智能制造通用标准！

以下文章来源于智造苑 ，作者小智

《智能制造标准》主要编写基础共性、关键技术、行业应用等三部分标准内容。基础共性标准作为整个标准体系的支撑，包括

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本文引自：《智能制造标准》（作者：王进峰、吴自高）。由「智造苑」原创首发， 数字化企业经授权发布。

本文主要介绍了智能制造的通用标准：①数字化车间术语定义；②对象标识与元数据表示。

数字化车间术语定义

标准GB/T 37413—2019界定了数字化车间的通用术语、基础设施类术语、功能类术语和系统集成类术语，适用于我国离散制造业数字化车间的各应用领域。

1）通用术语

Ø 数字化：以数字形式表示本来不是离散数据的数据。例如，将图像或声音转化为数字码，以便这些信息能由计算机系统处理与保存。

Ø 数字化车间：以生产对象所要求的工艺和设备为基础，以信息技术、自动化、测控技术等为手段，用数据连接车间不同单元，对生产运行过程进行规划、管理、诊断和优化的实施单元。

Ø 数字化制造：一种利用数字化定量表述、存储、处理和控制的方法，支持产品生命周期和企业全局优化的制造技术。

Ø 计算机辅助设计：使用信息处理系统完成诸如设计或改进零、部件或产品的功能，包括绘图和标注的所有设计活动。

Ø 计算机辅助制造：利用计算机将产品的设计信息自动地转换成制造信息，以控制产品的加工、装配、检验、试验和包装等全过程，并对与这些过程有关的全部物流系统进行控制。

Ø 计算机辅助工艺规划：利用计算机生成零件工艺规程的过程。

Ø 制造模式：制造系统的体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态以及运作的方式，例如精益生产、敏捷制造等。

Ø 离散制造：将原材料加工成零件，经过部件组装和总体组装成为产品，完全是按照装配方式加工的过程。

Ø 网络化制造：企业利用网络技术开展产品设计、制造、销售、采购、管理等一系列制造活动的总称。

Ø 现代集成制造：从实现企业内部的信息集成和功能集成，发展到实现产品开发过程的集成，进而实现全球企业间集成的敏捷化生产。

Ø 车间作业管理：利用来自车间的数据及其他数据处理文件，维护和传送生产订单及工作中心各种状态信息的系统。

Ø 制造系统：由一个特定的信息模型所指定的系统，它支持制造过程的执行和控制。制造厂的制造过程中包括信息流、物流和能源流。

Ø 制造执行系统：生产活动管理系统，该系统能启动、指导、响应并向生产管理人员报告在线、实时生产活动的情况。

Ø 智能制造系统：采用人工智能、智能制造设备、测控技术和分布自治技术等各学科的先进技术和方法，实现从产品设计到销售整个生产过程的自律化。

Ø 产品生命周期管理：以产品的整个生命周期过程为主线，从时间上覆盖产品调研、设计、生产、销售、维护、报废和回收利用等的全过程，从空间上覆盖企业内部、供应链上的企业及最终用户，实现各类数据的产生、管理、分发和使用。

Ø 企业应用集成：为分布的、异构的开放系统环境提供一个交互式通信框架，开发一个集成结构使得制造数据可以准确的、兼容的、安全的在虚拟企业中通信，以支持最优的制造过程。

Ø 协同能力：分布的组织/组织单元在计算机支持的协同工作环境下共同工作的能力，例如并行工作、协调、冲突解决、信息互换等。

Ø 柔性：系统所具有的快速而经济地适应环境变化或由环境引起的不确定性的内在能力。

Ø 人机交互：人与机器互相配合共同完成一项任务的过程。

2）基础设施类术语

Ø 生产资源：生产所需的除制造设备以外的制造资源，如人员、元器件、成品、半成品、辅助工具等。

Ø 数控装置：数控机床的核心，接受输入装置送来的脉冲信号，经过系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。

