国家智能制造标准体系建设指南(4)

、建设内容

(一)基础共性标准

主要包括通用、安全、可靠性、检测、评价、人员能力等6个部分,如图4所示。主要用于统一智能制造相关概念,解决智能制造基础共性关键问题。

4 基础共性标准子体系

1. 通用标准

主要包括术语定义、参考模型、元数据与数据字典、标识等4个部分。术语定义标准用于统一智能制造相关概念,为其他各部分标准的制定提供支撑,包括术语、词汇、符号、代号等标准。参考模型标准用于帮助各方认识和理解智能制造标准化的对象、边界、各部分的层级关系和内在联系,包括参考模型、系统架构等标准。元数据和数据字典标准用于规定智能制造产品设计、生产、流通等环节涉及的工业产品、制造过程等工业数据的分类、命名规则、描述与表达、注册和管理维护要求以及数据字典建立方法,包括元数据、数据字典订标准。标识标准用于智能制造领域各类对象的标识与解析,包括标识编码、编码传输规则、对象元数据、解析系统等标准。

2. 安全标准

主要包括功能安全、网络安全等2个部分。功能安全标准用于保证在危险发生时控制系统正确可靠地执行其安全功能,从而避免因系统失效或安全设施的冲突而导致生产事故,包括面向智能制造的安全协同要求、功能安全系统设计和实施、功能安全测试和评估、功能安全管理和功能安全运维等标准。网络安全标准用于保证智能制造领域相关信息系统的可用性、机密性和完整性,从而确保系统能安全、可靠地运行,包括联网设备安全、控制系统安全、网络含标识解析系统安全、工业互联网平台安全、数据安全以及相关安全产品评测、安全系统评估和国密算法应用指南等标准。

3. 可靠性标准

主要包括工程管理、技术方法2个部分。工程管理标准主要对智能制造系统的可靠性活动进行规划、组织、协调与监督,包括智能制造系统及其各系统层级对象的可靠性要求、可靠性管理、综合保障管理、寿命周期成本管理等标准。技术方法标准主要用于指导智能制造系统及其各系统层级开展具体的可靠性保证与验证工作,包括可靠性设计、可靠性预计、可靠性试验、可靠性分析、可靠性增长、可靠性评价等标准。

4. 检测标准

主要包括检测要求、检测方法、检测技术3个部分。检测要求标准用于指导智能装备和系统在测试过程中的科学排序和有效管理,包括不同类型的智能装备和系统一致性和互操作、集成和互联互通、系统能效、电磁兼容等测试项目的指标或要求等标准。检测方法标准用于不同类型智能装备和系统的测试,包括试验内容、方式、步骤、过程、计算分析等内容的标准,以及性能、环境适应性和参数校准等内容的标准。检测技术标准用于规范面向智能制造的检测技术,包括判断性检测、信息性检测、寻因性检测等标准,检测手段不限于软硬件测试、在线监控、仿真测试等。

5. 评价标准

主要包括指标体系、能力成熟度、评价方法、实施指南等4个部分。指标体系标准用于智能制造实施的绩效与结果的评估,促进企业不断提升智能制造水平。能力成熟度标准用于企业识别智能制造现状、规划智能制造框架与提升智能制造能力水平提供过程方法论,为企业识别差距、确立目标、实施改进提供参考。评价方法标准用于为相关方提供一致的方法和依据,规范评价过程,指导相关方开展智能制造评价。实施指南标准用于指导企业提升制造能力,为企业开展智能化建设、提高生产力提供参考。

6. 人员能力标准

主要包括智能制造人员能力要求能力评价等2个部分。智能制造从业人员能力要求标准用于规范从业人员能力管理,明确职业分类、能力等级、知识储备、技术能力和实践经验等要求,包括能力要求和人员能力培养等标准。智能制造能力评价标准用于规范不同职业类别人员的能力等级,指导评价智能制造从业人员能力水平,包括从业人员评价、评估师评价等标准。

