网络化制造系统集成模型

网络化制造系统集成模型

国家标准 GB/T25488一2010 网络化制造系统集成模型 Integratedmdelfornetworkedmanufaeturingsystem 2010-12-01发布 2011-05-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准

GB/T25488一2010 目 次 前言 引言 范围 术语和定义 网络化制造系统集成模型参考体系 网络化制造系统集成元模型 附录A资料性附录网络化制造系统集成模型的使用 16 附录B(资料性附录网络化制造系统集成模型建模方法 附录c资料性附录) 企业网络化制造系统参考模型 19 参考文献 25

GB/T25488一2010 前 言 本标准的附录A,附录B和附录C均为资料性附录 本标准由全国工业机械联合会提出 本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SsAC/TC159)归口 本标准主要起草单位:北京机械工业自动化研究所清华大学 本标准主要起草人:黄双喜、范玉顺、黎晓东、刘颖、陈天华 本标准是首次制订
GB/T25488一2010 引 言 系统集成是网络化制造的基础和关键,系统集成模型是实现系统集成的有力工具和依据 本标准针对我国制造企业信息化的特点,规范了网络化制造系统集成的相关术语，给出了网络化制 造系统集成模型的体系结构,定义了网络化制造系统集成元模型,明确了网络化制造系统的集成要素， 并给出了网络化制造系统各集成要素的对象模型以及对象之间的关联关系 本标准的制定可以为我国企业实施网络化制造系统提供参考指南,使企业明确网络化制造系统的 集成对象和集成关系,指导网络化制造系统的设计与开发 《网络化制造系统集成模型》是推荐性标准,作为企业实施网络化制造工程时的指导性文件
GB/T25488一2010 网络化制造系统集成模型 范围 本标准为企业建立网络化制造系统集成模型提供参考指南 本标准给出了网络化制造系统集成模 型的体系结构,定义了网络化制造系统集成元模型,明确了网络化制造系统的集成要素,并给出了网络 化制造系统各集成要素的对象模型以及对象之间的关联关系 本标准适用于企业、网络化制造咨询服务单位以及提供网络化制造技术支持的单位 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准 网络化制造netwuk.edmanufaeturing 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 2.2 sem 网络化制造系统networkedmanufaeturinr ngsy 企业在网络化制造模式的指导思想,相关理论和方法的指导下,在网络化制造集成平台和软件工具 的支持下,结合企业具体的业务需求,设计实施的基于网络的制造系统 2.3 模型model 为回答所研究的问题和表达真实事物的特定方面而采用各种形式(包括数学、物理符号、图形或文 字描述等)的、实际事物的抽象表达法 注:模型可用于描述企业活动或企业生命周期的不同阶段 [GB/T18757一2008,定义3.16 2 系统模型systemmodel 关于系统的功能以及系统行为的表示方法 注，系统模型用于改进系统的性能,识别基本的要素并将其分解到需要的程度 它也规定了这些要素对信息、资源 和组织方面的需求,以及提供定义系统所要的信息 2.5 系统集成模型integratedsystemmode 表示系统组成要素及各组成要素之间关联和引用关系的模型 系统集成模型用来控制系统各要素 作为一个统一的整体运行 2.6 体系结构arehiteeture 系统(不论物理的或概念的对象或实体)中各部分的基本配置和连接的描述(模型) 注，针对系统集成,有且只有两种体系结构,它们是 a》系统体系结构(有时又称为“第1类”体系结构)涉及系统的设计 例如整个企业集成系统中的计算机控制系 统部分; b 企业参考项目(有时称为“第2类”体系结构)涉及诸如企业集成或其他企业项目的开发与实施的组织 [GB/T18757一2008,定义3.2]
GB/T25488一2010 2.7 企业enterprise 共同承担确定使命、目标和目的,以提供产品或服务等输出的一个或多个组织 注:该术语包括诸如广义企业、虚拟企业等相关概念 GB/T18757一2008,定义3.6 2.8 系统system 为达到一个或多个规定目的而组织起来的,相互作用的元素的组合体 注1;一个系统可被认为是一个产品或它提供的服务 注2实际上,对系统含义的介绍通常通过使用一个联合名词来阐明,如飞行器系统 或者,单词“系统”可简单地由 上下文相关的同义词来替代,如飞行器,虽然这可能使系统的观点不太明显 [GB/T220322008,定义4.17] 信息 iinformation 数据、文字和消息等所包含的内容和意义 [GB/T15312一2008,定义3.26] 2.10 生命周期lifeeyele 系统走完其全部生命历程所经历的一般阶段和步骤的有限集 [GB/T18757一2008,定义3.11] 2.11 组织organization" 企业的结构和企业中责任与权力的分配， [GB/T18757一2008,定义3.17刀 2.12 资源 reS0urce 在执行企业活动和/或经营过程中提供所需的部分或全部能力的企业实体 CGB/T187572008,定义3.18 过程 pr0ceSS 涉及各种企业实体的一套结构化的活动,是为特定的目的设计和组织的 [[GB/T19114.1一2003,定义3.6.29] 阶段stage 系统生命周期中以某特定条件、事件或现象的发生为特征的时间段 2.15 参考体系结构refereneearehiteeture -套方法和框架,它通过结构化的方法论、规范化的操作和支持工具来指导企业集成系统的设计和 实现 2.16 功能 functionS 为实现某种制造目的的若干活动的分组 [GB/T16980.1一1997,定义2.2.3]
