(高清版)GBT 40654-2021 智能制造 虛擬工廠信息模型

智能制造虛擬工廠信息模型2021-10-11發(fā)布2022-05-01實施I前言 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14虛擬工廠信息模型框架 15對象模型庫 25.1對象模型的組成 25.2對象模型屬性信息分類 25.3對象模型屬性信息 35.4對象模型關(guān)系信息 46規(guī)則模型庫 6.1生產(chǎn)工藝規(guī)則模型庫 46.2生產(chǎn)管理規(guī)則模型庫 46.3產(chǎn)品信息規(guī)則模型庫 46.4生產(chǎn)物流規(guī)則模型庫 46.5技術(shù)知識規(guī)則模型庫 47虛擬工廠信息模型關(guān)系 47.1概述 47.2層級組合 7.3關(guān)聯(lián)組合 47.4對等組合 8虛擬工廠信息模型業(yè)務(wù)功能 58.1設(shè)計仿真 8.2工藝流程規(guī)劃 8.3生產(chǎn)測試 8.4產(chǎn)品交付 附錄A(資料性)虛擬工廠對象模型屬性信息示例 6附錄B(資料性)虛擬工廠規(guī)則模型庫信息示例 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中華人民共和國工業(yè)和信息化部提出并歸口。本文件起草單位：中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、株洲中車時代電氣股份有限公司、東北大學(xué)、機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計研究院有限公司、國機(jī)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院(河南)有限公司、云南昆船設(shè)計研究院有限公司、東風(fēng)設(shè)計研究院有限公司、西門子(中國)有限公司、浙江中控技術(shù)股份有限公司、中船第九設(shè)計研究院工程有限公司、菲尼克斯(南京)智能制造技術(shù)工程有限公司。隨著智能制造標(biāo)準(zhǔn)化的逐步推進(jìn)和數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展，虛擬工廠建設(shè)被投以更多的關(guān)注。為實現(xiàn)虛擬工廠建設(shè)的統(tǒng)一，對虛擬工廠相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化是十分重要的。統(tǒng)一的虛擬工廠信息模型框架有助于不同虛擬工廠的開發(fā)者、系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商、用戶建立對虛擬信息模型建設(shè)方法的統(tǒng)一認(rèn)識。1智能制造虛擬工廠信息模型本文件規(guī)定了虛擬工廠信息模型的模型框架、對象模型庫、規(guī)則模型庫，以及虛擬工廠信息模型的業(yè)務(wù)功能等。本文件適用于指導(dǎo)虛擬工廠信息模型的開發(fā)應(yīng)用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T40648—2021智能制造虛擬工廠參考架構(gòu)3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。將實體工廠映射過來，具備仿真、管理和控制實體工廠關(guān)鍵要素功能的模型化平臺。一種對給定的虛擬工廠信息資源進(jìn)行定義、描述和關(guān)聯(lián)的組織方式和框架。4虛擬工廠信息模型框架虛擬工廠信息模型的建立應(yīng)以實現(xiàn)虛擬工廠業(yè)務(wù)功能為目標(biāo)，按照信息模型建立方法及模型屬性信息要求進(jìn)行。虛擬工廠信息模型庫應(yīng)包括以人員、設(shè)備設(shè)施、物料材料、場地環(huán)境等信息為主要內(nèi)容的對象模型庫和以生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品信息、生產(chǎn)物流、技術(shù)知識為主要內(nèi)容的規(guī)則模型庫。虛擬工廠信息模型框架見圖1。其中，虛擬工廠信息模型的業(yè)務(wù)功能按照GB/T40648—2021中第5章規(guī)定的虛擬工廠運(yùn)行階段產(chǎn)品生命周期的四個階段展開。