6 框架路径的行业分布

尽管多应用领域的提案并存,框架设计的行业特异性差异仍较有限。许多研究提出可迁移或通用的体系结构,意图适用于多个行业,行业要求、约束及生命周期特征常被描述性讨论,而未系统地嵌入框架设计中。相对较少的建筑业研究主要强调材料追踪、生命周期评估及在现有数字建筑信息系统内的实施。制造业导向与跨行业研究则更倾向于强调数据互操作性、去中心化数据管理及知识图谱、区块链等使能技术。总体结果表明,设计格局呈现碎片化特征,概念框架激增,但向标准化设计原则或共享参考模型的趋同有限。

3.7 实证证据概要

详细的研究层面特征(包括作者、方法、关键发现及报告局限性)按应用行业组织在表3中,为综述提供描述性基础,展示谁在哪些行业通过何种研究路径探讨了DPP框架,支持后续的分析综合,并使读者能够追溯各行业纳入研究的底层证据。表4基于第2节引入的FDEL与FVML量表,对纳入研究进行综合分析综合。该表并非简单标示是否存在框架设计或验证,而是展示每项研究的框架设计详化程度与报告验证证据的成熟度。纳入文献覆盖多个应用行业,主要聚焦于管理全生命周期产品信息的概念性、体系结构与实施导向设计。许多研究提出了明确的、有时较为完善的框架,但验证仍有限,通常局限于说明性场景、原型、概念验证演示或情境特定案例研究。涉及跨组织部署或全生命周期运行的更高成熟度验证在所有纳入行业中均缺失。为便于解释,表4中FDEL报告为1(高层概念框架)至5(全面实施导向框架)的量表,FVML报告为0(仅概念)至5(跨组织与全生命周期验证)的量表。分值基于对所有纳入研究的详细人工全文审阅保守分配,并以表3中“方法”“关键发现”及“评述”栏的证据为支撑。

4. 讨论

本节结合第1节提出的研究问题,对系统文献综述的结果进行解释与综合,聚焦于识别DPP框架设计的关键模式(RQ1)、评估验证方法的广度与特征(RQ2),并反思这些发现对实际实施与未来研究的意义。讨论通过FDEL与FVML编码及结果中识别的重复性框架原型进行解读,特别关注设计详化程度与验证成熟度在纳入样本中的关联。

4.1 RQ1:DPP框架的设计特征

纳入文献强调DPP框架的设计,但这些设计的详化程度存在显著差异。FDEL编码显示,研究范围从结构化概念提案到具备明确架构、数据或组织细节的实施导向设计。如图2所示,大多数纳入研究集中在FDEL 3与FDEL 4,表明文献在规范框架结构方面的发展普遍优于其在现实条件下验证框架的发展。跨行业的重复模式是,许多框架超越了一般性概念化,至少提供了组件、生命周期要素、数据类别或功能层的结化表征。这一模式表明,当前DPP框架研究优先关注数据与技术系统设计的结构化,而对现实跨组织实施中至关重要的治理与协调挑战的关注较弱。关于本综述识别的重复性原型,DPP框架设计由四种主要组织逻辑塑造:数据导向框架、分层系统架构、技术锚定型框架及生态系统导向框架。数据导向研究主要规定DPP应包含哪些全生命周期信息及这些信息应如何结构化、表征与管理;分层系统架构则通过功能分解为数据采集、处理、存储、互操作及应用等层级来组织DPP;技术锚定型框架通常围绕数字孪生、区块链、数据空间、物联网系统、知识图谱或AAS概念等使能技术设计;生态系统导向框架则更强调利益相关者协调、治理、编排及跨组织信息共享。尽管这些设计逻辑经常重叠,但纳入文献未显示出向单一共享参考结构的清晰趋同。总体而言,研究结果表明DPP框架设计研究具有相当的概念丰富性,但也存在结构性碎片化。框架常被呈现为可跨行业迁移或通用的方案,对运营现实或行业特异性生命周期约束的整合有限。