GB/T25488一2010 网络化制造系统集成模型参考体系 基本框架 网络化制造系统集成模型参考体系从不同角度对网络化制造系统进行描述,规定了网络化制造系 统建模的阶段、内容、任务和模型构件的基本框架,为网络化制造系统的开发和实施提供理论指导和规 范化的标准 网络化制造系统集成模型参考体系由视图模型维、生命周期维和通用性层次维组成一个三维的立 方体结构 这三个维度分别描述网络化制造系统所涉及的不同视图、不同阶段和不同建模构件的通用 程度 网络化制造系统集成模型参考体系结构图见图1 资源视图 组织视图 信息视图 功能视图 过程视图 需求分析 系统设计 系统实施 系统维护 通用层部分通用层专用层 图1网络化制造系统集成模型参考体系结构 3.2视图模型维 网络化制造系统集成模型由五个视图组成;过程视图、功能视图、信息视图、组织视图、资源视图 功能视图描述网络化制造系统的各种功能,包括网络化制造系统各种职能性活动以及网络化 制造系统各组成要素的关系:; b 资源视图;描述网络化制造系统资源的分类、构成、结构、资源之间联系及资源与其他企业视 图元素(如组织、过程)之间的联系; e组织视图;描述网络化制造系统的组织结构,也包括与过程,资源等企业要素之间的关系; 过程视图描述网络化制造系统业务过程与活动,以及完成该过程需要的组织、资源等的情况 d) 信息视图;描述网络化制造系统的信息结构和流动关系 3. 3 生命周期维 网络化制造系统生命周期维定义了网络化制造系统需求分析,系统设计,系统实施和运行维护四个 阶段 需求分析阶段:;确定网络化制造系统需求,建立需求分析模型,并进行优化 所建立的需求分 a 析模型主要说明网络化制造系统要实现的目标,以及系统为完成该目标而必须具有的功能及 所采用的业务流程; 系统设计阶段:在需求分析阶段所建立的模型基础上,逐步建立网络化制造系统设计模型,所 得到的设计模型独立于具体实施语言和实施方式 它们是在企业需求的基础上,采用了可行 的信息和制造技术方法,并优化了网络化制造系统业务过程的可实施模型 系统实施阶段;在设计模型的基础上,通过定义具体的操作者、执行器、,资源实体、组织单元、应 用软件,形成网络化制造系统的实施模型 所得到的实施模型在给定的软件,硬件和网络环境
GB/T25488一2010 下,按照系统规划的实施步骤逐步投人运行; 运行维护阶段;对于投人运行的网络化制造系统进行运行维护,实现对网络化制造系统运行 的有效管理和监控,并通过维护工具对运行过程中不断提出的新的需求进行记录和管理,所 积累的需求作为下一个生命周期的输人 通用性层次维 通用性层次维面向建立通用的网络化制造系统模型,构建不同建模阶段、不同建模视图的基本构 件,建立基本构件模型库,并以不同行业为背景建立网络化制造系统参考模型,从而形成特定的网络化 制造系统模型 这个过程采用由粗到精、由浅到深、由特殊到一般的建立方法,包括通用层,部分通用层 和专用层三个层次 通用层;是网络化制造系统模型的基础,描述了网络化制造系统的基本构成成分,通用层描述 通用层主要由建模元件、约束,规则、术语,服务和协议等 的内容广泛地适用于各类企业 组成 部分通用层是一 -行业的部分通用模型 部分通用模型包括了针对不同工业类 b 一组适应于某一 型,如汽车,航空,航天,电子等的典型结构 而针对工业类型的部分通用模型还可按照企业 的规模和类别继续划分 专用层;适用于一个的特定网络化制造系统,在这一层通过具体的制造单元和信息单元描述特 定的网络化制造企业 网络化制造系统集成元模型 网络化制造系统集成元模型采用面向对象方法描述网络化制造系统的组成要素以及各组成要素之 间的关联与引用关系 网络化制造系统集成元模型遵循MOF1.4规范(MetaobjectFacility元对象机 制) 网络化制造系统集成元模型以过程对象为核心,对网络化制造系统中的对象类及对象之间的关联 关系进行组织 类(Class) CIMFlowElement 是CIMFlow元模型的公共基类 ModelElement b 是所有描述与业务相关元素的父类,抽象类 1 SuperClasses CIMFlowElement Attributes D;string/类对象的标识 Name;:string/类对象的名称; eseription;string/类对象的描述; Author;string/模型的创建者; reatedDate:date/模型的创建日期; Modifiedl Date;date/模型的修改日期 Version:String/版本号 ModelLbrary 用于组织和整理企业模型的类 1 rrClasses Supert ModelElement Attributes
GB/T25488一2010 3) Operations LookupModel(CstringModelName);查找模型库中指定名字的模型,如果找到则返 回该模型的ID,如果没有找到则产生“ModelNotFound”异常; -ModelCopyTo():将模型复制到另外一个位置，如果复制成功则返回 “ModelCopySuccess”,如果不成功则返回“ModelCopyFailed”异常; ModelMerge();将两个模型合并成为一个模型,如果合并成功,则返回新的模型的 ID;如果没有则产生“ModelMergeFailed”异常 ContainedElements ModelLibrary/ModelLibrary可以包含自身; y类可以包含和管理不同的企业模型 Model/ModelLibrary 5 Constraints 只能包含ModelLibrary,Model d Model 表示一个完整的业务模型 SuperClasses 父类为;ModelElement 2 Attributes 3 Operations -l.ookUpElement(Elenmentelementname);根据给定元素的名称查到相应的元素的 信息,如果找到则返回该元素的ID,如果找不到则返回“ElementNotFound”异常; lokUpElaemsaByType(Tyetypeams);根据给定的元素类型的名称找出该类型 的元素的列表,如果找到则返回该元素的列表,否则返回“TypeElementNotFound” 异常; LookUpElementType(O);返回当前系统的元素类型 如果成功则返回元素的类型列 表,如果不成功则返回“ElementTypeL.ookUpFailed”异常; NamelsValid(G. ContainedElenments 4！ Model类包含如下元素: ProcessSubtypes/过程模型 PartieipantSubtypes/资源组织模型" Business(ObjeetSubtypes/业务对象; FunetionUnit/功能单元 RelationshipSubtypes/关系; iewSubtypes/视图 ExternalAttributes/外部属性 Pr rocess 是所有用来表示业务过程元素的基类,抽象类 1SuperClasses 父类为:ModelIElement 2Attributes 3 Operations SaveData():/保存过程元素的数据,如果成功则返回“True”,如果失败则返回 “DataSaveFailed”异常;