Ø 工位：数字化车间里生产过程最基本的生产单元。

Ø 工段：一些不相似的机器组合在一起以生产一系列有相似制造要求的零件。

Ø 工序：一个或一组工人在同一工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。

Ø 工艺路线：产品及零部件的加工方法及加工次序的信息。

Ø 生产单元：用于一种或多种原料的转换、分离或反应，生产出中间或最终产品的一组生产设备。

Ø 生产线：专用于生产特定数量产品或产品系列的一系列设备。

3）功能模块类术语

（1）车间计划与调度

Ø 作业计划：根据企业季度、月度、日生产计划的具体规定，为各个工段、班组、个人或每个工作地制定的以周、日、班以至小时计，制造同一产品的计划。

Ø 详细生产排产：组织和构造生产现场作业计划的集合，并对单个或多个产品的相关生产顺序进行排序。

Ø 详细调度：详细规划和执行生产工单的工具。

Ø 提前期：以交货日期为基准倒排计划，推算出工作的开始日期或者订单下达日期所产生的时间跨度。

Ø 加工提前期：生产物料所需要的全部时间，不包括底层采购提前期。

Ø 生产的产能：在企业内完成生产的各种资源的能力。

Ø 生产控制：在一个工场或区域内管理所有生产的功能的汇总。

Ø 生产规则：用来规范制造过程中如何生产某种产品的信息。

Ø 产品段：某一特定产品的资源清单和生产规则间共享的信息。

Ø 作业任务：根据动态的现场情况，为作业计划分派人员、设备等资源后，下发给作业人员或设备的可执行的单一产品的生产制造工作。

（2）工艺执行与管理

Ø 物料清单：所有组装件、零件、和/或生产一种产品所用物料的清单，包括制造一种产品所需要的每种物料的数量。

Ø 资源清单：所有资源以及在生产一种产品的生产过程中所需要的资源的列表。

Ø 低层码：用以标识物料在物料清单中出现的最低层次的代码。

Ø 看板：在特定时间按所需数量向所需零部件发出生产指令的信息媒介。

Ø 看板管理：基于卡片、标签或计算机显示屏的生产调度及物流管理信息系统。

Ø 数据采集：将传感器、变送器及其他物理信号源和各业务系统的数据源以某种方式对测到的量值进行数据存储、处理、显示、打印或记录，从中获取和收集各种模拟量、数字量、脉冲量、状态量等形态数据的技术。

Ø 信息采集：根据企业管理和控制的需求，把企业内外各种形态的信息收集并汇总，供信息化集成系统使用。

Ø 机器数据采集：用于规划和控制生产工单的参数、生产指标、状态和机器运行时间的相关信息。

Ø 生产数据采集：收集当前运行过程中的数据和状态信息。

Ø 生产求助：作业工位上作业人员对发生的各种异常情况发出求助信息，提示相关人员及时处理。

Ø 生产监视与控制：用于收集和处理生产相关数据的实时系统。

Ø 返修管理：通过采取措施使不合格产品满足预期用途的过程管理。

Ø 排序：确定产品生产的位置（机器分配）、产品或批处理的顺序（次序规划）和生产的时间（时间规划）。

Ø 工艺数字化管理：按照适当的数字化模型将复杂的工艺信息转变成计算机可读取、可存储、处理的数字、数据，并借助计算机网络、计算机软件对这些工艺数字、数据进行管理。

（3）生产过程质量管理

Ø 质量：产品或服务的所有属性、特点满足要求的程度。

Ø 质量控制：质量管理的一部分，致力于满足质量要求。

Ø 质量管理体系：在质量方面指挥和控制组织的管理体系。

Ø 控制图：为检测过程、控制和减少过程变异，将样本统计量值序列以特定顺序描点绘出的图。

Ø 监控与数据采集：用于监测和控制工艺过程的软件系统。它们可视化过程的执行、记录过程数据，并允许操作员控制设备和过程。

Ø 供应链管理：利用计算机网络技术全面规划供应链中的商流、物流、信息流、资金流等，并进行计划、组织、协调与控制。

Ø 统计过程控制：着重于用统计方法减少过程变异、增进对过程的认识，使过程以所期望的方式运行的活动。包括过程控制和过程改进两部分。

Ø 统计质量控制：监视对时常采样结果质量标准的符合性。

Ø 跟踪和追溯：在生产、运输、使用等过程中对物品的识别和跟踪。

（4）生产物流管理

Ø 齐套管理：在车间制造执行及外协采购执行之后，按照订单交付时间，启动基于订单制造的产品装配件的备齐工作。

Ø 销售物流：企业为满足社会需要，保证企业自身经营效益和再生产，通过销售活动将产品所有权转给用户的物流活动。

Ø 物流调度：在稀缺资源分配过程中所涉及的物流的调配。

Ø 工序物流：与储存和移动有关的生产物流。

Ø 生产物流：企业生产过程发生的涉及原材料、在制品、半成品、产成品等所进行的物流活动。

Ø 生产物流管理：发出实时、具体的物流指令，调度物流资源、驱动物流设备、控制物流状态，按排产计划与调度要求为生产过程各个工位或区域供应生产作业所需物料，保障车间生产的任务有效完成。

