GB T 19114.44-2012 工业自动化系统与集成 工业制造管理数据 第44部分:车间级数据采集的信息建模.pdf
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1、GB ICS 25.040.40 L 67 和国国家标准11: /、中华人民G/T 19114.44-2012/ISO 15531-44: 20 1 0 工业自动化系统与集成工业制造管理数据第44部分:车间级数据采集的信息建模Industrial autornation systems and integration Industrial manufacturing managernent data一Part 44: Inforrnation modelling for shop f100r data acquisition 2013-02-15实施CISO 15531-44:2010 ,ID
2、T) 2012-11-05发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检瘦总局中国国家标准化管理委员会只3mM吵/FL叫一GB/T 19114.44-2012/180 15531-44: 20 10 目次前言.皿引言.凹1 范围2 规范性引用文件-3 术语、定义和缩略语3. 1 术语和定义3.2 缩略语44 GB/T 19114的目的和范围 4 5 本部分的目的、原则与结构5.1 本部分的目的5.2 基本原则与主要实体的概述5.3 车间级数据采集系统的结构5.4 采集的数据及其组织75. 5 时间5.6 数据量大小优化. 6 车间级采集数据的EXPRESS模式定义106.1 车间级采集数据的模式定义
3、.10 6.2 类型Shopfloor_captured_data定义6.3 车间级采集数据的实体定义6.4 实体manufactured_product6.5 指令.136.6 可追溯性.6.7 生产与维护.6.8 质量.18 6.9 资源6. 10 时间戳与时间基准20附录A(规范性附录)信息对象的注册标识.22 附录B(资料性附录)EXPRESS列表.23附录c(资料性附录)EXPRESS-G图插页参考文献.29 GB/T 19114.44-2012/ISO 15531-44 :2010 前言GB/T 19114(工业自动化系统与集成工业制造管理数据由下列部分组成:一一第1部分:工业制造
4、管理数据:综述:一一第21部分z规范外部交换产品数据的表达;十一第31到33部分z制造资掘应用管理数据的表达;第41到44部分:制造流程管理数据的表达。其中第1、31、32、42、43部分已经转化为我国国家标准。本部分是GB/T19114的第44部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用1S015531-44:2010(工业自动化系统与集成工业制造管理数据第44部分:车间级数据采集的信息建模),在技术内容和结构方面与1S015531-44: 2010一致。与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:一-GB/T16656.11-2010
5、 工业自动化系统与集成产品数据表达与交换第11部分:描述方法:EXPRESS语言参考手册OSO10303-11 :2004 ,IDT); GB/T 17645. 1-2008 工业自动化系统与集成零件库第1部分:综述与基本原理OSO 13584-1 :2001,NEQ); 一一GB/T17645. 24-2003工业自动化系统与集成零件库第24部分:逻辑资源:供应商库的逻辑模型(1S013584-24:2002 ,IDT); 一-GB/T19114.1-2003 工业自动化系统与集成工业制造管理数据第1部分:综述(1S0 15531-1:2002 ,IDT; 一-GB/T19114.31-20
6、08 工业自动化系统与集成工业制造管理数据第31部分:资源信息模型(1S015531-31:2004.IDT); GB/T 19114.32-2008工业自动化系统与集成工业制造管理数据第32部分:资源应用管理数据的概念模型(1S015531-32:2005.IDT); GB/T 19114.42-2008 工业自动化系统与集成工业制造管理数据第42部分:时间模型(1S0 15531-42: 2005. IDT) ; 一-GB/T19114.43-2010 工业自动化系统与集成工业制造管理数据第43部分:制造流管理数据z数据流监测和制造数据交换的数据模型(1S015531-43: 2006 ,
7、 IDT)。本部分由中国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:中国标准化研究院。本部分主要起草人:洪岩、詹俊峰、杨青海、王志强、刘守华。而出GB/T 19114.44-2012月SO15531-44 :2010 引GB/T 19114是用于生产制造管理活动中的数据建模国家标准(不包括采用ISO10303和ISO 13584标准建模的产品和零部件数据以及产品目录或零件库数据)。其中第31部分和第32部分规范了制造资源应用管理数据的建模;第43部分规范了制造管理数据的建模;第42部分给出了时间模型。制造管理中使用的其他数据包括在