GB/T25488一2010 Readata(():/读取过程元素的数据,如果成功则返回相应的数据;如果失败,则返回“Da taReadFailed”异常 BusinessProcess 表示一个完整的业务过程模型 SuperClasses Proces s,Model,多继承关系 Atrributes Level:/对其他过程的开放权限 AcceSsl OperationS ContainedElements Aetivity Sdbtypes:/活动类型; /活动组,概念同子过程; ActivitySet Iransition://活动之间的变迁; ;过程的输人/输出形参 FormalParameter 5 References DataFields:/来源于过程与业务对象中数据的关联,表示过程中处理的数据; BusinessConstraints;/来源于过程与业务对象中业务规则的关联,表示对于过程的 约束(如deadline). Activity g 构成过程的节点,是所有活动的基类,抽象类 1 SuperClasses Process 2 Atrributes JoinType:/AND/XOR人口连接弧间的逻辑关系; SplitType://AND/xOR出口连接弧间的逻辑关系; ProelD;/活动所在的过程ID: Type;/活动的类型;人工活动,自动应用,子过程等; ParentlD;/活动的父活动D 3 References SplitTransitions;来源于连接弧与活动的From关系,此集合有顺序; JoinTransitions;/来源于连接弧与活动的To关系,此集合有顺序; StarCondition:/活动的开始条件; EndCondition;/活动的结束条件; RelatedData;/活动的关联数据 h mplementation 表示执行性活动 1 efCase Super Activity 2 References Participants:/来源于执行性活动与组织资源对象的关联,表示活动的执行者和支持 资源; Business sConstraints:/来源于执行性活动与业务对象中业务规则的关联,表示对于 活动的约束(如deadline);
GB/T25488一2010 Simulationlnfos:/来源于执行性活动与仿真信息对象的关联,表示活动用于仿真的 属性(如EstimateTime). Route 路由型活动 SuperClass Hmplementation 2 Attributes Type:/Start/End/Dum mmy即开始节点/结束节点/空活动; InpuData:/路由型话动的输人数据; OutData:/路由型活动的输出数据 3 Constraints -个开始节点和一个结束节点 包含Route的Container有且仅有一 i BlockActivity 一个活动集,即子过程 活动块,包含 1 SuperClasses Activity 2 ContainedElements Activitysubtypes;/活动类型 AetivitySet;活动组,概念同子过程 Transition:/活动之间的变迁 FormalParameter://过程的输人/输出形参 3 References ActivitySet:/来源于与活动集的包含关系 subFlow k 调用活动,调用其他的一个BusinessProcess来执行该活动,概念同引用过程 1 SuperClasses Implementation Attributes Execution:/AsYNCHR/SYNCHR表示执行时本过程和被调用过程的同步异步模式 ContainedElements ActualIParameter:/传给被调用过程的实参 References SubProcess;/来源于与被调用过程的调用关联 Application 自动应用,调用资源中的某个自动应用系统来执行该活动 SuperClasses lmplementation ContainedEle lements arameter:/传给被调用应用的实参 ActualP References Application:/来源于与组织资源对象中应用系统的调用关联 Transition m 活动间的连接弧,表示活动流
GB/T25488一2010 rClasses Supe Process Attributes Type:/关联的类型 3 ContainedElements Condittion:/弧上包含的条件 References Activity:/与转移关联的活动 Condition n 用于表示使能活动间连接弧的条件 SuperClasses Process 2 Attributes Type:Condition/OtherWise/Exception/DefaultException Content Participant 组织资源抽象类,是组织资源的基类,其余有关组织资源的类均直接或间接继承于此类 1 SuperClasses:ModelElement 2)ContainedElements 3 Attributes: Available_status;Bool/描述资源可用状态; Available_time_slot;Tinme/描述资源可用时间片段; nput;DataType:/描述资源输人; Onput:DataType/描述资源输出 References: Prineipal;Human/描述资源负责人; RelatedFiles;Bussiness(Object/描述描述资源的相关文件 Operations: ChangePrineipal()/修改资源负责人 ChangeRelatedFiles(/修改资源的相关文件 p ResourceSet 资源组合类,完成关于资源组合的设置 SuperClasses Participant 2 References: ContainedResouree;Partieipant/描述资源组合包括的资源实体; ContainedResourceType:;Partieipant/描述资源组合包括的资源型; ContainedResourceSet:Participant/描述资源组合包括的资源组合 3 Operations: CreateRes cesourceeSet)/创建新的资源组合; DeleteResourceSet()/删除资源组合; hhangeResources Set()/改变资源组合 < Resource" q ype