4.2 RQ2:验证实践与证据成熟度

与框架设计详化程度相比,验证证据的成熟度明显更低。使用第2节定义的FVML量表,32项纳入研究中9项停留在FVML 0,即除概念或架构描述外无任何验证报告;另有11项研究为FVML 1,验证局限于说明性工作流、参考用例或理论演示;8项研究通过技术概念验证演示、原型测试或受控环境实施达到FVML 2;仅4项研究通过情境绑定的案例或利益相关者评估达到FVML 3。无研究达到FVML 4或FVML 5。识别出的验证策略因而具有局部性与窄范围特征。在有验证报告的情况下,通常聚焦于技术可行性、有限原型行为或特定组织或产品情境,而非更广泛的实施就绪度。跨组织互操作性、长期治理、全生命周期运行及大规模工业部署等重要方面基本未被检验。值得注意的是,无研究报告涵盖长期数据治理、多组织部署、大规模工业采用或全周期运行的综合性验证。相反,验证通常局限于示范性用例、技术可行性、原型测试或窄边界案例应用,对异构系统间的互操作性、持续的全生命周期更新或组织责任的关注极少。这些发现表明,当前DPP框架文献处于实证成熟度的早中期阶段。尽管在许多情况下该领域已超越纯粹的概念讨论,但关于运行就绪度的有力证据仍然有限。设计详化程度与验证成熟度之间的缺口是本综述最清晰的发现之一。

4.3 DPP研究中的验证成熟度水平

基于纳入研究,DPP框架研究中的验证实践可视为跨越不同成熟度水平。最低水平的研究仅依赖说明性示例与概念论证;中等水平包括范围有限的案例研究与原型演示,以确立情境或技术可行性;更高成熟度水平则需评估治理与问责机制、开展跨组织边界的互操作性测试、在现实工业条件下部署及开展全生命周期验证。此类研究在纳入文献中基本缺失。如图3所示,大多数纳入研究仍集中在验证成熟度的较低水平。FVML 4与FVML 5验证的缺失表明,即使是较先进的研究也未经历现实产品生态系统规模化复杂性的检验。因此,关于互操作性、可扩展性、长期可用性与信任的主张往往仅得到部分佐证。弥补这一缺口是工业实验与未来研究的关键方向。

4.4 DPP框架研究中的互操作性与标准

互操作性在纳入的DPP文献中常被宣称为关键目标,但其实际操作化与明确验证较少。在纳入研究中,互操作性通常与结构化全生命周期信息交换、跨系统通信及在多行动者、多平台与多生命周期阶段维护DPP数据相关联。然而在许多情况下,互操作性仍仅为预期设计目标,而非已证明的结果。若干研究将标准、标准化倡议或类标准基础设施作为DPP实施的使能机制加以援引,例如用于基于事件的追溯的EPCIS与CBV、用于数字表示的AAS概念、用于身份管理的去中心化标识符(Decentralized Identifiers, DIDs)、用于语义对齐的本体论路径,以及用于受控数据交换的数据空间相关基础设施(如IDS或Gaia-X)。尽管如此,这些标准与基础设施通常在概念或架构层面被纳入,而非通过跨组织实施或互操作性测试进行评估。这表明,文献在将互操作性识别为一项要求方面强于展示互操作性如何在实践中实现并持续。特别是,关于跨领域语义一致性、异构数字系统间兼容性、共享数据结构治理及跨组织边界的DPP信息长期维护的证据仍然有限。对从业者而言,这是一个关键局限,因为互操作性很可能是DPP规模化部署的决定性条件之一。

4.5 行业启示——侧重建筑与材料

尽管纳入研究覆盖多个应用行业,框架设计与验证的行业特异性差异仍较有限。若干框架被呈现为通用解决方案,行业特异性要求在其中多为描述性讨论,而非结构性嵌入。建筑业导向的DPP框架倾向于强调生命周期评估、与现有数字建筑信息系统的集成及材料可追溯性。与纳入样本中的许多其他行业不同,建筑业相关研究显示出一定的技术或情境绑定验证证据,但其范围与成熟度仍有限。验证通常局限于示范性、案例型或窄边界设置,而非更广泛的跨生命周期或跨组织部署。考虑到该行业资产寿命长、利益相关者格局碎片化及供应链复杂,这一情况尤为值得关注。对于建筑材料,特别是木基产品,研究结果显示出实证证据与概念雄心之间的不匹配。DPPs常被呈现为循环性、生命周期透明度与监管合规的赋能者,但纳入文献对其在现实建筑生命周期条件下的表现提供的证据有限。这一缺口凸显了针对行业定制的验证研究的必要性,需解决所有权转移、数据责任、材料流及长期信息维护等问题。

