GB/T32854.3-2020
自动化系统与集成制造系统先进控制与优化软件集成第3部分：活动模型和工作流
Automationsystemsandintegration—Integrationofadvancedprocesscontrolandoptimizationsoftwareformanufacturingsystems—Part3:Activitymodelsandworkflows
- 中国标准分类号（CCS）J07
- 国际标准分类号（ICS）25.040.40
- 实施日期2021-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数17页
- 文件大小2.47M
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自动化系统与集成制造系统先进控制与优化软件集成第3部分：活动模型和工作流
国家标准 GB/32854.3一2020 自动化系统与集成 制造系统先进控制与优化软件集成 第3部分:活动模型和工作流 Autommationsystemsandintegration一Integrationofadvancedprocess controlandoptimizatiosoftwareformanufacturingsystems Part3Aetivitymodelsandworkows 2020-12-14发布 2021-07-01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;/T32854.3一2020 前 言 GB/T32854《自动化系统与集成制造系统先进控制与优化软件集成》分为4个部分 -第1部分:总述、概念及术语 第2部分:架构和功能; 第3部分:活动模型和工作流; 第4部分;信息交互和使用
本部分为GB/T32854的第3部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
请注意本文件的某些内容可能涉及专利
本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任
本部分由机械工业联合会提出
本部分由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口
本部分起草单位浙江大学、北京机械工业自动化研究所有限公司,浙江中智达科技有限公司,浙江 大学宁波理工学院、.深圳职业技术学院、中海石油宁波大榭石化有限公司
本部分主要起草人:苏宏业、黎晓东、李啸晨,那寒山、张艳辉,谢磊、卢山,王海丹孙洁香、侯卫锋、 王一钦、马龙华、王建新、夏强斌、贺胜如、王彦
GB/T32854.3一2020 引 言 先进控制与优化是制造系统的关键环节,是生产计划和调度指令的实际执行者,衔接制造运行管理 和底层基础控制
与常规控制相比,先进控制与优化系统集前馈、反馈与优化原理于一体,能在苛刻的 装置多重约束下,使生产在最优约束的边界上可靠运行
通过实施先进控制与优化,可以改善过程动态 控制的性能、减少过程变量的波动幅度,使之能更接近其优化目标值,从而实现生产装置的卡边控制,以 便增强装置运行的稳定性和安全性,保证产品质量的均匀性,提高目标产品收率和增加装置处理量,以 及降低运行成本和减少环境污染等
先进控制与优化软件需要供应商、开发商或咨询服务商根据实际 工程进行设计、实施、调试和培训,需要统一的标准规范进行指导 本部分给出了先进控制与优化软件集成的通用架构、关键功能,以及其交互方式,在本部分指导下 设计、开发和实施的软件,具有通用性、开放性和可扩展性 IN
GB;/T32854.3一2020 自动化系统与集成 制造系统先进控制与优化软件集成 第3部分;活动模型和工作流 范围 GB/T32854的本部分规定了制造系统先进控制与优化软件系统集成的生命周期阶段,确定了先 进控制与优化系统生命周期的工作流、系统活动模型、分布式的先进控制与优化系统组件之间的交互 关系
本部分适用于先进控制与优化软件的开发组织(软件开发商,先进控制与优化软件的应用组织(工 程解决方案供应商,过程生产部门企业信息部门,独立的软件测试机构、先进控制与优化软件实施及 咨询服务机构以及软件行业协会、各地区信息产业主管部门等