GB/T25488一2010 资源型类,完成关于资源型的设置 1 SuperClassesParticipant; ContainedElements 21 Attributes 3 References: ContainedResource;Participant nt/描述资源型包括的资源实体; inedResoureeType:Parieipant/描述资源型包括的资源型; COntalr ContainedResourceSet:Partieipant/描述资源型包括的资源组合 5 Operations: CreateResoureeType()/创建新的资源型; DeleteResoureeType()/删除资源型; ChangeResoureeType()/改变资源型 Resource 资源实体类 1SuperClasses: Participant 2)Attributes: -Standard_cost:Cost/描述资源实体的标准费用 Fix_cost:Cost/描述资源实体的固定费用; cost:Cost/描述资源实体的超时费用 O)ver_time Max_Over_time;Tinme/描述资源实体的最大超时 Schedule:Time/描述资源实体的日程表; Privority;lInteger/描述资源实体的优先级 3 Operations: AddResource()/创建新的资源实体; DeleteResourcee()/删除资源实体; ChangeResource()/改变资源实体 Link 资源连接类,完成资源之间的连接 1 SuperClasses: Partieipant References: -lnputPartieipant;Partieipant/表示输人的资源; OuputPartieipant;Partieipant/表示输出的资源 3 Constraints: lnpuPan 'artieipant和OutPartieipant表示的资源的Output和Input,必须匹配 Unit Organization 组织部门类 SuperClasses ModelElement 2 Attributes: Contact;String/表示部门联系方式 3 References
GB/T25488一2010 Principal:Human/表示部门负责人 -L.ocation;L.oeation/表示部门位置 Operations: -AddUnit(/创建新的部门; -DeleteUnit(/删除部门; ChangeUnit()/改变部门属性 Position u 职位类,是各种具体职位的基类 1 SuperClat asseS ModelElement 2 Attributes: Count:lnteger//职位个数; Mhanag(e_field.string/管理范围 3 Operations: AddUnit()/创建新的职位; DeleteUnit()/删除职位; ChangeUnit()/改变职位属性 v Role 角色类 1 SuperClasses: ModelElement 2 Attributes: Count:lnteger/角色个数 3 Operations: AddRole()/创建新的角色; DeleteRole)/删除角色 ChangeRole()/改变角色属性 w Human 人员类 SuperClasses 1 Resource Attributes: lnformation;String/人员信息(包括姓名,年龄、工作证号码,性别、身份证号码、国 籍、学历、学位、毕业时间,参加工作时间、工龄等) Contaet:String/联系信息包括(住址,办公地址、家庭电话、办公电话、移动电话等 References: -Role;ModelElement/人员角色 Po 'osition:ModelElement/人员职位 Operations: Changelnformation()/改变人员信息; ChangComtacto/改变人员联系信息; ChangeRole()/改变人员角色; ChangePosittion()/改变人员职位 10
GB/T25488一2010 Constraints Equipment 机器设备类,继承于资源类 1 SuperClasses: Resource Attributes" nformation:String/机器设备信息包括单价、型号,购人日期、使用年龄、性能参 数、保修期、制造厂商、,来源、数量等); Physicalcharacters/机器设备物理信息(比如温度、湿度、处理速度等) 3 References: n/表示机器设备位置 I.ocationl.ocation Operations: Changelnformation()/改变机器设备信息; AddPhysicalCharacters()/添加机器设备物理信息; )/删除机器设备物理信息 -DeletePhysicalCharacters Cost y 成本类,反映各种成本 1 SuperClasses 2 Attributes: Amount:Double/成本数额; Unit:String//成本单位 4.2关联关系(Assoeiation) 定义具体的类,模型元素之间的关联关系 a)RelatedData 用来表达业务过程执行所需的业务对象的数据和业务规则 Requiremene Class BusinessProcess Multiplieity 0ormore Data: Class RelatedData Muluiplieity 0ormore 心 b IransitionTo 用来描述变迁连接的元素,从变迁到活动的关联 start Class Transition Multiplieity 0ormore End 11
