GB/T40654-2021
智能制造虚拟工厂信息模型
Intelligentmanufacturing—Virtualfactoryinformationmodel
- 中国标准分类号（CCS）L67
- 国际标准分类号（ICS）35.240.50
- 实施日期2022-05-01
- 文件格式PDF
- 文本页数16页
- 文件大小907.85KB
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智能制造虚拟工厂信息模型
国家标准 GB/T40654一2021 智能制造虚拟工厂信息模型 ntelligentmanufaeturing一Virtualfaeory information10del 2021-10-11发布 2022-05-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T40654一2021 目 次 前言 引言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 虚拟工厂信息模型框架 对象模型库 5. 对象模型的组成 5.2对象模型属性信息分类 5.3对象模型属性信息 5.！对象模型关系信息 规则模型库 6.1生产工艺规则模型库 6.2生产管理规则模型库 6.3产品信息规则模型库 6.!生产物流规则模型库 6.5技术知识规则模型库 虚拟工厂信息模型关系 7.1概述 7.2层级组合 7.3关联组合 7.4对等组合 虚拟工厂信息模型业务功能 8.1设计仿真 8.2工艺流程规划 8.3生产测试 8.4产品交付 附录A资料性)虚拟工厂对象模型属性信息示例 附录B资料性虚拟工厂规则模型库信息示例
GB/T40654一2021 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分;标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草
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本文件由工业和信息化部提出并归口
本文件起草单位;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、机械工 业第六设计研究院有限公司、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()有限公司、浙江中控技术股份有限公司、中船第九设计研究院 工程有限公司、菲尼克斯(南京)智能制造技术工程有限公司
本文件主要起草人韦莎、周航、马原野、程雨航,朱国良、陈志漫、俞文光、张晓玲,朱恺真、张新生 沈超汪彦钧、秦希青、姜峰、陈士金、熊冠楚、张君、冯卫闯,黄文君、吴志伟、徐泉
GB/T40654一2021 引 言 随着智能制造标准化的逐步推进和数字李生技术的发展,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,对虚拟工厂相关内容进行标准化是十分重要的
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
IN
GB/T40654一2021 智能制造虚拟工厂信息模型 范围 本文件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,以及虚拟工厂信息模型的 业务功能等
本文件适用于指导虚拟工厂信息模型的开发应用
规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款
其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件
GB/T406482021智能制造虚拟工厂参考架构 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
虚拟工厂 virtualfactory 将实体工厂映射过来,具备仿真、管理和控制实体工厂关键要索功能的模型化平台
3.2 信息模型 informmationmodel -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
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工艺、生产管理、产品信息、生产物流、技术知识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,虚拟工厂信息模型的业务功能按照GB/T406482021中第5章规定 的虚拟工厂运行阶段产品生命周期的四个阶段展开
