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1、ICS 35 240 50 L67 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 GB T XXXXX XXXX a 智能制造 虚拟工厂信息模型 Intelligent manufacturing Virtual factory information model 报批稿 本稿完成日期 2020 年 2 月 XXXX XX XX 发布 XXXX XX XX 实施 国家市场监督管理总局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 国家市场监督管理总局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发布 GB T XXXXX XXXX I 目 次 前
2、言 II 引 言 III 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 虚拟工厂信息模型框架 1 5 对象模型库 2 5 1 对象模型分类 2 5 2 对象模型属性信息分类 2 5 3 对象模型属性信息 3 5 3 1 人员 3 5 3 2 设备设施 3 5 3 3 物料材料 3 5 3 4 场地环境 3 5 4 对象模型关系信息 4 6 规则模型库 4 6 1 生产工艺规则模型库 4 6 2 生产管理规则模型库 4 6 3 产品信息规则模型库 4 6 4 生产物流规则模型库 4 6 5 技术知识规则模型库 4 7 虚拟工厂信息模型关系 4 7 1 概述 4 7 2 层级组合
3、4 7 3 关联组合 4 7 4 对等组合 5 8 虚拟工厂业务功能 5 8 1 设计仿真 5 8 2 工艺流程规划 5 8 3 生产测试 5 8 4 产品交付 5 附录A 资料性附录 虚拟工厂对象模型属性信息示例 6 附录B 资料性附录 虚拟工厂规则模型库信息示例 12 II 前 言 本标准按照GB T 1 1 2009给出的规则起草 本标准由工业和信息化部提出 本标准由工业和信息化部 电子 归口 本标准起草单位 中国电子技术标准化研究院 株洲中车时代电气股份有限公司 东北大学 国机 工业互联网研究院 河南 有限公司 云南昆船设计研究院有限公司 东风设计研究院有限公司 西门 子 中国 有限公
4、司 浙江中控技术股份有限公司 菲尼克斯 南京 智能制造技术工程有限公司 本标准主要起草人 韦莎 周航 马原野 程雨航 朱国良 陈志漫 俞文光 张晓玲 张新生 沈超 汪彦钧 秦希青 姜峰 陈士金 熊冠楚 张珺 冯卫闯 黄文君 吴志伟 徐泉 GB T XXXXX XXXX III 引 言 随着智能制造标准化的逐步推进和数字孪生技术的发展 虚拟工厂建设被投以更多的关注 为实现 虚拟工厂建设的统一 需对虚拟工厂相关内容进行标准化 统一的虚拟工厂信息模型框架有助于不同虚拟工厂的开发者 系统解决方案供应商 用户建立对虚 拟信息模型建设方法的统一认识 对于虚拟工厂参考架构的统一规定详见 智能制造 虚拟工厂参
5、考架构 本标准和 智能制造 虚拟工厂参考架构 互为补充 GB T XXXXX XXXX 1 智能制造 虚拟工厂信息模型 1范围 本标准规定了虚拟工厂信息模型的模型框架 对象模型库 规则模型库和虚拟工厂信息模型可实现 的业务功能等 本标准适用于指导高等院校 研究院所 企业开发应用虚拟工厂信息模型 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用室必不可少的 凡是注日期的轻应用文件 仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的应用文件 其最新版本 包括所有的修改单 适用于本文件 GB T XXXX XXXX 智能制造 虚拟工厂参考架构 3术语和定义 下列术语和标准定义适用于本文件 3 1 虚拟工厂vir