GB/T25488一2010 Aetivity Clas Multiplieity TransitionFrom" 用来描述变迁连接的元素,从活动到变迁的关联 Start Aetivwity Class Multiplieity End Class Transition Multiplicity 0ormore d)ImplementationRequirements 表示执行性活动所需其他部分的资源支持,包括组织、设备、业务对象等 lmplementation: Implementation Class Multiplicity 0ormore Execution: Class Execution Multiplicity 0or1 e) Supportlmplementation 其他部分的资源支持执行性活动的运行 Partieipant: Class Implementation Multiplieity 0ormore Execution: Executionm Class Multiplieity 0or1 Owns 用来表达组织部门中所拥有的角色、人员、职位 Start Class Unit Organization Multiplieity 1ormore End Class Role,Position,Pa1 articipant Multiplieity ormore 12
GB/T25488一2010 Co g ompose 用来表达资源组合和资源组合、资源型,资源实体之间的包含关系 Start Class ResourceSet Multiplieity ormore End Class ResourceSet,Resource Resource reTye. Multiplicity OrmOre h Typeof 用来表达资源型和资源组合,资源型、资源实体之间的分类种属关系 Start Class ResourceType Multiplicity 0or1 nd Class ResourceSet,ResourceType,Resource Multiplicity ormore i Linkin 用来表达participant和link之间的输人关系 Start Class Partieipant Multiplicity End Link lass Multiplieity j Iinkout 用来表达participant和link之间的输出关系 Start Link Class Multiplieity End Class Partiadipant Multiplieity 13
GB/T25488一2010 附 录A 资料性附录 网络化制造系统集成模型的使用 A.1网络化制造系统集成模型的作用和意义 网络化制造系统集成模型是经过抽象得到的网络化制造系统组成要素及各组成要素之间关联和引 用关系的描述,它是实施网络化制造与实现网络化制造系统集成的基础 网络化制造系统集成模型的 作用主要表现在以下几个方面 系统集成模型可以提供一个公共一致的、规范的网络化制造系统的表达和描述 集成模型为 网络化制造应用实施中的所有人员提供一个公共的表达,可以使规划和决策人员可以站在同 个理解层面上讨论网络化制造的开展和实施,同时也为网络化制造系统或部件的设计提供 个公共的模型规范,避免在每个信息系统设计时都直接去抽取需要的数据,减少由于这种工 作方式带来的不同信息系统数据的不一致问题 建模和基于模型的分析是实施网络化制造工作的人手点和建立有效实施途径的基础 实施 网络化制造,首先必须要明确目的和范围,明确网络化制造希望达到的业务目标,需要与哪些 业务伙伴建立合作关系,那些流程环节需要协作等问题 因此网络化制造实施的第一步应该 是需求诊断 建模是有效准确地进行需求诊断和分析的必要基础,通过模型来总结概括企业 个具体准确的需求基础上 通过建模过程以及基于模型 的现状,使网络化制造工作建立在 的诊断来辅助发现网络化制造中需要解决的瓶颈问题和实现企业战略目标的业务需求,指明 网络化制造需要解决的企业实际问题,为企业决策提供科学的支持 建模可以对网络化制造系统规划方案进行预评价 网络化制造工程是一项系统工程,会牵涉 到企业内/外的过程、组织、人员、资源等方面 在需求诊断之后,要进行网络化制造系统规划 对网络化制造系统方案进行选择和论证 建模可以用于建立网络化制造系统的改进模型(To Be),并基于对改进模型的分析来评价改进的效果以及对整个企业的影响 网络化制造实施过 程也是一种改进过程,建模可以描述按照某种规划方案布置了系统后的企业业务运行模型,通 过对该模型的仿真分析,并与企业现状模型进行比较,评价这个系统规划方案的效果以及需要 付出的代价 通过对多种不同方案的比较分析,可以选择一种相对优异的系统规划方案 基于模型的网络化制造系统运行可以导航和监控各信息系统之间及信息系统与外界的交互 面向执行的网络化制造系统集成模型可以准确地描述贯穿网络化制造所有信息系统的业务 过程,以及过程执行中传递的信息,并且可以定义信息系统交互过程中出现的异常情况的处 理过程 在网络化制造工程进人实施阶段后,模型可以对集成的信息系统运行的导航和监控 起到支持作用 由此可以看出,网络化制造系统集成模型是应用和实施网络化制造工程的重要内容 在网络化制 造系统实施方案的每个部分中都会包含集成建模、模型管理、模型操作、模型标准、模型评价、模型转换、 参考模型等相应的内容和工具 A.2网络化制造系统集成模型的使用过程 网络化制造系统集成模型描述了网络化制造系统的功能结构、特性和运行方式 模型驱动的网络 化制造系统应用与实施目的在于更加深人地分析和描述网络化制造系统的本质特征,并基于所建立的 系统集成模型进行网络化制造系统的设计实施、系统改进和优化运行 在网络化制造系统实施的不同阶段,其工作内容、工作方式、系统组成均有不同,不同的阶段对集成 14
GB/T25488一2010 模型的广度、深度和粒度要求都是不同的,各阶段需要采用哪些模型视图、各模型视图采用什么样的描 述方法也都会有所不同,所以,在网络化制造系统的实施过程中,需要什么样的集成模型,这些模型如何 支持网络化制造系统的实施也在不断变化和演进 网络化制造系统实施的生命周期可以分成需求分析阶段,系统设计阶段,系统实施阶段和运行维护 阶段 下面分别介绍这四个阶段对集成模型的要求和应用情况 需求分析阶段主要完成网络化制造系统业务调查、信息技术/系统策略的确定与分析,并在完成业 务调查及建立网络化制造系统现状模型的基础上,结合用户需求,针对缺点和瓶颈提出优化需求以及优 化目标 在这一阶段通过对用户需求的抽象形成需求分析模型以作为下一个阶段的输人 所建立的需 求分析模型应该包含有较高层次上的业务分析、资源分配、组织结构、产品结构等信息 最后还需要确 定网络化制造系统的总体目标和评价标准 在确定了网络化制造系统的需求之后,系统设计阶段则主要完成系统目标模型的确定和网络化制 造系统集成框架建立 从未来的信息系统相关的业务模型中抽取出功能模型和信息模型,用它们来设 