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件
GB/T20720.1一2019企业控制系统集成第1部分;模型和术语 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 workflow 工作流 具有明确起点和终点以描述任务的话动序列 注:工作流是一类活动模型,且可能具有分支、决策点和事件
3.2 分布式的先进控制与优化系统distributeladvaneedcntrolandoptimizatiosystem 多个不同的先进控制与优化系统组合而成的新系统
注:其特点是不同的系统存在于不同的服务器中,且相互之间存在联系
3.3 aetivitymodel 活动模型 阶段性工作的规范化定义与描述 缩略语 下列缩略语适用于本文件
OPM;对象过程建模方法(ObjeetProeessMethodology) PID:比例-积分-微分控制器(Proportional-lntegral-Derivativecontroller)
GB/T32854.3一2020 5 先进控制与优化系统生命周期的工作流 先进控制与优化系统的生命周期包括如下阶段 需求分析阶段 a b 设计阶段; c 开发阶段; d)执行阶段; e 支持阶段
图1描述了先进控制与优化系统生命周期的工作流
由于需求分析阶段和设计阶段的信息交互主 要通过人工方式,而非使用软件接口,因此本部分主要关注先进控制与优化系统生命周期的开发阶段、 执行阶段和支持阶段
先进控制与优化系统所包含的四个模块即软测量模块,先进控制模块、优化模块和性能评估模块,均 适用于图1所描述生命周期的工作流
通过这种方式定义的集成接口能够集成不同的先进控制与优化系 统.并且可以对先进控制与优化系统与其他系统进行集成.如过程控制系统和制造执行系统之间的集成
注，先进控制与优化系统实施的工作流,参见附录A 是否需要改进？ 改进模式选择" 改进视式选理 需求分析阶段 需求 新的用户需求 重新设计 重新配置 设计方案 结束生命周期 设计阶段 终止先进控制与 先进控制与优化组件 优化系统 先进控制与优化 外部信息模型集 开发阶段 试验性系统 和厉更数 产品规格 历史实验 数据结果 高 先进控制与优化 执行阶段 模块定义集 历史过程数批 性能统计数蝎 制透成本 支持阶段 先进控制与优化 紫绕性能" 图1先进控制与优化系统生命周期的工作流
GB;/T32854.3一2020 本部分采用面向对象和过程的概念性建模语言OPM,对先进控制与优化系统生命周期的工作流和 活动模型进行建模
表1定义了本部分使用的OPM图例
表1oPM图例 符号 名称 描述 对象是在物理上或信息上构建之后存在或可以存 对象 对象 在的项目
对象之间的关联应构成被建模的系统 的对象结构 过程用于表达动态系统的行为;即如何转换系统中 过程 过程 的对象以及系统如何运行
过程通过提供系统的 动态,程序等方面来补充对象 对 状态是对象可以存在一段时间的情况或位置
状态 象B可以处于状态s1或s2 S2 工具链接是一个过程链接,它连接进程与该进程的 启用程序,其中启用程序是工具,数据等
对象A 工具链接 启用过程B,如果对象A不存在,则过程B无法 启动 条件链接是一个过程链接,它连接过程与该过程的 条件链接 启用程序,其中启用程序是对象的状态
当且仅当 对象处于特定状态时,该过程才执行 使用链接是一个连接过程与由该过程发生而使用 使用链接 或消耗的对象相的链接
过程B使用了对象A 结果链接是一个连接过程与作为该过程发生的结 结果链接 果而构造的对象相的链接
过程B创建对象A 调用链接是调用过程和被调用过程之间的过程链 调用链接 接
调用进程激活调用的过程
过程B调用过程C 先进控制与优化系统活动模型 6.1系统开发阶段的活动模型 先进控制与优化系统开发阶段的活动模型如图2所示
先进控制与优化系统的模块由一个或多个 组件构成用于执行具体的功能和任务
这些组件可以被独立组合构建成完备的先进控制与优化模块 先进控制与优化系统在开发阶段所调用的外部接口,包括非先进控制系统信息模型;以及开发阶段 与GB/T20720.1一2019制造业功能层次模型中各层的历史数据交互,包括产品规格、历史过程数据、 历史实验数据结果,制造成本等
开发阶段将为执行和支持阶段的先进控制与优化系统提供先进控制