4.6 局限性

本综述存在若干局限性,应在解释结果时予以考虑。第一,文献检索限定于Scopus与IEEE Xplore数据库及英文出版物,可能排除了发表在其他位置或被其他来源索引的相关研究。第二,检索策略有意将产品护照术语与“框架”术语结合,以识别适合比较编码的明确DPP框架研究,这虽然提升了分析精度,但可能排除了使用替代术语(如体系结构、模型或行业特异性护照术语)的相关相邻研究。第三,纳入了少量概念上对齐的材料护照研究,因其直接贡献于本综述对生命周期导向护照框架的分析焦点,尽管这些研究是基于明确的概念理由保留的,但其纳入引入了DPP与相邻护照概念之间的边界复杂性。第四,无法获取全文的记录未进入分析编码阶段,因为综述设计要求通过全文评估来一致地编码框架设计详化程度、验证成熟度及研究层面证据,这可能排除了无法获取全文的潜在相关出版物。最后,纳入文献的实证证据基础仍相对不成熟,样本中观察到的有限验证可能部分反映了该研究领域的早期发展阶段,而非相关工业活动的缺失。

4.7 讨论小结

综上,讨论揭示了一个主要由概念性与体系结构型DPP框架提案构成的研究格局,其实证验证有限。尽管设计路径的多样性表明活跃的探索,但验证与趋同的缺乏限制了拟议框架的实际适用性与可迁移性。通过针对行业特异性的、基于实证的验证研究来应对这些局限,既是关键挑战,也是推进DPP实施与研究的机遇。

5. 结论与未来工作

本文针对DPP框架开展系统文献综述,特别聚焦于跨行业明确框架导向的设计与验证实践研究。通过分析这一特定文献集合中的同行评审会议与期刊出版物,研究提供了明确的DPP框架研究当前发展状态的结化概览,并识别出关键研究缺口、局限性与重复性设计模式。针对主研究问题,综述表明现有DPP研究呈现重框架设计、轻验证成熟度的特征。针对RQ1,研究结果表明DPP框架最常以数据导向结构、分层系统架构、技术锚定型框架或生态系统导向框架的形式开发,设计详化程度从结构化概念提案延伸至实施导向设计不等。针对RQ2,综述表明验证成熟度仍然有限:大多数研究停留在概念、说明性或概念验证层面,无研究在现实条件下展示跨组织与全生命周期验证。总体而言,结果表明明确的DPP框架研究仍处于发展的早中期阶段。尽管已提出许多框架,且在若干案例中已超越高层概念化,但关于可扩展性、运行可行性、现实条件下的互操作性及长期全生命周期有效性的证据仍然有限。在异构数字系统、生命周期阶段与组织边界间缺乏系统性验证,是纳入文献中的一个关键缺口。未来研究应遵循更明确的验证路线图。第一步是加强DPP核心功能的技术概念验证研究,包括数据建模、更新、访问控制及跨系统互操作性。第二步是在单一产品、组织或供应链场景内的情境绑定试点中测试DPP框架,以考察现实约束下的可行性。第三步是将验证扩展至组织边界与生命周期阶段,特别关注治理、数据责任、持续更新及跨异构数字生态系统的互操作性。第四步是在更长期的运行条件下评估针对行业定制的DPP框架,包括现实工业使用、所有权转移及全生命周期信息管理。与此同时,未来研究应致力于综合共享参考架构与通用设计原则,以减少碎片化并支撑更一致的DPP实施。通过整合现有关于DPP框架设计与验证的知识,本综述为未来研究中推进DPPs的实际部署与理论发展奠定了基础。
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