2025數(shù)字化車間技術(shù)要求

Digitalfactory—2025 前 引 數(shù)字化車間通用技術(shù)要 范 縮略 數(shù)字化車間是運(yùn)用精益生產(chǎn)、精益物流、可視化管理、標(biāo)準(zhǔn)化管理、綠色制造等先進(jìn)的生產(chǎn)管控理論和方法設(shè)計(jì)和建造的信息化車間，具有精細(xì)化管控能力，是實(shí)現(xiàn)智能化、柔性化、敏捷化的產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)。數(shù)字化車間作為智能制造的核心單元，涉及信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、生產(chǎn)制造、物流管理等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。因此，統(tǒng)一的術(shù)語和通用的技術(shù)要求是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化車間建設(shè)、完善智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系所必備的基礎(chǔ)條件。數(shù)字化車間標(biāo)準(zhǔn)體系由一系列標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成，標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)如圖1圖1其中，第一欄為標(biāo)準(zhǔn)體系中的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)；第二欄為方法標(biāo)準(zhǔn)，是第四欄技術(shù)支持類標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)字化車間環(huán)境中的映射，是數(shù)字化車間標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的重點(diǎn)；第三欄為應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，是基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和方法標(biāo)準(zhǔn)在特定行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用；第四欄為支持標(biāo)準(zhǔn)，不是數(shù)字化車間標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)工作內(nèi)容，但對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)體系中第二欄的方法標(biāo)準(zhǔn)起到支撐作用。本標(biāo)準(zhǔn)主要用于寧波鎮(zhèn)海煉化利安德巴賽爾新材料有限公司數(shù)字化車間的新建、本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了數(shù)字化車間的體系結(jié)構(gòu)、基本要求、車間信息交互、基礎(chǔ)層數(shù)字本標(biāo)準(zhǔn)適用于指導(dǎo)數(shù)字化車間的規(guī)劃、建設(shè)(新建或改建)下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改單用于本文件。GB/T20720.3—2010企業(yè)控制系統(tǒng)集成第3controldetailedproduction組織和構(gòu)造生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)計(jì)劃的集合，并對(duì)單個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品的相關(guān)生產(chǎn)順序進(jìn)行排序。digitalfactorydigital手段，用數(shù)據(jù)連接車間不同單元，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行過程進(jìn)行規(guī)劃、管理、診斷和優(yōu)化的實(shí)施單元。equipment以設(shè)備為研究對(duì)象，追求設(shè)備綜合效率，應(yīng)用一系列理論、方法，通過一系列技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、組織措施，對(duì)設(shè)備的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和價(jià)值運(yùn)動(dòng)進(jìn)行全過程管理。joblogistic制造執(zhí)行系統(tǒng)manufacturingexecutionman-machinepredictive測(cè)構(gòu)筑物、系統(tǒng)或部件的條件指標(biāo)。這類維修的結(jié)果應(yīng)表明當(dāng)前和未來的功能能力或計(jì)劃維修的性質(zhì)和時(shí)間表。production作業(yè)工位上作業(yè)人員對(duì)發(fā)生的各種異常情況發(fā)出求助信息，提示相關(guān)人員及時(shí)處理。productionlogistic發(fā)出實(shí)時(shí)、具體的物流指令，調(diào)度物流資源、驅(qū)動(dòng)物流設(shè)備、控制物流狀態(tài)，按排產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度要求為生產(chǎn)過程各個(gè)設(shè)備或區(qū)域，供應(yīng)生產(chǎn)作業(yè)所需物料，保障生產(chǎn)任務(wù)有效完成。productionsitevisualizationmanagement面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，采用電子看板、廣播等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備、物流、生產(chǎn)狀態(tài)、能源監(jiān)管等信息公開化、可視化，以提升現(xiàn)場(chǎng)管理水平、優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境的管理系統(tǒng)。productivequalityvisualprocess將生產(chǎn)過程各工序間流轉(zhuǎn)關(guān)系及條件用計(jì)算機(jī)工藝軟件進(jìn)行管理，并以工藝流程圖的方式進(jìn)行顯示。