计和构造信息系统 功能模型描述系统功能的划分和逐级分解,每一个功能单元对应信息系统的一个 信息模型描述信息系统需要 功能模块,功能模型是对业务过程模型中过程和活动所实现功能的归纳 使用到的数据结构和数据之间的关系,为建立信息系统数据库进行概念建模和物理建模,信息模型中的 内容也来源于需求分析阶段建立的业务核心模型 系统实施阶段主要完成网络化制造系统的信息系统构建,将网络化制造系统集成框架物化为实现 网络化制造系统集成化运作的协同信息系统 阶段实现了集成模型从设计模型向可执行模型的转 化 在设计模型的基础上,通过定义具体的操作者、执行器、资源实体、组织单元、应用软件等,形成系统 的实施模型 ,将所得到的实施模型按照系统规划的实施步骤逐步投人 运行 具体的工作包括将经过优化后得到的过程模型进行实例化为业务流程中需要使用的人员、资 源、产品指派实际的对象,建立信息的物理数据库供实际业务系统使用 运行维护阶段则主要完成对投人运行的网络化制造系统的运行维护,通过文档管理、版本控制等方 法实现对于运行系统的有效管理和监控,并通过集成需求管理软件工具来对运行过程中网络化制造系 统不断提出的新的需求进行记录和管理,所积累的需求和文档是下一个生命周期的输人 网络化制造系统的优化是一个持续的过程，一个系统实施后在运行维护阶段搜集的问题和需求又 会启动一个新的生命周期 所以整个集成模型演进构成一个闭环,每个阶段的结果(输出)是下一个阶 段的输人,上一个生命周期的运行维护阶段得到的结果(输出)是下一个生命周期需求分析阶段的输人 这个不断循环的生命周期以螺旋式上升的形式实现网络化制造系统相关状态及行为的改进与扩展 15
GB/T25488一2010 B 附 录 资料性附录 网络化制造系统集成模型建模方法 网络化制造系统是在不断变化的全球市场环境中形成的跨企业的动态组织,网络化制造系统的建 立需要在很短的时间内快速组成,需要有一套专门的网络化制造系统建模方法体系和建模方法论为网 络化制造系统的组织与运营提供全过程的指导与参照 B.1网络化制造系统建模方法体系 网络化制造系统建模方法体系包括多视图模型、参考模型库、模型管理体系、外部接口和集成化计 算机支撑环境5部分内容 程视图 S 过程参考模型 机械 功能视图 功能参考模型 电子 多视图模型 信息视图 信息参考模型 化工 资源视图 资x参考模型 商业 组织视图 组织参考模型 参考模型库 质量管理 语法正确性 模型构件管理 模型一致性 对象封装管理 模型管理体系 模型完备性 数据存储管理 文档完备性 可视化工具 RRS性能 化 模型分析 可行性分析 模型输出/导 风险利益分析 模型查询工具 绩捷性分析 语法语义定义 价值分析 ROsE 代码生成工具 计算机建模工具 ARIs 逆向工程工具 VISIO 计算机仿真工具 PDM接口 群体决策支持体系 ERP接口 外部接口 计算机集成软件平台 集成化计算机 ntranetlnterme网络 支撑环境 人机协同接口 图B.1网络化制造系统建模方法体系 a 多视图模型 网络化制造系统集成模型应从多个侧面措述网络化制造系统 网络化制造系统集成模型包含网络 16
GB/T25488一2010 化制造系统的过程、功能、信息、资源与组织五个视图 以过程视图为中心来控制其它视图,面向过程来 定义所需的功能,资源组织和信息 过程视图将引用组织视图和资源视图中定义的属性 模型采用面向对象的分析和设计方法以及UML表达方法,具有统一性,可重用性、可扩充性和易 维护性 参考模型库 b 网络化制造系统参考模型库是提高网络化制造系统建模效率的有效方法 应建立基本构件模型 库,并以不同的行业为背景分别建立网络化制造系统参考模型库 模型管理体系 c 模型管理体系包括质量管理、可视化工具模型分析、模型输出/导人,模型查询工具,语法语义定 义、代码生成工具和逆向工程工具几部分 质量管理对模型的语法正确性、一致性、完备性,可重构/重 用/扩充性能和文档完备性进行检测和评价;可视化工具将评价结果以图形或图表的形式输出;模型分 析对模型进行可行性分析、敏捷性分析、风险利益分析及价值分析;模型输出/导人功能实现模型间的转 换;模型查询工具可为参考模型的查询提供方便;语法语义定义通过扩展UML以支持网络化制造系统 特殊需求;代码生成工具和逆向工程工具实现了模型到信息系统开发阶段代码框架的无损转换,并维护 开发的信息系统与模型的一致性 d)外部接口 定义和开发专用接口实现模型与外部系统的无缝连接 包括外部的ERP系统和DM系统等 e)集成化计算机支撑环境 网络化制造系统建模需要采用集成化的计算机环境来予以支持 集成化的计算机支撑环境包括计 算机建模与仿真工具、群体决策支持体系,计算机集成软件平台,Intranet/Internet网络系统和人机协 同接口等 B.2网络化制造系统建模过程 网络化制造系统建模过程包括建模准备、需求定义、设计说明、实施描述和运行维护五个阶段 各 阶段要完成的工作内容如下: a)建模准备阶段 1) 步骤1;对产品的核心过程进行业务调查,现状分析,获取市场和用户需求 步骤2:建立网络化制造系统建模的集成化计算机支撑环境,选择合适的建模工具,满足 2) 异构环境下分布式建模的需求 3 步骤3;根据网络化制造系统的实际情况利用模型查询工具寻找参考模型库内相应行业 内的参考模型,对合适的参考模型进行适应性修改 否则,创建全新的模型 b需求定义阶段 1 步骤1;在获取需求并进行过程分析后,根据分析的结果抽取过程,用活动图或顺序图、合 作图建立起过程模型 2 步骤2;根据过程完成的功能,采用用例图来建立功能模型 用例图中包含角色、用例和 用例间的关系,每个用例表达一个功能实体 步骤3;针对每个用例,编写用例说明来描述功能内部活动的业务流程,主要用领域语言 3 描述需求 步骤4:如果用例内部存在并发行为或者流程比较复杂,建立该用例的活动图来辅助说明 用例 5 步骤5;根据功能模型中的角色确定组织模型,该阶段主要描述组织的需求 6 步骤6;根据过程、功能和组织模型中涉及的信息和资源建立起资源模型和信息模型,主 要表达产品的资源需求和信息需求等 17