Ø 供应物流：企业为保证生产过程正常运行而进行的物流活动。

Ø 仓库管理系统：为提高仓储作业和仓储管理活动的效率，对仓库实施全面地系统化管理的计算机信息系统。

4）系统集成类术语

Ø 企业资源计划：管理、定义和标准化必要经营流程以有效计划和控制企业的一种框架，其全面集成企业物流、信息流和资金流，为企业提供经营、计划、控制与业绩评估等的管理模式。

Ø 关键绩效指标：指示战略和运营目标实现程度的性能和经济测量值。

Ø 材料管理：对生产过程中材料流以及相关信息流的规划和控制。

Ø 工单管理：用于记录、处理、追踪一项工作的完成情况的管理系统。

Ø 工厂资产管理系统：一种软件系统，用于对生产相关设备的管理和在线监测。

Ø 派工单：特定生产工作命令的集合，这些命令按给定的地点、时间、活动开始或结束的事件来处理特定资源集合。

Ø 追溯：提供资源和产品使用的组织记录的活动，利用跟踪信息从任何节点向前或向后追踪。

Ø 资源：执行企业活动和/或业务过程所需的人员、设备、物料的集合。

Ø 系统集成技术：把来自各方的各类部件、子系统、分系统，按照最佳性能的要求，通过科学方法与技术进行综合集成，组成有机、高效、统一、优化的系统。

对象标识与元数据表示

1）对象标识

标准GB/T 37695—2019规定了工业领域智能制造对象标识解析体系结构，规定了智能制造对象标识要求和解析要求。该标准适用于工业领域智能制造对象的标识解析体系建设。

（1）对象标识体系结构

对象标识解析体系结构如图1所示，其包含对象编码、对象元数据和注册解析系统3部分组成。对象编码是针对对象的唯一标识，通过与对象规范的元数据进行关联，依托注册解析系统，得到对象编码所关联的规范的信息。

图1 智能制造对象标识体系结构

（2）对象标识要求

智能制造领域对象编码规则应符合标准GB/T26231—2017，解析要求应符合GB/T35299—2017的规定，采用OID标识体系，具有分层结构，如图2所示。

图2 智能制造对象编码规则

智能制造领域OID节点编码是由智能制造对象标识顶级运营机构向国家OID注册中心注册，由国家OID注册中心统一分配，其数字值为1.2.156.3001，其业务范围是为智能制造领域的各类对象进行规范的标识解析，统一管理。下一级节点编码由智能制造标识运营机构规划，分配方案见表1。

表1 下一级节点的分配方案

基础共性技术节点编码由智能制造领域标识顶级运营机构负责分配，其业务范围是为智能制造领域的各类基础共性基础进行标识解析。具体编码规则由智能制造领域顶级标识运营机构制定，分配方案如表2所示。

表2 智能制造领域基础共性技术节点的分配方案

行业标识管理机构节点可由行业主管部门、协会或行业研究机构和具有行业代表性的企业向智能制造标识运营机构申请注册，其业务范围是为智能制造领域各行业的对象提供标识解析服务。分配方案由智能制造领域顶级标识运营机构制定，如表3所示。

表3 智能制造领域行业标识管理节点的分配方案

现有标识体系节点由现有标识体系运营机构向智能制造标识运营机构申请注册。其业务范围是针对现有标识体系中的对象，提供基于OID的标识解析服务。分配方案由智能制造标识运营机构制定，如表4所示。

表4 智能制造领域现有标识体系节点的分配方案

第三方机构节点编码可由为企业服务的机构（包含企业或研究机构等）向智能制造标识运营机构注册申请，其业务范围是智能制造领域中，向其他企业提供标识解析服务。分配方案由智能制造标识运营机构制定，如表5所示。