GB/T40654一2021 虚拟工厂业务功能 设计仿真 艺拨划 品交付 模型关系 数据传递 层级组 关联组谷)(等组合)数据传端 达代 优化 迭代 优化 静态信息动态伯息 -数据交互 设备设炼 物料材料 规则模库 场地环境 对象模型库 静态信息动态信息 虚拟工厂信息模型 模型关系库 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可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 身份信息用于明确对象身份,可包括模型名称、编号、型号、职能范围、采购价格等信息 a b)属性信息用于对象模型分类,可包括模型的常见类别信息,具体内容根据对象模型的不同而 变化 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; c 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; d 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、输人输出接口等信息 e 过程信息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 f) 艺变化、操作行为等信息" 其他信息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/40654一2021 5.3对象模型属性信息 5.3.1 人员 人员模型属性信息示例见附录A的A.1,应包括但不限于以下内容 身份信息; aa b 职能信息; 技能信息 c d 位置信息 状态信息 e 5.3.2设备设施 设备设施模型属性信息示例见A.2,应包括但不限于以下内容 技术规格 D 身份信息; 位置信息 c d)机械和结构属性; e 资产信息; f 状态信息; 维护信息 g 5.3.3物料材料 物料材料模型属性信息示例见A.3,应包括但不限于以下内容: 技术规格; a 身份信息; b 位置信息; c 机械和结构属性; d) 资产信息 e f 状态信息 维护信息
g 5.3.4场地环境 5.3.4.1场地模型属性信息示例见A.4,应包括但不限于以下内容 基本参数信息 aa b 功能信息 布局信息; ce d)状态信息; 维护信息
e 5.3.4.2公用配套模型属性信息包括但不限于以下内容 基本参数信息; a b) 安装信息; 位置信息; c d)状态信息;
GB/T40654一202 维护信息; e fD 接口信息
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 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 a 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
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 准作业等规则模型信息及其相关逻辑规则,其示例见附录B的B,1
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、排产规则、生产班组、生产线产能、生产进度、生产排程约束、 生产设备效率等规则模型信息及其相关逻辑规则,其示例见B.2
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,资源清单等规则模型信息,其示 例见B.3
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、人库、出库 等与生产物流相关的规则,其示例见B.4
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,其示例见B.5
虚拟工厂信息模型关系 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、产线等的集成
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
GB/T40654一2021 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
7.4对等组合 对等组合用以描述不同信息模型之间存在的非合关系
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
虚拟工厂信息模型业务功能 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 虚拟工厂的工艺流程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,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 虔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
GB/T40654一2021 附 录 A 资料性) 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 类型 名称 文字 文字 类别 工种 文字 职能信息 序号 属性名称 类型 文字 班次 班组 文字 技能信息 序号 属性名称 类型 能力证书 文字 从业年限 数值 位置信息 序号 属性名称 类型 车间编号 文字 产线编号 文字 当前位置 文字 状态信息 序号 属性名称 类型 操作设备 文字 工作时长(小时 数值 A.2设备设施模型属性信息 设备设施模型属性信息示例见表A.2.
