GB/T 37928-2019 数字化车间 机床制造 信息模型

ICS25.080.01

J50

中华人民共和国国家标准

/—

GBT379282019

数字化车间机床制造信息模型

——

DiitalworkshoMachinetoolsmanufacturinInformationmodel

gpg

2019-08-30发布2020-03-01实施

国家市场监督管理总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT379282019

目次

前言…………………………Ⅰ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

、………………………

3术语定义和缩略语1

3.1术语和定义…………………………1

3.2缩略语………………3

4信息模型架构与建模规则………………3

4.1机床制造加工数字化车间信息模型架构…………3

4.2信息模型建模规则…………………6

5机床制造加工数字化车间基础信息……………………7

5.1车间静态属性集……………………7

5.2车间过程属性集……………………9

6生产运行管理信息模型…………………11

6.1生产运行管理静态属性集…………11

6.2生产运行管理过程属性集…………17

6.3生产资源组件信息模型……………19

7物流运行管理信息模型…………………24

7.1物流运行管理静态属性集…………24

7.2物流运行管理过程属性集…………24

7.3物料资源组件信息模型……………28

8质量运行管理信息模型…………………29

8.1质量运行管理静态属性集…………29

8.2质量运行管理过程属性集…………30

8.3质检资源组件信息模型……………35

9维护运行管理信息模型…………………37

9.1维护运行管理静态属性集…………37

9.2维护运行管理过程属性集…………39

9.3维护资源组件信息模型……………43

()…………

附录资料性附录信息模型基础数据类型

A45

()………

附录资料性附录机床制造加工数字化车间系统集成接口

B47

/—

GBT379282019

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准由中国机械工业联合会提出。

(/)。

本标准由全国金属切削机床标准化技术委员会SACTC22归口

:、、、

本标准起草单位国家机床质量监督检验中心清华大学国机智能科技有限公司深圳领威科技有

、()、。

限公司力劲精密机械昆山有限公司北京工业大学

:、、、、、、、、、、

本标准主要起草人邵珠峰张兆坤王立平赵钦志张维孔祥君潘玲玲吕海洋张云峰王民

、、。

周江林胡早仁蔡恒志

Ⅰ

/—

GBT379282019

数字化车间机床制造信息模型

1范围

、、

本标准规定了机床制造加工数字化车间信息模型架构建模规则及基础属性集模型生产运行管理

、、、

子信息模型物流运行管理子信息模型质量运行管理子信息模型维护运行管理子信息模型的属性名

、、、。

称数据类型属性描述建模规则

、、

本标准适用于机床制造加工数字化车间内系统与系统系统与设备设备与设备之间互联互通的数

,。

据访问和设置以及车间内设备与系统纵向信息集成的信息输入输出接口的设计和实现

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/—工业自动化系统与集成制造执行系统功能体系结构

GBT254852010

/—统一架构

GBT338632017OPC

/—:()(

标准第部分设备版

ANSIMTC1.42018MTConnect21.4.0MTConnectStandardPart

—)

2Devicesv1.4.0

/—:()(

标准第部分资产版

ANSIMTC1.42018MTConnect41.4.0MTConnectStandardPart

—)