GB/T25488一2010 设计说明阶段 步骤1:将需求定义层模型按企业功能分解为相对独立的子模型,采用模型输出功能将子 模型分发给各合作企业 盟主企业负责本企业内部的建模和维护各伙伴企业子模型相互 联系的部分 步骤2;各企业根据子模型进行建模,并定期或不定期地更新盟主企业保留的模型关联部 分,保持同盟主企业相关部分版本的一致性 -过程模型;设计说明阶段的过程模型是对需求定义阶段的过程模型进行分解和设计 随着过程的细化其所涉及的资源、组织和信息也越来越具体 过程分解的粒度要满 足“职责可述性”,即在虚拟企业过程中,大量活动的结果是完成了某种功能,起了某 种作用,造成了某种影响等 为建立适合虚拟企业的过程模型,可能会引起伙伴企业 过程重组,在这一阶段是动态联盟与伙伴企业互相设计,互相满足的过程,伙伴企业 提供过程重组方案给动态联盟,以实现优化过程设计 根据分解的粒度,过程模型采 用活动图、顺序图和合作图表示 -功能模型;设计说明阶段的功能模型是在需求定义层功能模型的基础上对其进行分 解和设计,并对分解的各功能实体进行描述 每个功能实体需要一个或多个过程来 实现 根据集成的需要,可用包图对功能实体进行划分而形成功能子系统 信息模型,信息模型是从信息集成的角度,对产品实现所需求的信息及其传递与交换 关系进行详细的设计与描述 在设计说明阶段,信息实体的粒度视其他视图分解的 粒度而定 信息模型可采用多种模型图表达,但一般以类图为主 -资源模型;资源模型对需求定义阶段资源模型进行分解和设计 根据资源的类型建 立资源分类树,根据资源的地理分布建立资源池 -组织模型;设计说明阶段的组织视图是对需求定义层组织视图的分解和设计 用来 描述组成动态联盟的人员组织结构及其相互联系 组织模型的设计可能会引起伙伴 企业的组织重组,有效的组织重组可降低过程集成的难度 3)步骤3;各伙伴企业完成子模型设计后,盟主企业采用模型导人功能将子模型引人 4步骤4;对子模型进行联接优化,建立总的模型一览图,检查模型的正确性、完备性和一 致性 d)实施描述阶段 步骤1;过程模型应描述到基本操作,建立其详细的顺序图或合作图 功能模型、资源模 1 型、信息模型应描述到原子级实体对象,并将对象类分配到相应的构件图中以支持动态 连接库和执行代码的生成 信息模型直接转化为可映射为各种数据库的中间文件 步骤2;根据网络化制造系统分布性和动态性特点,对其软件、硬件和运行环境进行部署 建立配置图 33 步骤3;模型仿真及实例化 将网络化制造系统模型实例化,对其信息流、物流、价值流进行 仿真优化,根据需要进行可行性、风险利益分析、敏捷性分析和价值分析,建立价值链视图 运行维护阶段 e 1 步骤1;文档管理和版本控制,可借助相应的文档管理和版本控制软件来进行 2)步骤2;从模型构件、对象和数据层对模型可重构/重用/扩充性能进行评价,抽取通用部 分丰富参考模型库 3 步骤3;选择需要生成的面向对象语言,利用代码生成工具生成支持信息系统开发的代码 框架 选择需要生成的数据库类型,利用代码生成工具生成支持信息系统开发的数据库 根据开发中的变动利用逆向工程工具更新原模型 步骤4;定义并开发模型与外部系统的接口,完成模型与PDMERP等系统的无缝连接 18
GB/T25488一2010 c 附 录 资料性附录 企业网络化制造系统参考模型 C.1企业网络化制造系统总体结构 企业网络化制造系统是在计算机网络(Internet/Intranet,因特网/企业内部网)和数据库的支撑下 有效集成各种制造资源和科技资源等,所形成的以企业内部网络化制造为基础,以网络化协同产品开 发、供应链管理和电子商务等为拓展的一种网络化集成制造系统 企业网络化制造系统的总体结构如 图C.1所示 面向企业外部的网络化制造系统 虚拟研究所及网络化网络化敏捷供应 网络化设备资源共享 电子商务分系统 协同产品开发分系统 链管理分系统 及制透协作分系统 企业内部网络化制造系统 工程设计 管理信息 质量保证 制透自动化 办公自动化 分系统 分系统 分系统 分系统 分系统 (EDS) (MIs QAs (MAs oA 数据库管理支撑分系统(DBs) 企业标准化分系统 计算机网络环境支撑分系统(NES(Inmkermet/lntranet/Extranet、区域宽带网)、 信息安全管理与控制分系统(ISMc) 计算机网络环境和数据库支撑系统 企业网络化制造总体结构 图C.1 企业网络化制造系统包括计算机网络环境和数据库支撑,企业内部网络化制造,面向企业外部的刚 络化制造等三个层面 计算机网络环境和数据库支撑是企业网络化制造系统支撑层,包括计算机网络环境分系统(NEs) 信息安全管理与控制分系统(ISMC)、数据库管理分系统(DBS)和企业标准化分系统等支撑分系统 企业内部网络化制造是基于Intranet(企业内部网)的企业网络化制造系统核心层,包括工程设计 分系统(EDS)、管理信息分系统(MIS),质量保证分系统(QAs),制造自动化分系统(MAS)和办公自动 化分系统(OA)等实现企业内部信息化功能分系统 面向企业外部的网络化制造系统是基于lnternet的企业网络化制造系统拓展层,包括网络化协同 产品开发、网络化敏捷供应链管理、电子商务、网络化设备资源共享及制造协作等实现企业与外部环境 之间信息交互和网络化协同的各功能分系统 C.2企业网络化制造系统功能参考模型 企业网络化制造系统功能模型描述了系统的功能构成方案 企业网络化制造系统的参考功能模型 如图C.2所示 19
GB/T25488一2010 成拟研究所及网络化 网络化纸捷供应 其他网络化 电子商务分系统 协同产隔开发分系线统 制地分系绕 链管理分系统 设 如网络化设备 资源共享及制 造协作分系绕 企业内部网络化制造系统 工程设计 质量保证 制造自动化 办公自动化 管理信息 分系统 分系统 分系统 分系统 其他分系统 分系统 (EDS OA (MIS (QAS MAS 报系统 质体系 综合信息管理 CAD MES 信总发布 销售管理 车间控 CAPp 质量检测 生产管理 CAE 流程竹理 分析控 设备控倒 档案管理 库存管理 物流控制 CAM 质量成本 PDM 财务管理 数据库管理系统(DBMS) ntermet/intranet/Extranet、区域宽带网 企业网络化制造系统参考功能模型 图C.2 企业内部网络化制造系统 a 企业内部网络化制造系统主要包括以下分系统;工程设计分系统(如以PDM!为核心的cAD CAPP/CAE/CAM等,管理信息分系统(如以ERP为核心的一系列功能子系统等制造自 动化分系统(如以制造执行系统MEs为核心的一系列功能子系统等,质量保证分系统,办公 自动化分系统等 企业外部网络化制造系统 网络化产品协同开发系统 企业通过网络化产品协同开发系统将企业与所需合作的其他企业,研究院所、专家、产品 用户等组织起来,开展网络化产品协同开发,包括产品协同设计和协同评审等功能 网络化敏捷供应链管理系统 建立企业虚拟供应链和网络化供应系统,使企业能够通过网络与上下游企业在动态供应 链中进行合作,实现从订货合同获取、执行到完成的整个过程,通过企业内部集成及企业 间的动态联盟,组建起从原材料供应到满足客户需要的最终商品的快速、廉价、适应性强 的动态供应链,从而高效、充分地利用企业内部和外部资源 电子商务系统 企业通过电子商务系统建立一种基于Internet的网络化市场运作模式,支持广大企业特 别是中小企业利用全球信息网络建立现代化的企业营销策略 企业通过电子商务系统 可以方便、快捷、低成本的宣传企业及企业的各种产品,包括已有的产品和刚开发成功还 未投人生产的虚拟产品等;可以配合企业传统的销售手段,建立企业现代化的市场开拓 机制;建立企业产品网络化定制模式,可以提高企业对客户个性化需求的快速响应能力 20