ASN：預(yù)先發(fā)貨清單(AdvancedShippingNote)BOM：物料清單(BillofMaterial)DCA：文件控制與歸檔(DocumentControlandArchiving)ERP：企業(yè)資源計(jì)劃(EnterpriseResourcePlanning)HMI：人機(jī)接口(HumanMachineInterface)IT：信息技術(shù)(InformationTechnology)MBD：基于模型的設(shè)計(jì)(ModelBasedDesign)MES：制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem)MTBF：平均故障間隔時(shí)間(MeanTimeBetweenFailure)NC：數(shù)字控制(NumericalControl)OEE：整體設(shè)備效率(OverallEquipmentEffectiveness)PDA：生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集(ProductionDataAcquisition)PLC：可編程序控制器(ProgrammableLogicController)PLM：產(chǎn)品生命周期管理(ProductLifecycleManagement)PDM：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(ProductDataManagement)SCADA：監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SupervisoryControlAndDataAcquisition)SIL：安全完整性等級(jí)(SafetyIntegrityLevel)SPC：統(tǒng)計(jì)過程控制(StatisticalProcessControl)SQL：結(jié)構(gòu)化查詢語言(StructuredQueryTCP/IP：傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TransmissionControlProtocol/InternetVPN：虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VirtualPrivateNetworks)WLAN：無線局域網(wǎng)絡(luò)(WirelessLocalAreaNetworks)WMS：倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)(WarehouseManagement數(shù)字化車間重點(diǎn)涵蓋化工產(chǎn)品生產(chǎn)全過程，分為基礎(chǔ)層和執(zhí)行層。在數(shù)字化車間之外，還有企業(yè)的管理層不在本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。數(shù)字化車間的基礎(chǔ)層包括了數(shù)字化車間生產(chǎn)制造所必需的各種設(shè)備及生產(chǎn)資源，其中設(shè)備承擔(dān)執(zhí)行生產(chǎn)、檢驗(yàn)、物料運(yùn)送等任務(wù)，大量采用數(shù)字化設(shè)備，可自動(dòng)進(jìn)行信息的采集或指令執(zhí)行；生產(chǎn)資源是生產(chǎn)用到的物料、人、傳感器等，本身不具備數(shù)字化通信能力，但可借助信息技術(shù)參與生產(chǎn)過程并通過其數(shù)字化標(biāo)識(shí)與系統(tǒng)進(jìn)行自數(shù)字化車間的執(zhí)行層主要包括計(jì)劃與調(diào)度、物流管理、工藝執(zhí)行與管理、生產(chǎn)過程質(zhì)量管程的數(shù)字化、精益化及透明化。本標(biāo)準(zhǔn)僅包含最基礎(chǔ)的功能模塊，可根據(jù)實(shí)際情況增加其他模塊，如能效管控系統(tǒng)、生產(chǎn)安全管理系統(tǒng)等。數(shù)字化車間各功能模塊之間主要數(shù)據(jù)流如下(見圖--人員定期保養(yǎng)，記錄維修保養(yǎng)結(jié)果。設(shè)備維保計(jì)劃與工序作業(yè)計(jì)劃需相互協(xié)調(diào)，以保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。--設(shè)備數(shù)字化：數(shù)字化車間的制造設(shè)備數(shù)字化應(yīng)符合7.1的要求，數(shù)字化設(shè)備的比率應(yīng)不低于90%。各工段可根據(jù)各自身特點(diǎn)規(guī)定相應(yīng)行業(yè)數(shù)字化車間制造設(shè)備的數(shù)字化率。--數(shù)字化車間應(yīng)建有互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備、生產(chǎn)資源與系統(tǒng)之間的信息交互。數(shù)字化車間應(yīng)建有制造執(zhí)行系統(tǒng)或其他的信息化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，支撐制造運(yùn)行管理的功能。----根據(jù)生產(chǎn)過程需求，數(shù)字化車間的工藝設(shè)計(jì)宜采用數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，并滿足以下要求：------能進(jìn)行加工過程仿真和/----為執(zhí)行數(shù)字化車間基礎(chǔ)層的工作任務(wù)處理，實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信，可采用如下通信方式：--工業(yè)以太網(wǎng)通信：可采用PROFINET、Ethernet/IP、EtherCAT、數(shù)字化車間應(yīng)在企業(yè)數(shù)據(jù)字典定義的數(shù)據(jù)采集內(nèi)容基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求，利用合理的網(wǎng)絡(luò)通信方式與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)，并與企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)對(duì)接。包括：應(yīng)能對(duì)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和管理，并支持異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的格式轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：采集和儲(chǔ)存生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)性較高的數(shù)據(jù)，支持執(zhí)行層的各項(xiàng)應(yīng)OE統(tǒng)計(jì)等；歷史數(shù)據(jù)庫：宜采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫，采集和儲(chǔ)存工藝設(shè)計(jì)和制造過程所需的相關(guān)主數(shù)據(jù)及過程數(shù)據(jù)。