(二)关键技术标准

主要包括智能装备、智能工厂、智慧供应链、智能服务、智能赋能技术和工业网络等6个部分。

1. 智能装备标准

主要包括传感器与仪器仪表、自动识别设备、人机协作系统、控制系统、增材制造装备、工业机器人、数控机床、工艺装备、检验检测装备、其他10个部分,如图5所示。主要规定智能装备的信息模型、数据字典、通信协议与接口、集成和互联互通、运维服务、性能评估、测试方法等要求。

 

5 智能装备标准子体系

1)传感器与仪器仪表标准。主要包括特性与分类、可靠性设计、寿命预测、系统及部件全生命周期管理、性能评估等通用技术标准;信息模型、数据接口、现场设备集成、语义互操作、通信协议、协议一致性等接口与通信标准。

2自动识别设备标准。主要包括数据编码、性能评估、设备管理等通用技术标准;接口规范、通信协议、信息集成、融合感知与协同信息处理等接口与通信标准。

3)人机协作系统标准主要包括虚拟现实/增强现实(VR/AR人机协作系统专业图形符号分类和定义、视觉图像获取与识别、虚实融合信息显示等文字图形图像标准;以及人机协作过程中合作模式要求、任务分配要求、人机接口等交互协作标准

4)控制系统标准。主要包括控制方法、数据采集及存储、人机界面及可视化、测试等通用技术标准;控制设备信息模型、时钟同步、接口、系统互联、协议一致性等接口与通信标准;工程数据交换、控制逻辑程序、控制程序架构、控制标签和数据流、功能块等编程标准。

5)增材制造装备标准。主要包括模型数据质量及处理要求,工艺知识库的建立和分类,数据字典、编码要求,以及多材料、阵列式增材制造,复合、微纳结构增材制造技术要求等通用技术标准;系统和装备信息模型、通信协议等接口与通信标准;测试方法、性能评估等测试与评估标准。

6)工业机器人标准。主要包括数据格式、对象字典等通用技术标准;信息模型、编程系统、用户、工业机器人之间的接口与通信标准;工业机器人与人、环境、系统及其装备间的的协同标准;性能、场所适应性等测试与评估标准。

7)数控机床标准。主要包括机床及功能部件语言与格式、故障信息字典、分类、控制要求等通用技术标准;编程接口、物理映射模型、互联互通等接口与协同标准;基于工业云制造的检测,状态监控与优化等检测监控标准。

8)工艺装备标准。主要包括铸、锻、焊、热处理、特种加工等应用于流程及离散型制造的工艺装备技术要求等通用技术标准;数据接口、状态监控等接口与监控标准。

9)检验检测装备标准。主要包括在线检测系统数据格式、性能及环境要求等通用技术标准;检验检测装备与其生产设备及系统间的互联互通、接口等集成标准;效能状态检测与校准、故障诊断等设备管理标准。

10)其他标准。主要包括面向仓储物流、包装印刷等智能装备的数据编码、数据格式、性能及环境要求等通用技术标准;信息模型、互联互通、接口规范、通信协议、协议一致性等接口与通信标准。