4Assetsv1.4.0

、

3术语定义和缩略语

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

机床制造加工数字化车间diitalmachininworkshoofmachinetoolmanufacturin

ggpg

、、,,

利用数字化定量表述存储处理和控制方法用数据连接机床生产制造过程的不同单元对机床生

、、、,、、。

产进行规划协同管理诊断和优化实现机床制造的高效率低成本高质量的物理车间组织

3.1.2

信息模型informationmodel

、。

一种对给定的数字化车间信息资源进行定义描述和关联的组织方式和框架

3.1.3

信息对象informationobect

j

,,,,

车间域中的一个信息体描述了一个或普遍或真实或抽象的实体该实体能够作为一个整体被概

念化。

3.1.4

属性attribute

描述实体性质和特征的数据。

1

/—

GBT379282019

3.1.5

属性元素attributeelement

,,、、。

组成属性的基本元素是属性的基本单元如索引ID名称数据类型

3.1.6

属性集attributeset

,,

一个或多个属性的集合可以作为节点单独存在是构成数字化车间信息模型属性描述的结构化

元素。

:。

注属性集可以有名称等信息

1

:,。

注属性集可以划分为子属性集若干个子属性集可以构成上层属性集

2

3.1.7

静态属性集staticattributeset

,。

机床生产过程中需要定义和使用的静态信息数据的集合是属性集的一种

:,,

注静态属性集包含的属性自确定之后不变化或者变化不频繁哪些属性是静态属性有些是明确的如生产商信

,,。

息但有些是不明确的由数字化车间信息系统处理该信息的时间粒度决定

3.1.8

过程属性集rocessattributeset

p

、,。

机床生产过程随零部件加工检验和产品装配过程而产生的信息数据的集合是属性集的一种

:,,,。

注哪些属性是过程属性有些是明确的如设备实时运行参数有些是不明确的由系统信息处理能力和用户决定

过程属性集包含的属性数据只有在生产过程进行时其数据值才有意义。

3.1.9

组件comonent

p

,,

规定的一种实体对象或逻辑对象是上层对象的物理或者逻辑上的一部分由其自身的属性集进行

描述。

:,,。

注组件可以嵌套即组件可以具有自身的子组件同一对象的所有子组件组成组件集

1

:,。

注组件也可以作为结构化元素使用即类似于文件夹功能的作用只用来组织模型的框架和层次

2

3.1.10

生产运行管理roductionmanaement

pg

、、、,

在成本质量数量安全性和时效性等要求下数字化车间的制造设施在车间生产运行过程中协

、、、、、。

调指导管理和跟踪原料能源设备人员和信息以实现产品生产的功能活动

3.1.11

物流运行管理loisticsmanaement

gg

、、、、

数字化车间的制造设施在车间生产运行过程中计划组织协调指导管理和跟踪库存和物料移动

,,。

的功能活动以降低物流成本提高物流效率

3.1.12

质量运行管理ualitmanaement

qyg

、、,

数字化车间的制造设施在车间生产运行过程中协调指导管理和跟踪产品质量测量和质量结果

并改进质量实现的全部功能活动。

3.1.13

维护运行管理maintenancemanaement

g

、、、

数字化车间的制造设施在车间生产运行过程中协调指导管理和跟踪维护设备工具和相关资产

,,、、,

的功能活动其目的是保证制造正常运行以及保证反应性的周期性的预防性的或者先发性的维护

调度。

2

/—

GBT379282019

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

自动导引运输车()

AGVAutomatedGuidedVehicle

计算机辅助工艺()

CAPPComuter-AidedProcessPlannin

pg

/()

CNC计算机数字控制数控机床ComuterizedNumericalControl

p

企业资源计划()

ERPEnterriseResourcePlannin

pg

柔性制造系统()

FMSFlexibleManufactureSstem

y

制造执行系统()

MESManufacturinExecutionSstem

gy

统一架构()

OPCUAOPCOPCUnifiedArchiteture

过程控制系统()

PCSProcessControlSstem

y

产品生命周期管理()

PLMProductLifeccleManaement

yg

质量管理系统()

QMSQualitManaementSstem

ygy

数据采集与监视控制()

SCADASuervisorControlAndDataAcuisition

pyq

供应链管理()

SCMSulChainManaement

ppyg

仓储管理系统()

WMSWarehouseManaementSstem

gy

4信息模型架构与建模规则

4.1机床制造加工数字化车间信息模型架构

,、

根据数字化车间的组织结构和层级要求机床制造加工数字化车间应包含车间层控制层和设备

。,

层车间层由数字化车间MES及其他管理系统及车间数据库服务器组成控制层由各类SCADA组

,、、、、、,

成设备层由数字化加工设备工业机器人物流运输设备仓库数字化检验设备工装等组成机床制

造加工数字化车间的架构如图所示。

1

/—、、

根据GBT254852010规定的数字化车间的功能范畴应包括生产运行管理物流运行管理质

、。

量运行管理维护运行管理机床制造加工数字化车间各功能模块及相互之间的主要数据流如图2

所示。

根据机床制造加工数字化车间的组织架构和内部各功能模块之间信息集成与互联互通的要求,

、、、、

对机床制造加工数字化车间生产运行过程中的关键参数过程数据状态功能操作设备和资源等

,,

各类信息对象及其属性进行归类和组织建立机床制造加工数字化车间信息模型其架构如图3

所示。

3

/—

GBT379282019

图机床制造加工数字化车间架构示意图

1

图数字化车间的功能范畴及信息流示意图

2

4

/—

GBT379282019

图机床制造加工数字化车间信息模型架构示意图

3

、,

机床制造加工数字化车间信息模型包含静态属性集过程属性集和四大功能组件信息模型其中四

、、。

大功能组件分别为生产运行管理物流运行管理质量运行管理和维护运行管理功能组件信息模型进

、。

一步由该功能组件的静态属性集过程属性集和资源组件信息模型组成各功能组件信息模型的静态

。:

属性集与过程属性集定义与四大功能模块直接或密切相关的数据信息各属性集的概念及含义如下

———:,

静态属性集机床制造加工数字化车间静态属性数据的集合其中静态属性数据是指在一定时

,、、;

间内不变或者缓变的数据如订单信息生产计划零部件的质量要求等

———:,、

过程属性集机床制造加工数字化车间动态属性数据的集合定义在生产过程中采集的随生

,、、;