----------車間計(jì)劃與調(diào)度的功能模型包括詳細(xì)排產(chǎn)、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)跟蹤，其主要業(yè)務(wù)流程如下：--數(shù)字化車間從企業(yè)生產(chǎn)部門獲取車間生產(chǎn)計(jì)劃(或通過接口自動(dòng)接收ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)訂單)，根據(jù)生產(chǎn)工藝形成工序作業(yè)計(jì)劃，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃要求和車間可用資源進(jìn)行詳細(xì)排產(chǎn)、派工；--將作業(yè)計(jì)劃下發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)，通過工藝執(zhí)行管理模塊指導(dǎo)生產(chǎn)人員/或控制設(shè)備按車間計(jì)劃與調(diào)度應(yīng)支持可視化信息管理，即通過車間生產(chǎn)流程監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)反饋的信息，以可視化看板的形式展現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行的節(jié)拍、工藝調(diào)整、指揮調(diào)度、物流車間級(jí)、產(chǎn)成品等信息，以輔助人員在線實(shí)時(shí)地監(jiān)控、參與、調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。為滿足車間生產(chǎn)計(jì)劃要求，通過詳細(xì)排產(chǎn)，根據(jù)產(chǎn)品工藝路線和可用資源，制定工序作業(yè)計(jì)劃。排產(chǎn)的過程需綜合考慮當(dāng)前計(jì)劃完成情況、設(shè)備等資源可用性、實(shí)際產(chǎn)能及節(jié)省能源等因素，生成基于精益化生產(chǎn)理念為目標(biāo)的生產(chǎn)排產(chǎn)計(jì)劃。詳細(xì)排產(chǎn)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝制定工序計(jì)劃，考慮設(shè)備管理、生產(chǎn)物流管理中設(shè)備、人員、物料等資源的可用性進(jìn)行計(jì)劃排產(chǎn)，形成作業(yè)計(jì)劃發(fā)送給生產(chǎn)調(diào)度。另外，排產(chǎn)生成的作業(yè)計(jì)劃也會(huì)反饋影響設(shè)備、人員、物料等生產(chǎn)要素的管理，比如，與設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃相互影響。為了實(shí)現(xiàn)作業(yè)計(jì)劃的要求，通過生產(chǎn)調(diào)度分派設(shè)備或人員進(jìn)行生產(chǎn)，并對(duì)生產(chǎn)數(shù)字化車間的生產(chǎn)調(diào)度應(yīng)能實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)進(jìn)度、各生產(chǎn)要素運(yùn)行狀態(tài)，以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種異常信息，具備快速反應(yīng)能力，可及時(shí)處理詳細(xì)排產(chǎn)中無法預(yù)知的各種情況，敏捷地協(xié)調(diào)人員、設(shè)備、物料等生產(chǎn)資源，保證生產(chǎn)作業(yè)有序、按計(jì)劃完成。獲取生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)狀況的方式包括設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過數(shù)字化工位、可視化管理系統(tǒng)獲取的各種生產(chǎn)過程信息。生產(chǎn)跟蹤包括為企業(yè)資源計(jì)劃作生產(chǎn)響應(yīng)準(zhǔn)備的一系列活動(dòng)，如總結(jié)和匯報(bào)關(guān)于產(chǎn)品生產(chǎn)中人員和設(shè)備的實(shí)際使用、物料消耗、物料生產(chǎn)以及其他如成本和效益分析需要的有關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息。生產(chǎn)跟蹤還向詳細(xì)生產(chǎn)排產(chǎn)、以及更高層的企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃提供反饋信息，以使各層計(jì)劃能根據(jù)當(dāng)前情況進(jìn)行更新。數(shù)字化車間的生產(chǎn)跟蹤應(yīng)能自動(dòng)獲取生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品生產(chǎn)中各種資源消耗，并反饋給相關(guān)功能/系統(tǒng)/口)直接采集到的，或者經(jīng)過其他功能模塊加工過的信息。工藝執(zhí)行與管理信息集成模型如圖5工藝執(zhí)行由車間子計(jì)劃/作業(yè)文件下發(fā)等構(gòu)成，工藝管理由工藝權(quán)限管理、工藝變更管理、可視化工藝流程管理等構(gòu)成。工藝執(zhí)行貫穿于計(jì)劃、質(zhì)量、物流、設(shè)備等全生產(chǎn)過程中；工藝管理功能可以在PDM、ERP、MES等相關(guān)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，工藝文件以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可識(shí)別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)。通過工藝的數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)作業(yè)文件、作業(yè)程序的自動(dòng)下發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)工藝精準(zhǔn)執(zhí)行；通過生產(chǎn)和質(zhì)檢數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)求助信息采集，反饋工藝執(zhí)行實(shí)時(shí)狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)求助信息，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的可追溯與現(xiàn)場(chǎng)求助的快速響應(yīng)。