智能制造标准体系结构 - 2025四川行动项目管理系统.docx
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1、工业和信息化部国家标准化管理委员会关于印发国家智能制造标准体系建设指南(2015年版)的通知信省、自治区、直辖市、计划单列市工业和信息化主管部门、 质量技术监督局(市场监管部门)、新疆生产建设兵团质量 技术监督局,有关仝国专业标准化技术委员会,有关中央企 业、行业协会:为落实国务院中国制造2025的战略部署,加快推进智能制造发展,发挥标准的规范和引领作用,指导智能制造 标准化工作的开展,工业和信息化部、国家标准化管理委员 会共同组织制定了国家智能制造标准体系建设指南(2015 年版),现予发布。联系人及电话:工业和信息化部装备工业司张荣瀚国家标准化管理委员会工业二部 孙维工业和信息化部国家标准
2、化管理委员会2015年12月29日 化车间、智能工厂,乃至智能制造系统的集成。(3)互联互通是指通过有线、无线等通信技术,实现机器 之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。(4)信息融合是指在系统集成和通信的基础上,利用云 计算、大数据等新一代信息技术,在保障信息安全的前提下, 实现信息协同共享。(5)新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服 务型制造模式。4 .示例解析智能制造系统架构通过三个维度展示了智能制造的全 貌。为更好的解读和理解系统架构,以可编程逻辑控制器 (PLC)、工业机器人和工业互联网为例,分别从点、线、 面三个方面诠释智能制造重点领域在系统架构中所处的位 置及其相
3、关标准。(1)可编程逻辑控制器(PLC)图2 PLC在智能制造系统架构中的位置PLC位于智能制造系统架构生命周期的生产环节、系统 层级的控制层级,以及智能功能的系统集成,如图2所示。 已发布的PLC标准主要包括: GB/T 15969. 1可编程序控制器 第1部分:通用信息 应用和实现导则IEC/TR 61131-9可编程序控制器 第9部分:小型传 感器和执行器的单量数字通信接口 (SDCI)(2)工业机器人生焉期生焉期图3工业机器人在智能制造系统架构中的位置工业机器人位于智能制造系统架构生命周期的生产环 节、系统层级的设备层级和控制层级,以及智能功能的资源 要素,如图3所示。已发布的工业机器
4、人标准主要包括: GB/T 19399-2003工业机器人编程和操作图形用户接 口GB/Z 20869-2007工业机器人 用于机器人的中间代码 正在制定的工业机器人标准主要包括: 20120878-T-604机器人仿真开发环境接口 20112051-T-604(3)工业互联网 20112051-T-604(3)工业互联网开放式机器人控制器通讯接口规范图4工业互联网在智能制造系统架构中的位置工业互联网位于智能制造系统架构生命周期的所有环 节、系统层级的设备、控制、工厂、企业和协同五个层级, 以及智能功能的互联互通。已发布的工业互联网标准主要包 括: GB/T 20171-2006用于工业测量与
5、控制系统的EPA系 统结构与通信规范GB/T 26790. 1-2011工业无线网络WIA规范 第1部 分:用于过程自动化的WIA系统结构与通信规范10 GB/T 25105-2014工业通信网络 现场总线规范 类型 10:PR0FINET 10 规范 GB/T 19760-2008 CC-Link控制与通信网络规范 GB/T 31230-2014工业以太网现场总线EtherCATGB/T 19582-2008基于Modbus协议的工业自动化网络 规范 GB/Z 26157-2010测量和控制数字数据通信工业控 制系统用现场总线 类型2: ControlNet和EtherNet/IP 规范 G
6、B/T 29910-2013工业通信网络 现场总线规范 类型 20: HART 规范 GB/T 27960-2011 以太网 POWERLINK 通信行规规范(二)智能制造标准体系结构智能制造标准体系结构包括“A基础共性”、“B关键 技术”、“C重点行业”等三个部分,主要反映标准体系各 部分的组成关系。智能制造标准体系结构图如图5所示。11图5智能制造标准体系结构图具体而言,A基础共性标准包括基础、安全、管理、检 测评价和可靠性等五大类,位于智能制造标准体系结构图的 最底层,其研制的基础共性标准支撑着标准体系结构图上层 虚线框内B关键技术标准和C重点行业标准;BA智能装备标 准位于智能制造标准
7、体系结构图的B关键技术标准的最底 层,与智能制造实际生产联系最为紧密;在BA智能装备标 准之上是BB智能工厂标准,是对智能制造装备、软件、数 据的综合集成,该标准领域在智能制造标准体系结构图中起 着承上启下的作用;BC智能服务标准位于B关键技术标准的 顶层,涉及到对智能制造新模式和新业态的标准研究;BD工12业软件和大数据标准与BE工业互联网标准分别位于智能制 造标准体系结构图的B关键技术标准的最左侧和最右侧,贯 穿B关键技术标准的其它3个领域(BA、BB、BC),打通物 理世界和信息世界,推动生产型制造向服务型制造转型;C 重点行业标准位于智能制造标准体系结构图的最顶层,面向 行业具体需求,