GB/T32854.3一2020 与优化模块的定义
设计阶段的实现或支持阶段中系统所需要的信号改进可能初始化开发阶段的 活动
设计阶段 改进模式选择 重新配置 先进控制与优化组件 开发阶段 构建先进控 写优化组件 先进控制 进控制 测试结果 优化组件转配 伙花战猛性菜绒 失败 成功 外部信息模型集 和厉史数据 完成装N 试先进控制 测 完成测试 优花试验性系统 产品规格 成投运 先进控制与 优化组件下装 历史实验 数癫结 历史过程数据 共行阶段 先进控制与优化 模块定又架 制造成本 图2先进控制与优化系统开发阶段的工作流 6.2系统执行阶段的活动模型 图3描述了先进控制与优化系统执行阶段的工作流
先进控制与优化组件的执行由调度模块控 制,当先进控制与优化模块的运行时间状态是“正在运行”,则表示整个系统处于激活状态并在连续回路 中运行
在执行阶段,先进控制与优化组件将根据所定义的工作流进行循环更新
本条规范了先进控制与优化系统在执行阶段与非先进控制与优化系统之间的接口及与优化组件之 间的接口
企业控制体系架构中第2层系统的信息交互数据,包括PID回路参数、最终控制单元设定 值(如阀门位置和驱动速度,仪表的过程测量值(如流量和温度)、警报和事件信号等
企业控制体系架 构中第3层系统的信息交互数据,包括产品规格、实验室结果、制造成本等
先进控制与优化组件之间 的接口,包括先进控制与优化数据、警报和事件,先进控制与优化性能统计,执行请求和结果、先进控制 与优化模块定义
GB;/T32854.3一2020 操作者 开发阶段 执行阶段 运行时间设置 初始化执行阶段 运行时间 执行状态 参数 先进控制与优化 在运行 停止 模块定义集 安排任务 任务计划表 升级先进控制 写与优化组件 结果 执行先进控制与优化组件 失败 成功 完成升级 先进控制与 化组件 性能跟踪和分析输出结果和信号 性能统计数据 第二层第三层和先进控制 优化系统的数据、事件和警报 图3先进控制与优化系统执行阶段的工作流 6.3系统支持阶段的活动模型 图4描述了先进控制与优化系统支持阶段的工作流
先进控制与优化系统支持阶段的活动模型将 使用需求分析阶段、设计阶段、开发阶段和执行阶段定义的接口
先进控制与优化系统支持阶段通常通 过人工完成来提高和维护先进控制与优化系统的性能
决策者和工程师基于性能评估模块采集的信息 和分析来做出决策
其他3个模块,软测量模块,先进控制模块和优化模块通过模块内部跟踪和分析功 能为性能评估模块提供性能统计
支持阶段利用性能评估模块可以实现全自动的系统维护
GB/T32854.3一2020 支持阶段 葱三层第层和先进控制 收集和存储先进 控制与优化数据 先进控制与优化 模块定义集 先进控制与优化支持数据 先进控制与优化 系统性能评估 性能统计数据 先进控制与优化系统性能 决定改进与香 报告 在线可视化 是否需要改进? 图4先进控制与优化系统支持阶段的工作流 分布式的先进控制与优化系统组件之间的交互关系 图5描述了分布式的先进控制与优化系统组件之间的交互关系
图中具有6个先进控制与优化系 统模块,包括 -模块l;为模块3提供一个或多个数据元素的软测量模块; -模块2;不同于模块1,且为模块3提供一个或多个数据元素的另一个软测量模块; -模块3:在制造过程中执行先进控制功能的先进控制模块,并完全在GB/T20720.1一2019规 定的功能层次第2层环境中; 模块4;在制造过程中执行先进控制功能的先进控制模块,可以影响GB/T20720.1一2019规 定的功能层次第2层中的制造过程,也可以影响一个或多个功能层次第3层中的制造运行管 理功能; 模块5;执行过程优化功能的优化模块,全部位于GB/T20720.1一2019规定的功能层次第3 层的环境中; -模块6:分析、跟踪并汇报模块1一模块5性能的性能评估模块
GB;/T32854.3一2020 性能统计数兆 先进限热 先选拉制与代化快 我就款" 第三层的数据、信号和事件" 先进控制 先进控制点然化模块 "餐先想 "法" 优让 先进控制点优化模块！ 先进热制代化楼块！ 先进拉制 数据、信等和事件 为托先热制 先进控制点优化模块 "" G教测量 找先快制 第二层的数据、信号和事件 先进挖制化模块2 先进热制化热？ 执行先进热制与 G教测禁 优化模块2 先进热制优化极块 数" 先讲按制1 我靠 图5分布式的先进控制与优化系统 各模块之间的交互如图5所示