智能装备标准建设重点

传感器与仪器仪表标准。可靠性设计、性能评估等通用技术标准;信息模型、数据接口、协议一致性等接口与通信标准。

自动识别装备标准。数据编码、性能评估等通用技术标准;接口规范、融合感知与协同信息处理等接口与通信标准。

人机协作系统标准。视觉图像获取与识别等文字图形图像标准;合作模式要求、任务分配要求、人机接口等交互协作标准。

控制系统标准。控制设备信息模型、系统互联、协议一致性等接口与通信标准;工程数据交换、控制标签和数据流、功能块等编程标准。

增材制造装备标准。模型数据质量及处理要求、数据字典、编码要求等通用技术标准;系统和装备信息模型、通信协议等接口标准。

工业机器人标准。数据格式、对象字典等通用技术标准;编程系统、用户、工业机器人之间的接口与通信标准;工业机器人与人、环境、系统及其装备间的的协同标准。

数控机床标准。机床及功能部件语言与格式、故障信息字典等通用技术标准;编程接口、物理映射模型、互联互通等接口与协同标准;状态监控与优化等检测监控标准。

工艺装备标准。通用技术标准数据接口、状态监控等接口与监控标准。

检验检测装备标准。在线检测系统数据格式、性能及环境要求等通用技术标准;互联互通、接口等集成标准;效能状态检测与校准、故障诊断等设备管理标准。

其他标准。数据编码、数据格式、性能及环境要求等通用技术标准;信息模型、互联互通、接口规范、协议一致性等接口与通信标准。

2. 智能工厂标准

主要包括智能工厂设计、智能工厂交付,智能设计、智能生产、智能管理、工厂智能物流、集成优化等7个部分,如图6所示。主要规定智能工厂设计和交付等过程,以及工厂内设计、生产、管理、物流及系统集成等内容。

6 智能工厂标准子体系

1)智能工厂设计标准。主要包括智能工厂的设计要求、设计模型、设计验证、设计文件深度要求以及协同设计等总体规划标准;物理工厂数据采集、工厂布局,虚拟工厂参考架构、工艺流程及布局模型、生产过程模型和组织模型、仿真分析,实现物理工厂与虚拟工厂之间的信息交互等物理/虚拟工厂设计标准。

2)智能工厂交付标准。主要包括设计、实施阶段数字化交付通用要求、内容要求、质量要求等数字化交付标准及智能工厂项目竣工验收要求标准。

3)智能设计标准。主要包括基于数据驱动的参数化模块化设计、基于模型的系统工程(MBSE)设计、协同设计与仿真、多专业耦合仿真优化、配方产品数字化设计的产品设计与仿真标准;基于制造资源数字化模型的工艺设计与仿真标准;试验方法、试验数据与流程管理等试验设计与仿真标准。

4)智能生产标准。主要包括计划建模与仿真、多级计划协同、可视化排产、动态优化调度等计划调度标准;作业文件自动下发与执行、设计与制造协同、制造资源动态组织、流程模拟、生产过程管控与优化、异常管理及防呆防错机制等生产执行标准;智能在线质量监测、预警和优化控制、质量档案及质量追溯等质量管控标准;基于知识的设备运行状态监控与优化、维修维护、故障管理等设备运维标准。

5)智能管理标准。主要包括原材料、辅料等质量检验分析等采购管理标准;销售预测、客户服务管理等销售管理标准;设备健康与可靠性管理、知识管理等资产管理标准;能流管理、能效评估等能源管理标准;作业过程管控、应急管理、危化品管理等安全管理标准;环保实时监测、预测预警等环保管理标准。

6)工厂智能物流标准。主要包括工厂内物料状态标识与信息跟踪、作业分派与调度优化、仓储系统功能要求等智能仓储标准;物料分拣、配送路径规划与管理等智能配送标准。

7)集成优化标准。主要包括满足工厂内业务活动需求的软硬件集成、系统解决方案集成服务等集成标准;操作与控制优化、数据驱动的全生命周期业务优化等优化标准。

智能工厂标准建设重点

智能工厂设计标准。智能工厂功能要求、协同设计要求等总体规划标准;物理工厂与虚拟工厂之间的信息交互等标准。

智能工厂交付标准。设计、实施等阶段数字化交付通用要求、内容要求、质量要求等交付标准及智能工厂项目竣工验收标准。

智能设计标准。基于数据驱动的参数化模块化设计、MBSE设计、协同设计与仿真等产品设计与仿真标准;基于制造资源数字化模型的工艺设计与仿真标准。

智能生产标准。计划建模与仿真、多级计划协同等计划调度标准;设计与制造协同、制造资源动态组织、生产过程管控与优化等生产执行标准;在线质量监测和预警、质量档案及质量追溯等质量管控标准;基于知识的设备状态监控与优化、维修维护、故障管理等设备管理标准。

集成优化标准。满足工厂内业务活动需求的软硬件集成、系统解决方案集成服务等集成标准;操作与控制优化、数据驱动的全生命周期业务优化等优化标准。