GB/T25488一2010 与企业内部的生产管理、制造执行系统(MES)密切配合,可以提高企业的市场反应能 力等 其他网络化制造分系统 根据企业的具体情况可以包括网络化设备资源共享及网络化制造协作等分系统 C.3企业网络化制造系统组织参考模型 面向独立企业的网络化制造系统组织参考模型如图C.3所示 企业公司决策层 市场及营销部门 物资部们 技术部门 生产制造部门 市场策划]销售竹理 产M计工技述 生产计划 其他部分， 生产调度 物资采购采购情报 驻狂外市场 技术情报产认试制 如策划、 售后服务 质最检验 技术安全 中心 /办事处 后勤、质 标准化 仓储中心 设备动力 量部门等 销传组织 管理 网络环境 网络环境 网络环境 网络环境 网络 环境 网络花 高校及 外部设 相关的 分销 专业技 外协 供应商 供应市场 术中心 生产商 零售商 代理商 科研院所 备资湖 其他外部 组织机构 配送中心 配套商 客户 图c.3 企业网络化制造系统组织参考模型 企业网络化制造系统组织包括企业内部组织和外部组织两部分 图c.3中虚线部分表示在企业 外部的组织机构,它们通过信息交换网络作为企业组织结构的一部分,与企业之间是一种以制造业务和 经济利益等作为纽带的弱关系,这些弱关系在与企业业务开展过程中是一种基于网络的紧密协作关系 企业网络化制造系统信息参考模型 企业网络化制造系统信息模型包括网络化制造系统的信息组成以及信息处理视图 按照信息的来源可分为企业外部信息和企业内部信息 企业内部信息又可分为公司层信息、工厂 层信息,车间层信息、单元层信息和工作站层信息和设备层信息 企业外部信息可分为市场信息(供需 状况、客户信息、产品价格、竞争对手等技术信息(新技术,新产品,新工艺等),国家或地区宏观经济信 息及政策法规、行业标准及规范等方面的信息 网络化制造系统的信息联系视图可以采用实体-联系(Entity-Relation,ER)方法或IDEF1X方法 进行描述 在用IDEF1X方法描述的网络化制造系统信息视图中,通过实体描述出网络化制造系统的 信息构成以及信息的内容、存储方式,通过定义实体之间的联系描述信息的分布和接口,因此可以清楚 地表达网络化制造系统的信息联系视图 某产品网络化协同设计过程中的部分信息处理过程的参考模型如图C.4所示 21
GB/T25488一2010 产品 由.描述 产品编号 产品部件 外观图 产品编号(FK 外观图号 由组成 部件编号FK 产品编号E 汇总表 部件 汇总表号 使用于 明细表号(FK 部件编号 装配图 产品编号(FK)(IE) 由述 装配图号 部件编号(FK)(IE 组成 包含 明细表 由组成 明细表号 那件编号(E3IE 部件-零件 部件编号(FK) 零件 零件设计文件 零件编码(FK 使用于 零件编码 文件编号 -由描述" 零件编码(FE 图c.4网络化协同产品设计信息参考模型(部分) c.5企业网络化制造系统资源参考模型 企业网络化制造系统的资源视图从资源构成和物料流两个方面来描述,其中资源构成考虑企业网 络化制造系统主要的制造资源所处的地理位置、结构与分类;物料流考虑从原材料采购进厂到检验出厂 的全过程 a)企业网络化制造系统资源构成 按制造资源所处的地域位置来分,面向独立企业网络化制造系统制造资源可以分为企业内部制造 资源和企业网络化协作的外部制造资源 按照硬件和软件来划分,面向独立企业网络化制造系统制造资源可分为硬件资源和软件资源 按 照硬软件划分的制造资源构成如图C.5所示 物料 硬件 生产设备 资源 技术设备 辅助设备 制遗 资源 其他，土地、能源、赏金. 系统软件 软件 工具软件 资渊 应用钦件 其他信息、知识、企业文化、信誉 图C.5按硬软件进行资源分类 按照范围的分类,制造资源分为狭义制造资源(即物能资源)和广义制造资源两种,如图C.6所示 22
GB/T25488一2010 物料(原材料、坯件、半成品等 物能 设备(机床、生产线等 资源 能派(电能、燃科9) 广义制造 其他(土地、厂房、工具等 资× 资金 技术 信息 人力 其他(市场、后勤等 图c.6广义制造资源的构成 企业网络化制造系统的物料流 b 企业网络化制造系统的物料流包括了企业内部的物料流和物资采购,外协生产和产品销售等环节 的企业外部物料流 如图C.7所示 T序间 存储 不合格件 不合格品 加工 零件 检验 合格件 装配 产品 检验 制造 存储 做 格品 外协件 外购件 原材料科 存储 传统方式网络化 传统方式 网络化传统方式 网络化外协 物资采购物资采购 物资采购 配套、转包 产品销售产品销售 原材料科 供应市场销售市场 图c.7企业网络化制造系统的物料流示例 C.6企业网络化制造系统过程参考模型 企业网络化制造系统过程参考模型如图C.8所示 企业网络化制造过程包括销售,采购、物流、生 产计划控制、财务、产品开发、生产制造和质量保障等流程 其中用虚线框表示的部分是传统企业运行 流程中没有的环节,包括网络化销售和定制、网络化协同设计、网络化敏捷供应、网络化协同加工制 造等 23
GB/T25488一2010 销售市场 采购市场 采 合格分承包商选择建议 采购 饭 网络化销 业 况 原材料质量信越 系统 市场开拓、报价、投标、签约 质检 入库 传统物竞 网络化供 销售仓呵 库房 产品报价 应管 供应管理 含技术资料 销售管理 外购 采购完 生产完成 件需 成情况 销售订单 情况 求袭 生产计划与控制包括物料需求计划:车间作业计划、能力平衡等 财务 项目设计资料(包括 技术准 车间作 生产现 生产计划 计划 结构配置、技术阳 业计划 汤数斯 纸、工艺资料# 生产成本 反馈信息 工程项目设计 产品开发 技术修改 发料信息 企业传线网络化协同 生产制造 加工制法 技术资料等 工艺设计、标 网络化协 领料信息 准化审查 同设计让 质量规定 质量反候 质量信息 质量反馈 售后产品 质量成本 质量反愤 质量保证系统 图c.8企业网络化制造系统过程参考模型 214