产过程的进行可能发生变化的数据比如派工单设备运行参数检验结果数据等

———:、、

各功能组件信息模型的资源组件集定义构成机床制造数字化车间的设备工装人员等的信

。,。

息模型资源组件是功能组件信息模型的子模型通常为真实物理组成对象或功能单元各

组件包含自身的静态属性和过程属性。

,,

属性集包含若干个信息对象各信息对象由属性即描述该对象性质或特征的数据组成属性的值由

属性元素确定。

、、、、

信息模型属性集组件集信息对象属性和属性元素等各信息模型概念和模型层次关系如图所

4

。,。

示车间信息模型由上述各信息模型的元素和模型间的引用与继承组成具有可扩展性

5

/—

GBT379282019

图数字化车间信息模型的层次继承结构

4

,,

信息模型中定义的对象及其属性集的实际数据存储实现方式不限可采用集中式存储的实现方式

;,

即存储于一个统一的数据库也可以采用分布式存储的实现方式将各子信息模型的模型数据存储于车

,、、,

间内相关系统中如ERPCAPPPLM等系统数控设备的信息模型数据一般存储于该设备自身的控

制器中。

4.2信息模型建模规则

4.2.1建模规则

。

信息模型建模规则表示某信息对象所包含的属性及属性元素被包含的基本规则信息模型基本建

,:

模规则见表详细如下

1

———,;

以字母表示强制在建模时应包含该属性

M

———,,。

以字母表示可选在建模时该属性可包含也可以不存在

O

表1信息模型建模规则

建模规则含义

、

MMandator强制必选的

y

OOtional可选的

p

:,,

在信息模型建模中采用嵌套规则属性集可以包含子属性集子属性集可以继续包含子属性集可

。,,。

以进行嵌套组件可以包含子组件子组件可以继续包含子组件可以进行嵌套

4.2.2信息模型基础数据类型

信息模型基础数据类型参见附录A。

6

/—

GBT379282019

4.2.3信息模型的实现

,

数字化车间信息模型可与OPCUA技术结合实现对数字化车间内各类属性集和对象的描述和通

,/—。

信具体实现方法按GBT338632017的规定

5机床制造加工数字化车间基础信息

5.1车间静态属性集

5.1.1车间静态属性集对象

。

机床制造加工数字化车间静态属性集定义机床制造加工数字化车间的基础静态数据其包含的主

要信息模型对象见表2。

表2车间静态属性集信息对象列表

属性集信息模型对象描述

,

车间基础数据车间的基础定义信息用于车间的辨识和管理

、

机床制造生产组织定义车间内的各部门工组等信息

加工数字化车间工作日历定义统一的车间日历模板

静态属性集

从系统获取的订单信息,对所获取的订单信息进行管

MESERPMES

机床产品订单

,

理方便调度了解生产计划需求

5.1.2车间基础数据

、,。

车间基础数据用于标识车间的名称等静态基础信息方便企业对车间进行辨识和管理车间

ID

基础数据包含的属性明细见表3。

表3车间基础数据属性明细表

索引属性名称英文名数据类型属性描述建模规则

0x0001车间编号WorkshoIdStrin车间的唯一标识码M

pg

,

0x0002车间名称WorkshoNameStrin车间名称如精密部件加工车间M

pg

,、

车间类型如箱体加工车间精密部

0x0003车间类型WorkshoCateorEnumerationM

pgy

、

件加工车间总装车间等

2

车间面积,

0x0004WorkshoAreaFloat车间总规模单位mO

p

0x0005车间人数WorkerQuantitInt8车间员工总人数M

y

0x0006车间位置WorkshoLocationStrin车间位置信息O

pg

0x0007车间负责人WorkshoManaerStrin车间负责人姓名M

pgg

,、

0x0008联系电话ContactNumberString联系电话如手机座机等O

0x0009车间描述WorkshoDescritionStrin自定义的附加描述信息O

ppg

7

/—

GBT379282019

5.1.3生产组织

、,、

生产组织定义车间内的各部门生产单元等信息方便对车间内各生产线生产单元和职能部门进

。。

行调度和管理车间生产组织包含的属性明细见表4

表4生产组织属性明细表

索引属性名称英文名数据类型属性描述建模规则

0x0101部门编号DeartmentIdStrin车间下属各部门的唯一标识码M

pg

,

0x0102部门名称DeartmentNameStrin车间下属各部门的名称如质检部门M

pg

0x0103上级部门SueriorDeartmentStrin上级部门名称O

ppg

0x0104部门负责人DeartmentManaerStrin部门负责人姓名M

pgg

0x0105联系电话ContactNumberString部门联系电话O

0x0106部门描述DeartmentDesStrin关于部门的职能等的附加描述信息O

pg

/

0x0107生产单元编号ProductUnitNumInt16车间内生产单元生产线编号M

/

0x0108生产单元名称ProductUnitNameString车间内生产单元生产线名称O

5.1.4工作日历

、、、,、

工作日历为车间部门生产单元人员和设备定义统一的日历模板依据工作日历的工作日节假

、。。

日排班计划等进行生产计划与调度工作日历包含的属性明细见表5

表5工作日历属性明细表

索引属性名称英文名数据类型属性描述建模规则

0x0201班次编码ShiftIdString班次的唯一标识列表M

0x0202班次名称ShiftNameString班次的名称列表O

,::

0x0203开始时间StartWorkinTimeTime开始工作时间如080000M

g

,::

0x0204结束时间EndWorkinTimeTime结束工作时间如173000M

g

,

0x0205工作日期WorkDat