2虛擬工廠業(yè)務(wù)功能虛擬工廠業(yè)務(wù)功能牛測試模型關(guān)系數(shù)招傳進(jìn)!優(yōu)化物料材料規(guī)則模型庫廚地環(huán)境對象模型庫靜態(tài)信息：動態(tài)信息虛擬工廠信息模型模型關(guān)系庫靜態(tài)信息動杰信息人員設(shè)備設(shè)施,迭代優(yōu)化對等紐合產(chǎn)品交付段計仿真圖1虛擬工廠信息模型框架5對象模型庫5.1對象模型的組成虛擬工廠對象模型庫包含人員模型、設(shè)備設(shè)施模型、物料材料模型、場地環(huán)境模型及其相對應(yīng)的模型關(guān)系。5.2對象模型屬性信息分類模型元素的屬性信息可劃分為靜態(tài)信息和動態(tài)信息兩部分，其中靜態(tài)信息應(yīng)包括身份信息、屬性信息、計劃信息和靜態(tài)關(guān)系信息，動態(tài)信息應(yīng)包括狀態(tài)信息、位置信息、過程信息及動態(tài)關(guān)系信息，如下：b)屬性信息用于對象模型分類，可包括模型的常見類別信息，具體內(nèi)容根據(jù)對象模型的不同而變化；c)計劃信息用于反映對象在生產(chǎn)運(yùn)行過程中的計劃，可包括模型的工作計劃等；d)狀態(tài)信息用于明確對象狀態(tài)，可包括當(dāng)前工作狀態(tài)、性能等信息；e)技術(shù)信息用于描述模型特性，主要包括模型元素的技術(shù)參數(shù)、工藝要求、輸入輸出接口等信息；f)過程信息用于反映模型在生產(chǎn)運(yùn)行過程中狀況，主要包括模型元素的位置變動、工作參數(shù)、工g)其他信息用于反映模型其他狀況，主要包括模型元素的輔助信息，如通信、維護(hù)等信息。35.3對象模型屬性信息5.3.1人員人員模型屬性信息示例見附錄A的A.1,應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：a)身份信息；b)職能信息；c)技能信息；d)位置信息；e)狀態(tài)信息。5.3.2設(shè)備設(shè)施設(shè)備設(shè)施模型屬性信息示例見A.2,應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：a)技術(shù)規(guī)格；b)身份信息；c)位置信息；d)機(jī)械和結(jié)構(gòu)屬性；e)資產(chǎn)信息；f)狀態(tài)信息；g)維護(hù)信息5.3.3物料材料物料材料模型屬性信息示例見A.3,應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：技術(shù)規(guī)格；b)身份信息；位置信息；機(jī)械和結(jié)構(gòu)屬性；資產(chǎn)信息；狀態(tài)信息；維護(hù)信息。5.3.4場地環(huán)境5.3.4.1場地模型屬性信息示例見A.4,應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：a)基本參數(shù)信息；b)功能信息；c)布局信息；d)狀態(tài)信息；e)維護(hù)信息。5.3.4.2公用配套模型屬性信息包括但不限于以下內(nèi)容：a)基本參數(shù)信息；b)安裝信息；c)位置信息；d)狀態(tài)信息；4e)維護(hù)信息；f)接口信息5.4對象模型關(guān)系信息模型關(guān)系庫信息用來描述對象模型之間的靜態(tài)關(guān)系和動態(tài)關(guān)系，包括但不限于以下內(nèi)容：a)靜態(tài)模型關(guān)系信息，用于反應(yīng)對象與其他對象之間的靜態(tài)關(guān)系，可包括模型間的常見關(guān)系信息，具體內(nèi)容根據(jù)對象模型的不同而變化；b)動態(tài)模型關(guān)系信息，用于反映對象與其他對象之間的動態(tài)關(guān)系，可包括模型間常見動態(tài)關(guān)系，具體內(nèi)容根據(jù)對象模型的不同而變化。6規(guī)則模型庫6.1生產(chǎn)工藝規(guī)則模型庫準(zhǔn)作業(yè)等規(guī)則模型信息及其相關(guān)邏輯規(guī)則，其示例見附錄B的B.1。