模块1和模块2以制造过程物理设备的模式为模块3提供数据输 人
模块3使用来自模块4的一个或多个输出,这些输出可以是模块4中操作变量的设定点,并用于模 块3中被控变量的目标
同样模块4使用来自模块5的一个或多个输出
模块5是优化模块,模块4 中被控变量的目标由模块5决定,模块5是基于第3层制造运行管理系统采集的业务目标来进行优化
GB/T32854.3一2020 附 录 A 资料性附录 先进控制与优化系统实施工作流 目的 A.1 本附录实施细则目的在于保持各类工程项目作业流程的一致性,为先进控制类项目实施提供更有 效指导
A.2适用范围 本附录适用于先进控制与优化工程项目实施的全过程,这里给出项目实施的最大化流程,可以根据 不同项目的特点和性质,或者合作方、客户方的要求适当删减相应实施步骤
A.3方法和步骤 A.3.1项目实施第一阶段 A.3.1.1概述 项目实施第一阶段分为三个过程;项目启动,项目组成立和外配设备采购,如图A.1所示
项目实施第一阶段 合同及技术资料 项目启动 立记 项目组成立 s [外配设备采购计划 软硬产丽 品开箱验 收很丽 外配设备采购 外R设试报 图A.1 项目实施第一阶段工作流 A.3.1.2项目启动 在接收到营销管理部移交的合同资料(合同、技术附件)、用户相关人员的详细资料时,技术管理工
GB;/T32854.3一2020 程师检查资料的完整性,并及时将相关资料提供事业部总经理
事业部将根据部门工作需要和现有项 目执行情况,与相关行业经理商量确定项目经理
营销管理部组织行业经理和/或项目经理该合同的销售人员,采购人员及其他相关人员开项目协 调会,了解相关项目信息
项目协调会之后,行业经理和/或项目经理应及时与用户项目经理联系,商定项目开工会的相关 安排
A.3.1.3项目组成立 事业部将根据行业经理和/或项目经理的建议和部门人员状况配置项目工程师,建立项目组,并将 本项目销售经理作为项目联络人列人项目组
项目组成立后需完成;工程项目组成立记录、项目任务 书、项目流程裁剪表、工程项目进度计划与成本预算表等文件的编制
A.3.1.4外配设备采购 根据项目经理提交的外配采购计划进行外配设备采购,并在到货后进行开箱验收,填写软硬件产品 开箱验收报告和外配设备测试报告
A.3.2项目实施第二阶段 A.3.2.1概述 项目实施第二阶段分为项目开工会、功能设计、详细设计、项目投运试运行、项目考核验收几个过 程,如图A.2所示 项目实施第二阶段 州盆 项目开工会 王会 G公1 功能设计 园 详细设计 详细设计方案 项目投运试运行 快送一孩报 验收报告 项目考核验收 图A.2项目实施第二阶段工作流 A.3.2.2项目开工会 项目组代表公司与用户联合召开现场开工会,标志着项目合作的正式启动
项目的实施效果与客
GB/T32854.3一2020 户方的重视程度和各级人员参与程度有极大的关系
开工会完成后应形成开工会纪要或开工会报告等相关附件,附件为各项工作安排,开工会纪要或报 告需双方负责人签字确认
A.3.2.3功能设计 功能设计包含项目调研、预测试、平台搭建、用户培训
根据项目的调研、预测试及平台搭建情况 对控制器功能、软仪表功能进行定义,对生产装置运行数据进行分析,评估装置工艺和控制方面存在的 问题,找出影响装置平稳性的主要扰动因素
提出相关的改进建议,同时对实现相应的技术指标需要的 相关设备、配备资源要求进行描述,明确双方在此过程中的责任和相关义务
最后,形成功能设计报告 作为详细设计方案的基础和前提条件
功能设计报告应提交事业部审核,由项目经理提议,用户项目经理或其上级主管牵头召集用户方的 评审会
A.3.2.4详细设计 详细设计包括基础控制回路更改、实验测试模型辨识、控制器设计和仿真,编制详细设计方案
根 据实验数据、模型辨识.控制器设计等情说,编写详细设计方案
完成后发 二级部门经理审核,并建议由 用户方生产或技术主管部门牵头,组织技术专家和有经验的操作人员进行评审
A.3.2.5 系统投运试运行 当先进控制系统中全部变量均完成投运,并达到连续24h以上运行时间后,系统将进人试运行阶 段
试运行期间,装置运行安全需放在首位
试运行期间,项目组对先进控制系统运行情况进行跟踪,试运行考核结束后,需提交工程项目试运 行记录,如遇较长时间段的运行考核或用户要求(视具体项目情况而定),还需提交试运行报告或类似相 关阶段性成果标志文档