8、制造控制层采集并在管理层存储和使用的部分数据,这些数据用于制造质量、维护、调度的管理或任何其他制造管理活动。这些数据的采集由于受到设备和工艺的约束,经常采用各种不同的格式。与采集数据相关的时间戳和时间度量、以及与采集过程相关的批次和资源都需要以有效的方式用于管理制造活动中。存在的每个时间度量和时间戳都针对具体的资源,其测量结果进一步与唯一的时间模型和时间基准关联。在进行多次转换操作和处理后,这些从第2层(制造控制层)采集到的原始数据就成为第3层(管理层)的数据。这些数据被存人数据库,数据库采集并按预先定义的可重用的第3层模型组织管理所有采集到的数据。尽管几种来源的信息可能会出现多次,但随后在各
9、种制造管理软件中对这些数据的使用,意昧着相应的数据模型对于给定的信息而言已经定义完备且唯一。N 注g这里使用的功能层定义来自IEC62264-1,为了帮助理解在本部分第4章中重新描述。物理设备的监测和监控属于第2层,而制造活动过程的管理属于第3层。本部分规范了第3层数据的建模,这些数据是从第2层采集整理的原始数据并对之进行转换和处理后的数据。对数据的转换和处理不属于本部分的内容。本部分的目的是提供便于管理和改进制造活动而共享这些数据的模型。GB/T 19114.44-2012/ISO 15531-44: 20 10 工业自动化系统与集成工业制造管理数据第44部分:车间级数据采集的信息建模范围G
10、B/T 19114的本部分规定了对数据采集系统在控制层采集的数据的建模,这些数据被存储在制造管理层,以便在制造管理层对数据进行进一步的处理。以下内容属于本部分的范围:一-数据采集系统在控制层或管理层采集的定量或定性数据,这些数据被存储在管理层并用于后续的制造管理;一一为了控制和管理数据由数据采集系统给出的时间戳与时间度量。以下内容不属于本部分的范围z一一任何仅与远程及实时测量和管理有关的数据;一一按ISO10303给出的方法对产品定义数据建模;一一按ISO13584和ISO15926给出的方法分类和库数据建模;一一仅在控制层使用的控制数据以及制造管理活动中不使用的数据。2 规范性引用文件下列文
11、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。ISO 10303-11 工业自动化系统与集成产品数据表达与交换第11部分:描述方法:EXPRESS 语言参考手册(Industrialautomation systems and integration-Product data representation and exchange-Part 111 Description methods: The EXPRESS language reference manual) ISO 13584-1 工
12、业自动化系统与集成零件库第1部分z概述和基本原理(Industrial automation systems and integration-Parts library-Part 1 :Overview and fundamental principles) ISO 13584-24工业自动化系统与集成零件库第24部分t逻辑资惊:供应商库的逻辑模型(lndustrial automation systems and integration-Parts library-Part 24: Logical resource: Logical model of supplier library) IS
13、O 15531-1 工业自动化系统与集成工业制造管理数据第1部分:综述(Industrial automation systems and integration一Industrialmanufacturing management data-Part 1: General overview) ISO 15531-31 工业自动化系统与集成工业制造管理数据第31部分z资源信息模型(lndustrial automation systems and integration-Industrial manufacturing management data-Part 31: Resource inf
14、ormation model) ISO 15531-32 工业自动化系统与集成工业制造管理数据第32部分:资源应用管理数据的概念模型(lndustrialautomation systems and integration-Industrial manufacturing management data: Resources usage management-Part 32: Conceptual model for resources usage management data) GB/T 19114.44-2012/180 15531-44: 20 1 0 ISO 15531-42工业自动
15、化系统与集成工业制造管理数据第42部分:时间模型(Industrial automation systems and integration一Industrialmanufacturing management data-Part 42: Time Model) ISO 15531-43工业自动化系统与集成工业制造管理数据第43部分:制造流管理数据:数据流监测和制造数据交换的数据模型Ondustrialautomation systems and integration-Industrial manu facturing management data-Part 43:Manufacturin