數(shù)字化車間應(yīng)實(shí)現(xiàn)以工藝信息數(shù)字化為基礎(chǔ)，借助一體化網(wǎng)絡(luò)與車間作業(yè)工位終端實(shí)現(xiàn)無紙化的工藝信息化管理；并以可視化工作流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造流程再造、工序流轉(zhuǎn)和調(diào)度的數(shù)字化管控以及工藝紀(jì)律管理。生產(chǎn)過程質(zhì)量管理各功能之間及與外部功能子系統(tǒng)之間的信息集成關(guān)系描述，如下圖所示。質(zhì)量數(shù)據(jù)主要包括生產(chǎn)設(shè)備工藝控制參數(shù)、質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果等生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，覆蓋原材料和成品。數(shù)字化車間應(yīng)提供質(zhì)量數(shù)據(jù)的全面采集，對(duì)質(zhì)量控制所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)應(yīng)能夠自動(dòng)在線采集，以保證產(chǎn)品質(zhì)量檔案的詳細(xì)與完整；同時(shí)盡可能提高數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，為質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析創(chuàng)造條件。過程質(zhì)量數(shù)據(jù)趨勢(shì)監(jiān)控：主要用于獨(dú)立質(zhì)量指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)監(jiān)控，具有采集頻率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，通過設(shè)定指標(biāo)參數(shù)的報(bào)警界限，對(duì)超出界限的數(shù)據(jù)及時(shí)報(bào)警。通常由生產(chǎn)組態(tài)軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)，以趨勢(shì)圖為主要展現(xiàn)形式。綜合指標(biāo)統(tǒng)計(jì)監(jiān)控：主要用于基于原始數(shù)據(jù)的綜合質(zhì)量指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)監(jiān)控，可以融合多種監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)算法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行綜合運(yùn)算，并定時(shí)刷新，使監(jiān)控更宏觀，MES或獨(dú)立質(zhì)量系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)，以SC控制圖、預(yù)控圖、儀表盤等為主要展現(xiàn)形式。應(yīng)基于實(shí)時(shí)采集海量質(zhì)量數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)出的總體趨勢(shì)，利用以預(yù)防為主的質(zhì)量預(yù)測(cè)和控制方法對(duì)潛在質(zhì)量問題發(fā)出警告，以避免質(zhì)量問題的發(fā)生。以采用SC工具進(jìn)行監(jiān)控為例，其具有八種標(biāo)準(zhǔn)的判異準(zhǔn)則，可以基于判異規(guī)則對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常情況應(yīng)及時(shí)預(yù)報(bào)警與處理。以產(chǎn)品標(biāo)識(shí)生產(chǎn)批號(hào)或唯一編碼于產(chǎn)品質(zhì)量檔案，以文字、圖片和視頻等富媒體方式，追溯產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的所有關(guān)鍵信息：如用料批次、供應(yīng)商、作業(yè)人員、作業(yè)地點(diǎn)(車間、產(chǎn)線、工位等)工藝、加工設(shè)備信息、作業(yè)時(shí)間、質(zhì)量檢測(cè)及判定、不良處理過程、最終產(chǎn)品等。1.5數(shù)字化車間中的所有物料、儀表儀器等都應(yīng)進(jìn)行唯一編碼。應(yīng)能自動(dòng)感知和識(shí)別物流關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸、保存和利用。生產(chǎn)物流管理信息集成模型見下圖。凡進(jìn)入物流計(jì)劃的物料均應(yīng)編碼，并在物料本體上附加數(shù)字化標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)的編碼結(jié)構(gòu)應(yīng)符合企業(yè)產(chǎn)品生命周期管理信息結(jié)構(gòu)要求。物流規(guī)劃應(yīng)輸出相應(yīng)的信息文件，內(nèi)容包括：物流運(yùn)行的物件數(shù)量、批次組合、物流路線、物料需求時(shí)間和送達(dá)時(shí)間等基本信息。物流方案應(yīng)使物流批量與工藝指令相匹配，合理安排轉(zhuǎn)序時(shí)間間隔，用準(zhǔn)確的物料流量來滿足工藝執(zhí)行崗位操作需要。--和精益庫存管理原則，合理調(diào)配物流時(shí)間和運(yùn)輸批次，保持物流與各工藝執(zhí)行工位的進(jìn)度同步；--在運(yùn)輸與庫存系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為了配合車間物流調(diào)度而進(jìn)行的實(shí)物形態(tài)的運(yùn)輸、存儲(chǔ)等活動(dòng)，包括在倉庫內(nèi)外的運(yùn)輸活動(dòng)包括調(diào)庫、移庫等進(jìn)行物料領(lǐng)取與配送。應(yīng)有一定的防錯(cuò)措施，用文字、語言、標(biāo)識(shí)和必要的物理裝置來警示、限制或隔離人的行動(dòng)及其功能作用，防止人對(duì)材料、物體和設(shè)備實(shí)施錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)挠|摸、嘗試、操縱、移動(dòng)或變更。通常由設(shè)備控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)能自動(dòng)在線采集反映設(shè)備狀態(tài)所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。----對(duì)于具有建模需要的關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)按照