6、tual factory 将实体工厂映射过来 具备仿真 管理和控制实际工厂关键要素功能的模型化平台或工具 3 2 信息模型 information model 一种对给定的虚拟工厂信息资源进行定义 描述和关联的组织方式和框架 4虚拟工厂信息模型框架 虚拟工厂信息模型的建立应以实现虚拟工厂业务规则库中的功能为目标 按照信息模型建立方法及 模型属性信息要求进行 虚拟工厂信息模型库还应包括以人员 设备设施 物料材料 场地环境等信息 为主要内容的对象模型库和以生产信息规则模型库 产品信息规则模型库 技术知识规则模型库为主要 内容的规则模型库 虚拟工厂信息模型框架见图 1 其中 虚拟工厂业务功能按照 G
7、B T XXXX XXXX 中 4 1 规定的虚拟工厂运行阶段产品生命周期的四 个主要功能展开 2 图 1 虚拟工厂信息模型框架 5对象模型库 5 1对象模型的组成 虚拟工厂对象模型库包含人员模型 设备设施模型 物料材料模型 场地环境模型及其相对应的模 型关系 5 2对象模型属性信息分类 模型元素的属性信息应划分为静态信息和动态信息两部分 其中静态信息应包括身份信息 属性信 息 计划信息和静态关系信息 动态信息应包括状态信息 位置信息 过程信息及动态关系信息 如下 a 身份信息用于明确对象身份 可包括模型的名称 编号 型号 职能范围 采购价格等信息 b 属性信息用于对象模型分类 可包括模型的常
8、见的类别信息 具体内容根据对象模型的不同而 变化 c 计划信息用于反映对象在生产运行过程中的计划 可包括模型的工作计划等 d 状态信息用于明确对象状态 可包括当前工作状态 性能等信息 e 技术信息用于描述模型特性 主要包括模型元素的技术参数 工艺要求 输入输出接口等信息 f 过程信息可用于反映模型在生产运行过程中状况 主要包括模型元素的位置变动 工作参数 工艺变化 操作行为等信息 g 其他信息可用于反映模型其他状况 主要包括模型元素的辅助信息 如通信 维护等信息 GB T XXXXX XXXX 3 5 3对象模型属性信息 5 3 1人员 人员模型属性信息应包括但不限于以下内容 a 身份信息 b
9、 职能信息 c 技能信息 d 位置信息 e 状态信息 5 3 2设备设施 设备设施模型属性信息应包括但不限于以下内容 a 技术规格 b 身份信息 c 位置信息 d 机械和结构属性 e 资产信息 f 状态信息 g 维护信息 5 3 3物料材料 物料材料模型属性信息应包括但不限于以下内容 a 技术规格 b 身份信息 c 位置信息 d 机械和结构属性 e 资产信息 f 状态信息 g 维护信息 5 3 4场地环境 5 3 4 1场地模型属性信息应包括但不限于以下内容 a 基本参数信息 b 功能信息 c 布局信息 d 状态信息 e 维护信息 5 3 4 2公用配套模型属性信息包括但不限于以下内容 a 基
10、本参数信息 b 安装信息 c 位置信息 d 状态信息 4 e 维护信息 f 接口信息 对象模型属性信息示例参见附录 A 5 4对象模型关系信息 模型关系库信息用来描述对象模型之间的静态关系和动态关系 包括但不限于以下内容 a 静态模型关系信息用于反应对象与其他对象之间的静态关系 可包括模型间的常见关系信息 具体内容根据对象模型的不同而变化 b 动态模型关系信息用于反映对象与其他对象之间的动态关系 可包括模型间常见动态关系 具 体内容根据对象模型的不同而变化 6规则模型库 6 1生产工艺规则模型库 生产工艺规则模型库可包含工艺基础信息 工艺清单 工艺路线 工艺要求 工艺参数 生产节拍 标准作业等
11、规则模型信息及其相关逻辑规则 6 2生产管理规则模型库 生产管理规则模型库可包含生产计划信息 排产规则信息 生产班组信息 生产线产能信息 生产 进度信息 生产排程约束信息 生产设备效率信息之间的逻辑规则 6 3产品信息规则模型库 产品信息规则模型库可包含产品主数据 物料清单 产品生产规则 资源清单之间的信息共享与信 息交换 6 4生产物流规则模型库 生产物流规则模型库可包含物料需求 物流路径 输送方式 配送节拍 在制品转运方式 完成入 库 出库等与生产物流相关的规则 6 5技术知识规则模型库 技术知识规则模型库可包含工艺原理 操作经验 仿真模型 软件算法等 模型库信息示例参见附录B 7虚拟工厂