16、g flow management data:Data model for flow mo nitoring and manufacturing data exchange) 3 术语、定义和缩畸语3. 1 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。r 3.1.1 /二/起始日期begini)tdatrpduct是指位于制造生命周期任一时间点的在制品。注4:manufactured_product是lSO10303 prod町t实体的具体化表达(见泪。10303斗和ISO10303-43第3版)。实体material_consur叩tion描述制造过程和执行工作捂令的相应阶段中使用和消糙的原材料、
17、零件的体积、数量和供应商批号等可追溯信息。实体measurement_ result表达一个控制的结果。measurementresult是ISO10303-41中measure实体的具体化表达。实体mode反映操作模式,这个操作模式是一个资源所预期的,并且在一个给定的应用中使用的操作方式。示例3:一台机器的操作mode可能是z正常、降级使用、停用。实体product _ def ect是在一个产品、半成品或子装配体上检测到的一个缺陆的描述。这个缺陷可能导致该产品报废。实体resource包括两个子类:实体equipment(设备)和human(人)。需要特别注意的是避免该模型用于对员工个人的
18、监测和处罚。不可能通过这个模型识别员工的身份。因此本部分中不描述和使用human实体。如果定义了这样一个实体,则它应仅是一组人的模型和/或人力资源的通用类型。 GB/T 19114.44-2012/ISO 15531-44 :2010 注5:人力资源可能是操作员或技术员,当设备资源被标识成资源的特定实例时,它不可能是个人。实体state说明设备满足某些条件、完成某些活动或等待某事件的条件或状况。示例4:设备的state可能是自动化生产、调试、维护。注6:实体state和mode与IEC62264和ISO12100(见ISO12100-1和ISO12100-2)的定义一致。实体stock表示不在
19、生产线上的产品、零部件或原料。实体time_reference参照特定时间点以便建立不同系统采集数据的各种时间点间的关系。实体work_order表示调度工作单元,针对制造过程的特定阶段可给一个资源发送work_order。5.3 车间级数据采集系统的结构车间级数据采集系统的结构如图2所示。数据采集基本上是由两4车间数据的监转换程序采用通常的格式和方法实时地把采集的原始数据(种如佳数据,可能是重叠的、近似的或以/设备一记录软件负责建立、更新历史数据库和事件日志。记录软件还负责陋事峨的一致性,通过汇集开始点和结束J点或经传输软件提棋的事件.将记录存放到历史数据库中A这里将遇到规模和规模评估的许多
20、问题。 5.4 采集的数据及其组织标准化的勾基将数据美联的数据/历史数据库第3层)圈2车间级数据采集的模式和第3层记录过程根据主要的用途可对车间采集的数据进行分类。对于所有活动,首先需要论述的是制造指令。对其他数据的组织如图3所示。7 G/T 19114.44-2012/ISO 15531-44 :2010 EE 设备可迫湖性制造管理生产、维护质量回|牌|B | 异常事件| Imm I 模式EJ | 人力| | 状态产品固3组织模型:采集的主要数据图3表示的逻辑关系如下。横线以上的框图表示与时间、工作指令、设备和配置有关的公共实体,横线以下的框图表示与制造过程有关的特定实体。这些特定实体分为以
21、下4类:一一第1组包括与追溯性有关的实体(包括关联性、原材料消耗和产品); 第2组包括与生产和维护有关的实体(包括异常事件、模式和状态); 一一第3组包括与质量有关的实体(包括测量结果、产品缺陷h第4组包括与制造管理有关的实体(包括库存和人)。在本部分的相关语境中,没有实体与系谱概念相对应。系谱是指从产品的序列号(manufactured_ product_id)检索到成品的零部件或组件(manufactured_product)的能力。这项功能仅适用于系列化生产的产品,但不适用于普通的生产情况。i亥功能是必需的。由于一个manufactured_product实体可以由一个或多个其他manu
22、factured_product实体构成(关联关系).因此在本部分中.manufactured_product实体具有递归特性。示例g系谱的一种用法是对缺陷零部件批次的标识或追溯;另一种用法是检索磁热电路断路器(父元素)的发热零件(子元素)的调整值。5.4. 1 制造管理数据一一库存监测;一员工管理。5.4.2 质量管理子零部件或最终产品的测量p检查造成子零部件或产品不合格的缺陷。8 f GB/T 19114.44-2012/ISO 15531-44 :2010 5.4.3 生产与维护数据一一后续的设备风险(缺陷); 一一后续的MODE变化(见EN292-2、IEC60204、ISO12100
23、); 一一后续的STATUS变化(见IEC60204和ISO12100)。5.4.4 可追溯性一一子零部件的关联性(系谱); 原材料消耗;一一-产品溯源的唯一性。5.5 时间5.5. 1 时间戳与时间度量在采集过程的任何阶段都可给事件加盖时间戳,且应满足以下约束:一一越早加盖时间戳越精确。因为即使数据采集系统是一个实时的系统,它也会引入某些可变的延迟。在数据采集链中,缓冲、重试过程、检查周期都会降低精度(它们增加了系统的情)。因此应尽量避免由于检查、通过LAN进行信息传输及数据处理而产生的延迟。可以用分辨率为10ms的PLC对数据源头加盖时间戳。如果由转换器加盖时间戳分辨率可大于1秒。一一当处
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