表5 智能制造领域第三方机构节点的分配方案

企业节点编码可由企业直接向智能制造标识运营机构注册申请，其业务范围是智能制造领域中，企业向其内部的产品提供标识解析服务。企业节点编码分配由智能制造标识运营机构制定。已有统一社会信用代码的，宜采用统一社会信用代码作为节点编码。具体编码规则，由企业自行制定，编码规则需向智能制造标识运营机构备案。

2）核心元数据表示

标准GB/T 38555—2020规定了工业产品的核心元数据及其表示方法，适用于工业生产活动中对产品基本信息的分类、编目、发布和查询。本标准分计划数据、设计数据、采购数据、生产数据、销售数据、物流数据和服务数据7类定义工业产品核心元数据。每个元数据用9个属性描述，属性名及其定义见表6。

表6 元数据属性

Ø 计划数据，包括产品生产计划、产品采购计划、产品销售计划等。

Ø 设计数据，包括图纸数据、图纸质量数据、属性管理数据、标注数据等。

Ø 采购数据，包括生产厂商名称、生产厂商代码、生产厂商联系电话、生产厂商传真号码、生产厂商电子邮箱、生产厂商地址、生产厂商统一资源标识符、生产厂商邮政编码、产品采购订单数据。

Ø 生产数据，包括产品标识符、产品名称、产品描述、产品型号、产品品牌、产品规格、产品主要原材料、产品质量信息、产品生产日期、产品有效日期、产品行业分类名称等。

Ø 销售数据，包括销售报价数据、销售订单数据、销售合同管理数据等。

Ø 物流数据，包括产品发货单号、发货日期、发货方式、物流公司名称、发票管理数据、应付款管理数据、供应商管理数据、仓储管理数据、配送管理数据等。

Ø 服务数据，包括售后服务联系方式、服务记录、潜在客户管理数据、应收款管理数据、退/换货管理数据、客户管理数据、备件数据、产品技术数据、客户询单数据、客户签收数据等。

表7是元数据表示示例。

表7 元数据表示示例

智能制造检测标准

以下文章来源于智造苑 ，作者小智

作者：王进峰、吴自高

来源：引自：《智能制造标准》 本文经授权转载发布

「 1. 数控机床与工业机器人测评 」

标准GB/T 39561.6—2020规定了面向智能制造中数控机床与数控装备间的通信互联、信息互通及互操作的测试与评价。标准GB/T 39561.7—2020规定了面向智能制造中工业机器人通信互联、信息互通及互操作的测试与评价。

1）测试系统结构

数控机床与工业机器人测试系统包括被测设备、测试设备，两者之间通过网络连接，根据实际需求可使用交换机等网络设备进行桥接。对于内置式实现互联互通的数控装置可以直接通过网络访问。对于外置适配器实现互联互通的数控装置，需通过适配器实现网络访问。例如，数控机床互联互通及互操作测试系统结构示意见图1。

图1 互联互通互操作的测试系统结构示意图

2）测试内容

（1）网络连通性测试

网络连通性测试应包括：检测是否能利用机床数控装置（工业机器人）的网络接口实现数据字典所规定的方法的准确调用；检测网络接口是否具备传输文件的功能以及传输不同大小文件的传输速度；检测客户端访问服务器时的最大响应时间；检测数据包误码率以及丢包率等。

（2）数据字典一致性测试

数据字典一致性测试应包括：检测是否能利用网络接口按数控机床（工业机器人）数据字典的内容准确读取索引号对应的静态、过程及配置属性信息；检测是否能利用数控装置（工业机器人）的网络接口按数据字典内容准确修改索引号对应的属性信息。

3）测试流程

首先，进行网络连通性测试；在确认连通之后，数控机床（工业机器人）按GB/T39561.4—2020（GB/T39561.5—2020）规定的内容，按照索引顺序，对数控机床（工业机器人）数据字典的存在性、访问权限以及数据字典内容和结构的一致性进行测试，测试结果分别按照属性对象集和组件对象集类别进行统计，并形成测试文档。例如，数控机床互联互通及互操作的测试流程见图2。