6.2生產(chǎn)管理規(guī)則模型庫生產(chǎn)管理規(guī)則模型庫可包含生產(chǎn)計劃、排產(chǎn)規(guī)則、生產(chǎn)班組、生產(chǎn)線產(chǎn)能、生產(chǎn)進(jìn)度、生產(chǎn)排程約束、生產(chǎn)設(shè)備效率等規(guī)則模型信息及其相關(guān)邏輯規(guī)則，其示例見B.2。6.3產(chǎn)品信息規(guī)則模型庫產(chǎn)品信息規(guī)則模型庫可包含產(chǎn)品主數(shù)據(jù)、物料清單、產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)則、資源清單等規(guī)則模型信息，其示例見B.3。6.4生產(chǎn)物流規(guī)則模型庫等與生產(chǎn)物流相關(guān)的規(guī)則，其示例見B.4。6.5技術(shù)知識規(guī)則模型庫技術(shù)知識規(guī)則模型庫可包含工藝原理、操作經(jīng)驗、仿真模型、軟件算法等，其示例見B.5。7虛擬工廠信息模型關(guān)系7.1概述不同的信息模型組件可根據(jù)需要進(jìn)行組合，以形成系統(tǒng)、產(chǎn)線等的集成。按照應(yīng)用層所提供業(yè)務(wù)功能的不同要求，信息模型組件間的組合可采用層級組合、關(guān)聯(lián)組合、對等組合等方式。7.2層級組合層級組合用以描述不同系統(tǒng)層級的信息模型按照層級關(guān)系依次組合的信息模型關(guān)系。在層級組合關(guān)系的描述下，可將具有從屬關(guān)系的不同信息模型結(jié)合，作為整體進(jìn)行功能實現(xiàn)。7.3關(guān)聯(lián)組合關(guān)聯(lián)組合用以描述不同信息模型之間存在的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。在關(guān)聯(lián)組合關(guān)系的描述下，可將非從5屬關(guān)系但相互耦合的信息模型建立關(guān)系，作為整體進(jìn)行功能實現(xiàn)。7.4對等組合對等組合用以描述不同信息模型之間存在的非耦合關(guān)系。在對等關(guān)系的描述下，可將獨(dú)立的非耦合信息模型之間建立關(guān)系，作為整體進(jìn)行功能實現(xiàn)。8虛擬工廠信息模型業(yè)務(wù)功能8.1設(shè)計仿真虛擬工廠的產(chǎn)品設(shè)計仿真應(yīng)基于產(chǎn)品原型庫、設(shè)計機(jī)理庫等設(shè)計基礎(chǔ)信息，建立產(chǎn)品的虛擬模型。在設(shè)計仿真階段，還應(yīng)將產(chǎn)品的虛擬模型在包括設(shè)備生產(chǎn)能力、設(shè)備生產(chǎn)環(huán)境的虛擬工廠運(yùn)行環(huán)境中進(jìn)行模擬生產(chǎn)，測試產(chǎn)品設(shè)計的合理性、可靠性，提升產(chǎn)品研發(fā)效率。8.2工藝流程規(guī)劃虛擬工廠的工藝流程規(guī)劃應(yīng)基于工藝知識庫、設(shè)備布局信息、倉儲情況等工藝流程規(guī)劃基礎(chǔ)信息，完成產(chǎn)品工藝流程規(guī)劃。在工藝流程規(guī)劃階段，還應(yīng)將包括工藝信息的產(chǎn)品虛擬模型在虛擬工廠的生產(chǎn)規(guī)劃中進(jìn)行流程模擬，測試產(chǎn)品工藝規(guī)劃和流程規(guī)劃的合理性、可靠性，提升工藝流程規(guī)劃效率。8.3生產(chǎn)測試虛擬工廠的生產(chǎn)測試應(yīng)基于設(shè)備布局信息、設(shè)備運(yùn)行信息等基礎(chǔ)信息及包括工藝信息和生產(chǎn)信息的產(chǎn)品虛擬模型，對產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬測試，測試產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃及生產(chǎn)流程的合理性和可靠性，提升產(chǎn)品設(shè)計成功率和測試效率。8.4產(chǎn)品交付虛擬工廠的產(chǎn)品交付應(yīng)分為實體產(chǎn)品交付和產(chǎn)品虛擬模型交付兩部分。其中產(chǎn)品虛擬模型應(yīng)包括產(chǎn)品的外觀信息、功能信息、工藝信息等內(nèi)容，可適當(dāng)提前于實體產(chǎn)品提供給用戶，以滿足用戶提前進(jìn)行模擬測試的需求。