A.3.2.6项目考核验收 项目考核验收包括系统移交、系统考核和评估、项目验收准备,项目验收、维护信息登记、项目技术 积累
A.3.3项目实施第三阶段 A.3.3.1概述 项目实施第三阶段分为项目总结和内部检查,如图A.3所示
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GB;/T32854.3一2020 项目实施第三阶段 项目总结报告 项目总结 项目流程裁剪表 内部检查 项目检查表 图A.3项目实施第三阶段工作流 A.3.3.2项目总结 项目经理对工程项目的总体实施过程进行总结,完成项目总结报告
A.3.3.3内部检查 技术管理工程师根据项目流程裁剪表对项目资料进行检查,检查结果在项目检查表中记录,并经部 门主管、公司工程领导审批确认
A.3.4项目实施第四阶段 A.3.4.1概述 项目实施第四阶段分为获取维护信息、,形成维护任务书、项目维护实施、维护资料整理,如图A.4 所示
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GB/T32854.3一2020 项目实施第四阶段 获取维护信息 项目维护信息 形成维护任务书 《项目维护任务书 服务记录 项目维护实施 项目维护信息登记表》 维护资料整理 图A.4项目实施第四阶段工作流 A.3.4.2获取维护信息 通过营销管理部、销售部门及工程人员获取相关的项目维护信息后,将信息传递到项目的归属部 门,归属部门指定项目维护负责人
维护项目如不在质保期内,则由相关销售人员进行商务洽谈,签订 维护合同
A.3.4.3形成维护任务书 项目维护负责人根据维护信息及需求,对项目维护的解决方案,措施、人力投人及注意事项进行说 明,形成项目维护任务书,并提交部门经理审核,公司审批
A.3.4.4项目维护实施 项目现场的维护工作需遵照相关管理规定进行操作
维护工作完成后,形成服务记录,并提请客户 方签字确认
A.3.4.5维护资料整理 维护工作完成后,维护负责人更新项目维护信息登记表提交相关维护资料
在维护项目工作量投 人较大或维护合同额较高时,维护项目可视为项目的二期,按新项目控制方式进行管理
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GB;/T32854.3一2020 参考文献 [1]王树青,等.先进控制技术及应用[M]
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自动化系统与集成制造系统先进控制与优化软件集成第3部分：活动模型和工作流GB/T32854.3-2020
随着科技的不断发展，自动化系统和集成制造系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。为了更好地管理和控制这些系统，先进控制与优化软件集成变得非常必要。而GB/T32854.3-2020则规定了活动模型和工作流的相关内容。
首先，活动模型是指通过对自动化系统和集成制造系统的建模，形成模型库，以实现对设备操作和制造过程的监测、记录、分析和预测等功能。活动模型包括物理模型、逻辑模型和信息模型。
物理模型是指通过对设备的建模，形成设备库。逻辑模型是指通过对工艺流程的建模，形成工艺库。信息模型则是指通过对生产数据的建模，形成数据库。三者相互关联，形成一个完整的活动模型。
其次，工作流是指将活动模型中的各种操作按照一定的规则和流程组织起来，形成一个完整的生产过程管理系统。工作流包括定义、设计、执行、跟踪和控制等五个方面。
定义是指将生产过程抽象为若干个任务和事件，并确定任务和事件之间的先后关系。设计是指根据定义的结果，构建出整个生产过程的流程图和资源分配图。执行则是指按照设计好的流程图和资源分配图，实际进行生产。跟踪是指对生产过程进行实时监控，以便及时发现问题并进行调整。最后，控制是指对整个生产过程进行优化和调整，以满足生产要求。
总体来说，GB/T32854.3-2020将自动化系统与集成制造系统先进控制与优化软件集成的活动模型和工作流进行了规范化，为企业提供了更加高效、智能、可靠的生产管理和控制方式。只有在规范的基础上，企业才能更好地利用自动化系统和集成制造系统的优势，提高生产效率和质量，促进企业的可持续发展。