图2 数控机床互联互通的测试流程

4）测试结果评价

数控装备（工业机器人）应支持IP协议。按YD/T1381—2005的规定，进行网络连通性测试评价。数控机床（工业机器人）数据字典一致性测试结果评价可分为以下部分：必选项测试评价为通过和不通过；可选项根据测试通过率进行评价，数控装备（工业机器人）符合GB/T39561.4—2020（GB/T39561.5—2020）规定的可选项的数据字典格式的百分比为测试得分；自定义项的数量为附加得分。

测试完成后应输出测试文档（参见GB/T 39561.6—2020附录A）。

「 2. 控制系统性能评估与测试 」

标准GB/T 39360—2020规定了工业机器人控制系统性能模型、性能指标、测试评价方法等。本标准适用于工业机器人控制系统，可供工业机器人控制系统设计开发人员、测试人员以及评价人员等使用。

1）工业机器人控制系统性能模型

工业机器人控制系统性能模型是进行性能评估与测试的依据。控制系统性能模型由7个特性组成：易用性、维护性、功能性、实时性、扩展及开放性、可靠性、安全性。每个特性可进一步分解为多个子特性，如易用性包含可辨识性、易学性、易操作性、用户差错防御性、用户界面舒适性、易访问性、易用性的依从性7个子特性，如图3所示。

图3 工业机器人控制系统性能模型

2）特性说明

（1）易用性：易用性的说明参见GB/T25000.10—2016中4.3.2.4。

（2）维护性：维护性的说明参见GB/T25000.10—2016中4.3.2.7。

（3）功能性：在指定条件下使用时，控制系统提供满足明确和隐含要求功能的程度，包括功能完备性、准确性、精度补偿、节拍、平顺性、路径混合。

（4）实时性：机器人控制系统的实时性表示当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内做出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的能力。机器人系统任务分实时性任务和非实时性任务，实时性任务又分实时周期性任务如系统运行监控任务、伺服接口任务、I/O接口任务等，实时非周期性任务包括机器人插补运算器任务等，非实时性任务如设备接口管理任务等。实时性的评价指标包括但不限于图4。

图4 实时性指标

（5）扩展性及开放性：机器人控制系统的扩展性为扩展新功能的容易程度，系统具有功能扩展能力。机器人控制系统的开放性为具有二次开发接口，在接口函数内完成机器人路径规划、速度规划、坐标系转换、运动学正逆解模块等。

（6）可靠性：机器人控制系统可以对输入信息进行检查，具有使其不超出限定范围的功能，具备对误操作或异常输入的识别、定位、记录与防范的能力，确保工业机器人系统在存在单一硬件或软件故障的情况下仍能正常或降级工作。包括对外部输入指令、输入参数进行有效性检查，对外部输入I/O信号进行滤波处理和抗干扰功能。

（7）可恢复性：机器人控制系统可恢复性为在发生中断或失效的情况时，能够恢复直接受影响的数据并重建期望的系统状态的功能。工业机器人控制系统软件应具有在掉电重启后恢复对机器人本体的控制能力，根据使用场景保持在掉电时刻位置并发出报警或恢复至安全工况。

（8）安全性。

故障采集与防护：机器人控制系统在采集到控制过程中的故障或在异常情况下，能做出故障处理响应，同时能够对故障信息进行记录和报告。

限位保护：机器人控制系统应具备的限位保护能力，确保机械臂或运动部件达到异常位置或超出特定运行空间时能够及时停止或做出危险规避动作。

空间监控：机器人控制系统应具备空间监控能力，所监控的空间类型有工作空间、障碍物空间、受监控空间等。

单点控制：按GB11291.1—2011中5.3.5的要求，应确保本机或其他示教盒装置控制下的机器人不能被任何别的控制源启动其运动或改变本机控制方式。

保护性停止：机器人控制系统应具备启动保护性停止电路的功能，能够在检测到危险状况(逼近安全距离或超出降速速度门限等)、通信链路故障等情况下停止机器人本体的运动。

3）测试评价方法

工业机器人控制系统功能性特性的测试方法有如下几种：A视觉检查；B实际试验；C测量；D分析相关设计图纸[结构化分析或大致浏览电路图设计（包括电气、气动、水动等）和相关说明；E仿真测试；F硬件在环仿真。详见标准GB/T 39360—2020。

转自公众号：PLM之神

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