6(資料性)虛擬工廠對象模型屬性信息示例A.1人員模型屬性信息人員模型屬性信息示例見表A.1。表A.1人員模型屬性信息示例身份信息序號屬性名稱類型1名稱文字2類別文字3工種文字職能信息序號屬性名稱類型1班次文字2班組文字技能信息序號屬性名稱類型1能力證書文字2從業(yè)年限數(shù)值位置信息序號屬性名稱類型1車間編號文字2產(chǎn)線編號文字3當(dāng)前位置文字狀態(tài)信息序號屬性名稱類型1操作設(shè)備文字2工作時長(小時)數(shù)值A(chǔ).2設(shè)備設(shè)施模型屬性信息設(shè)備設(shè)施模型屬性信息示例見表A.2。7技術(shù)規(guī)格序號屬性名稱類型1型號文字2生產(chǎn)能力文字3生產(chǎn)特性文字4加工參數(shù)文字5能耗數(shù)值6功率數(shù)值7安全距離數(shù)值8通信協(xié)議文字身份信息序號屬性名稱類型l名稱文字2編號數(shù)值3類型文字位置信息序號屬性名稱類型1空間編號文字2空間名稱文字機(jī)械和結(jié)構(gòu)屬性序號屬性名稱類型1尺寸數(shù)值2重量數(shù)值3材質(zhì)文字4安裝方式文字資產(chǎn)信息序號屬性名稱類型1資產(chǎn)編碼文字2權(quán)屬部門文字3制造商文字4成本數(shù)值狀態(tài)信息序號屬性名稱類型1開機(jī)時間(小時)數(shù)值2當(dāng)前加工產(chǎn)品文字8表A.2設(shè)備設(shè)施模型屬性信息示例(續(xù))狀態(tài)信息序號屬性名稱類型3操作員文字維護(hù)信息序號屬性名稱類型1供應(yīng)商文字2保修期數(shù)值3使用壽命數(shù)值A(chǔ).3物料材料模型屬性信息物料材料模型屬性信息示例見表A.3。表A.3物料材料模型屬性信息示例技術(shù)規(guī)格序號屬性名稱類型1型號文字2種類文字3數(shù)量數(shù)值4物理特性數(shù)值5物料屬性文字身份信息序號屬性名稱類型1名稱文字2代碼數(shù)值3類型文字位置信息序號屬性名稱類型1空間編號文字2空間名稱文字機(jī)械和結(jié)構(gòu)屬性序號屬性名稱類型1尺寸數(shù)值2重量數(shù)值3材質(zhì)文字4硬度數(shù)值9表A.3物料材料模型屬性信息示例(續(xù))機(jī)械和結(jié)構(gòu)屬性序號屬性名稱類型5質(zhì)量文字資產(chǎn)信息序號屬性名稱類型1文字2責(zé)任部門文字3入庫時間時間4制造商文字5成本數(shù)值狀態(tài)信息序號屬性名稱類型l存儲量數(shù)值維護(hù)信息序號屬性名稱類型1供應(yīng)商文字2保修期數(shù)值3保質(zhì)期數(shù)值A(chǔ).4場地模型屬性信息場地模型屬性信息示例見表A.4。表A.4場地模型屬性信息示例基本參數(shù)信息序號屬性名稱類型1名稱文字2位置文字3占地面積文字4歸屬方文字功能信息序號屬性名稱類型1屬性文字2空間名稱/坐標(biāo)文字表A.4場地模型屬性信息示例(續(xù))布局信息序號屬性名稱類型1總面積數(shù)值2區(qū)域劃分文字狀態(tài)信息序號屬性名稱類型1投產(chǎn)年限數(shù)值2裝修年限數(shù)值維護(hù)信息序號屬性名稱類型1清潔頻次文字2權(quán)屬部門文字3制造商文字4成本數(shù)值(資料性)虛擬工廠規(guī)則模型庫信息示例B.1生產(chǎn)工藝規(guī)則模型庫信息生產(chǎn)工藝規(guī)則模型庫信息示例見表B.1。表B.1生產(chǎn)工藝規(guī)則模型庫信息示例基本參數(shù)信息序號屬性名稱類型1工藝基礎(chǔ)信息文字2工藝清單文字3工藝路線文字4工藝要求文字5工藝參數(shù)文字6生產(chǎn)節(jié)拍文字7標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)文字B.2生產(chǎn)管理規(guī)則模型庫信息生產(chǎn)管理規(guī)則模型庫信息示例見表B.2。表B.2生產(chǎn)管理規(guī)則模型庫信息示例基本參數(shù)信息序號屬性名稱類型1生產(chǎn)計劃文字2排產(chǎn)規(guī)則文字3生產(chǎn)班組文字4生產(chǎn)線產(chǎn)能文字5生產(chǎn)進(jìn)度文字6生產(chǎn)排程約束文字7生產(chǎn)設(shè)備效率文字B.3產(chǎn)品信息規(guī)則模型庫信息產(chǎn)品信息規(guī)則模型庫信息示例見表B