GB/T40654一2021 表A.2设备设施模型属性信息示例 技术规格 序号 属性名称 类型 型号 文字 生产能力 文字 生产特性 文字 加工参数 文字 能耗 数值 数值 功率 安全距离 数值 通信协议 文字 身份信息 序号 属性名称 类型 名称 文字 编号 数值 类型 文字 位置信息 序号 属性名称 类型 空间编号 文字 空间名称 文字 机械和结构属性 序号 属性名称 类型 尺寸 数值 重量 数值 材质 文字 安装方式 文字 资产信息 序号 属性名称 类型 资产编码 文字 权属部门 文字 制造商 文字 数值 成本 状态信息 序号 属性名称 类型 数值 开机时间(小时 当前加工产品 文字
GB/T40654一2021 表A.2设备设施模型属性信息示例(续 状态信息 序号 属性名称 类型 操作员 文字 维护信息 序号 属性名称 类型 供应商 文字 保修期 数值 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 类型 型号 文字 种类 文字 数量 数值 物理特性 数值 物料属性 文字 身份信息 序号 属性名称 类型 名称 文字 代码 数值 类型 文字 位置信息 序号 属性名称 类型 空间编号 文字 文字 空间名称 机械和结构属性 序号 属性名称 类型 尺寸 数值 重量 数值 材质 文字 硬度 数值
GB/T40654一2021 表A.3物料材料模型属性信息示例(续 机械和结构属性 序号 属性名称 类型 质量 文字 资产信息 序号 属性名称 类型 批次 文字 责任部门 文字 人库时间 时间 制造商 文字 数值 成本 状态信息 序号 属性名称 类型 存储量 数值 维护信息 属性名称 类型 序号 文字 供应商 保修期 数值 保质期 数值 A.4场地模型属性信息 场地模型属性信息示例见表A.4
表A.4场地模型属性信息示例 基本参数信息 序号 类型 属性名称 名称 文字 位置 文字 占地面积 文字 归属方 文字 功能信息 序号 属性名称 类型 属性 文字 空间名称/坐标 文字
GB/T40654一2021 表A.4场地模型属性信息示例(续) 布局信息 序号 属性名称 类型 总面积 数值 区域划分 文字 状态信息 序号 属性名称 类型 投产年限 数值 装修年限 数值 维护信息 序号 属性名称 类型 清洁频次 文字 权属部门 文字 制造商 文字 成本 数值 0
GB/T40654一2021 附 录 B 资料性 虚拟工厂规则模型库信息示例 生产工艺规则模型库信息 B.1 生产工艺规则模型库信息示例见表B.1
表B.1生产工艺规则模型库信息示例 基本参数信息 序号 属性名称 类型 工艺基础信息 文字 文字 工艺清单 文字 工艺路线 工艺要求 文字 工艺参数 文字 生产节拍 文字 标准作业 文字 B.2生产管理规则模型库信息 生产管理规则模型库信息示例见表B.2 表B.2生产管理规则模型库信息示例 基本参数信息 序号 属性名称 类型 生产计划 文字 排产规则 文字 生产班组 文字 生产线产能 文字 生产进度 文字 生产排程约束 文字 生产设备效率 文字 B.3产品信息规则模型库信息 产品信息规则模型库信息示例见表B.3 11
GB/T40654一2021 表B.3产品信息规则模型库信息示例 基本参数信息 序号 属性名称 类型 产品主数据 文字 物料清单 文字 产品生产规则 文字 资源清单 文字 B.4生产物流规则模型库信息 生产物流规则模型库信息示例见表B.4 表B.4生产物流规则模型库信息示例 基本参数信息 序号 属性名称 类型 物料需求 文字 文字 物流路径 输送方式 文字 配送节拍 文字 在制品转运方式 文字 人库 文字 出库 文字 B.5技术知识规则模型库信息 技术知识规则模型库信息示例见表B.5. 表B.5技术知识规则信息示例 基本参数信息 属性名称 类型 序号 工艺原理 文字 操作经验 文字 文字 仿真模型 软件算法 文字 12
智能制造虚拟工厂信息模型GB/T40654-2021解析
近年来，随着智能制造技术的不断发展，虚拟工厂作为智能制造的重要组成部分受到越来越多的关注。为了统一虚拟工厂的信息交互和管理，推动智能制造产业的健康发展，我国制定了智能制造虚拟工厂信息模型GB/T40654-2021标准。
该标准是在总结和借鉴国内外虚拟工厂信息模型的基础上，结合国内实际情况制定的。其主要目的是规范虚拟工厂信息的交互和管理，实现虚拟工厂内部各个系统之间的协同操作。
GB/T40654-2021标准的主要内容
GB/T40654-2021标准主要包括以下方面的内容：
- 虚拟工厂信息模型的概述
- 虚拟工厂信息模型的结构和基本概念
- 虚拟工厂信息模型的元模型
- 虚拟工厂信息模型的实例化
- 虚拟工厂信息模型的应用场景和应用示例
其中，虚拟工厂信息模型的元模型是该标准的核心内容。该元模型包含了虚拟工厂中各个系统所涉及到的信息类型、属性、关系等内容，并对其进行了统一的定义和描述。通过该元模型，不同的虚拟工厂系统之间可以实现信息的交互和共享。
GB/T40654-2021标准的应用意义
智能制造虚拟工厂信息模型GB/T40654-2021标准的发布，有助于推动虚拟工厂的普及和应用，促进虚拟工厂内部各个系统之间的协同作业，提高生产效率和产品质量。同时，该标准也为企业间的合作提供了重要的技术支持，有利于实现产业链上下游的信息化协同。
结论
智能制造虚拟工厂信息模型GB/T40654-2021标准的发布，标志着我国智能制造领域的又一重要进展。相信在该标准的指导下，虚拟工厂将会实现更加高效、精准的信息交互和管理，推动智能制造产业的快速发展。
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