12、信息模型关系 7 1概述 不同的信息模型组件可根据需要进行组合 以形成系统 产线等集成组合 按照应用层所提供业务 功能的不同要求 信息模型组件间的组合可采用层级组合 关联组合 对等组合等方式 7 2层级组合 层级组合用以描述不同系统层级的信息模型按照层级关系依次组合的信息模型关系 在层级组合关 系的描述下 可将具有从属关系的不同信息模型结合 作为整体进行功能实现 7 3关联组合 关联组合用以描述不同信息模型之间存在的相互关联关系 在关联组合关系的描述下 可将非从属 关系但相互耦合的信息模型建立关系 作为整体进行功能实现 GB T XXXXX XXXX 5 7 4对等组合 对等组合用以描述不同信
13、息模型之间存在的非耦合关系 在对等关系的描述下 可将独立的非耦合 信息模型之间建立关系 作为整体进行功能实现 8虚拟工厂业务功能 8 1设计仿真 虚拟工厂的产品设计仿真应基于产品原型库 设计机理库等设计基础信息 建立产品的虚拟模型 在设计仿真阶段 还应将产品的虚拟模型在包括设备生产能力 设备生产环境的虚拟工厂运行环境中进 行模拟生产 测试产品设计的合理性 可靠性 提升产品研发效率 8 2工艺流程规划 虚拟工厂的工艺规划应基于工艺知识库 设备布局信息 仓储情况等工艺流程规划基础信息 完成 产品工艺流程规划 在工艺流程规划阶段 还应将包括工艺信息的产品虚拟模型在虚拟工厂的生产规划 中进行流程模拟
14、测试产品工艺规划和流程规划的合理性 可靠性 提升工艺流程规划效率 8 3生产测试 虚拟工厂的生产测试应基于设备布局信息 设备运行信息等基础信息及包括工艺信息和生产信息的 产品虚拟模型 对产品的生产环节进行模拟测试 测试产品设计 工艺规划及生产流程的合理性和可靠 性 提升产品设计成功率和测试效率 8 4产品交付 虚拟工厂的产品交付应分为实体产品交付和产品虚拟模型交付两部分 其中产品虚拟模型应包括产 品的外观信息 功能信息 工艺信息等内容 可适当提前于实体产品提供给用户 以满足用户提前进行 模拟测试的需求 6 附录A 资料性附录 虚拟工厂对象模型属性信息示例 A 1人员模型属性信息 人员模型属性信
15、息示例见表 A 1 表A 1人员模型属性信息示例 身份信息 序号属性名称单位 1名称文字 2类别文字 3工种文字 职能信息 序号属性名称单位 1班次文字 2班组文字 技能信息 序号属性名称单位 1能力证书文字 2从业年限数值 位置信息 序号属性名称单位 1车间编号文字 2产线编号文字 3当前位置文字 状态信息 序号属性名称单位 1操作设备文字 2工作时长 小时 数值 A 2设备模型属性信息 GB T XXXXX XXXX 7 设备模型属性信息示例见表 A 2 表A 2 设备模型属性信息示例 技术规格 序号属性名称单位 1型号文字 2生产能力文字 3生产特性文字 4加工参数文字 5能耗数值 6功
16、率数值 7安全距离数值 8通信协议文字 身份信息 序号属性名称单位 1名称文字 2编号数值 3类型文字 位置信息 序号属性名称单位 1空间编号文字 2空间名称文字 机械和结构属性 序号属性名称单位 1尺寸数值 2重量数值 3材质文字 8 表A 2 续 序号属性名称单位 4安装方式文字 资产信息 序号属性名称单位 1资产编码文字 2权属部门文字 3制造商文字 4成本数值 状态信息 序号属性名称单位 1开机时间 小时 数值 2当前加工产品文字 3操作员文字 维护信息 序号属性名称单位 1供应商文字 2保修期数值 3使用寿命数值 A 3物料材料模型属性信息 物料材料模型属性信息示例见表A 3 表A 3 物料材料模型属性信息示例 技术规格 序号属性名称单位 1型号文字 2种类文字 3数量数值 GB T XXXXX XXXX 9 表A 3 续 序号属性名称单位 4物理特性数值 5物料属性文字 身份信息 序号属性名称单位 1名称文字 2代码数值 3类型文字 位置信息 序号属性名称单位 1空间编号文字 2空间名称文字 机械和结构属性 序号属性名称单位 1尺寸数值 2重量数值 3材质文字 4硬度数值