8、对A基础共性标准和B关键技术标准进行细 化和落地,指导各行业推进智能制造。(三)智能制造标准体系框架智能制造标准体系框架由智能制造标准体系结构向下 映射而成,是形成智能制造标准体系的基本组成单元。智能 制造标准体系框架包括“A基础共性”、“B关键技术”、“C重点行业”三个部分。智能制造标准体系框架如图6所 不O13c重点行业智能制造标准体系框架B关键技术A基础共性夏M它IO生物医药及高性能医疗器械IQ新材料ICH农业机械装备CG电力装备CF节能与新能源汽车CE先进轨道交通装备CC航空航天装符CB高档数控机床和机器人CA新一代信息技术I BE工业互联网和大数据BD工业软件BC智能服务BB智能工厂
9、rBA智能装备AE可靠性TAD检测评价 AC管理 AB安全IAA基础T BEB网联技术1 BEA体系架构I BCD其它I BDC服务与管理I BDB产品与系统IBDA工业大数据BCD其它IBCC工业云I BCB远程服务IBCA个性化定制I BBF智能物流 I BBE智能管理 I BBD智能生产 I BBC智能设计 I BBB系统集成 r BBA建设规划 I BAG其它I BAF工业机器人BAE增材制造BAD人机交互系统T BAC控制系统BAB嵌入式系统AEB技术书-I-AEA过程标准ADF实施指南 ADE评价方法 ADD指标体系 ADC测试设备 ADB测试方法 ADA#)试项目ACB两化眩合管
10、理体系-I-ACAG息安全管理体系ABB信息安全 IT ABA功能安全AAD标识AAC元数据与数据字典AAB参考模型AAA术语定义BEOE其它BEDC芯片击信模块 BEDB工业交, BEDAr业网关 BECC信号同 BECB颖谱BECA _PV6BEBC工业TJ富信 BEBBL自就普 BEBAM格纲网架 BEAB11厂外网络 BEAA工厂自络BDCCibsc产管理 BDCB趋质ft管理 BDCA野要求BDBBL 业 HBDBA应用量BDAB数据管理BDAAftsg处裳术BCCB服务能力BCCAig源共享BCBE应修理T- BCBC 安-WSS6T XBB通用要求*- BC8A平台按口爆班 1
11、XAC生产管理流程信 1-BCAB交互会BCAA设计规危1 8BFE其它BBF 号体XI BBFC.U动引导车T BBF8辛标签 BBFA条码BBEC可移修理IT BBEB企业级管理一 BBS车间级管理BBDB先进控制和能BBDA1诊断和番BBCB智能住设计1 BBS产品设计仿真 现年备强T B8BC测试应用服春口 1B8B1成为准则 1 BBAO人性化工卑件 LI B8AC系统建模B8AB实德指南8BAA总贫划BAFC怫同BAFB 接口BAFA4信BAEB制量备叁口BAEAS型设计 BADD生招证BADCMWIHE 义BADB 触 8$ BADAI图标BACC其它BACB 接口BACA编程里
12、BABC要求 .- BABB通国议BABA接口规的BAAg信佛议IT baab 覆1 BAAA符技术图6智能制造标准体系框架14三、建设内容(一)基础共性标准基础共性标准主要包括基础、安全、管理、检测评价和可靠性等五个部分,如图7所示。A基础共性AE可靠性AD检测评价AC管理AB安全AA基础AEB技术方法AEA过程标准ADF实施指南ADE评价方法 ADD指标体系 ADC测试设备 ADB测试方法 ADA测试项目 ACB两化融合管理体系 ACA信息安全管理体系ABB信息安全ABA功能安全AAD标识AAC元数据与数据字典AAB参考模型AAA术语定义图7基础共性标准子体系1 .基础标准基础标准主要包括
13、术语定义、参考模型、元数据与数据 字典、标识等四个部分。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;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15 在联系;元数据和数据字典标准用于规定智能制造产品设 计、生产、流通等环节涉及的元数据命名规则、数据格式、 数据模型、数据元素和注册要求、数据字典建立方法,为智 能制造各环节产生的数据集成、交互共享奠定基础;标识标 准用于对智能制造中各类对象进行唯一标识与解析,建设既 与制造企业已有的标识编码系统兼容,又能满足设备IP化、 智能化等智能制造发展要求的智能制造标识体系。2 .安全标准
14、安全标准主要包括功能安全和信息安全两个部分。功能安全标准用于保证安全控制系统在危险发生时正 确地执行其安全功能,从而避免因设备故障或系统功能失效 而导致人身伤害、环境破坏及经济损失,主要包括功能安全 要求和功能安全实施和管理等两个部分。信息安全标准用于 保证信息系统不因偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更 改、泄露,系统能连续可靠正常地运行,主要包括软件安全、 设备信息安全、网络信息安全、数据安全、信息安全防护等 五个部分。3 .管理标准管理标准主要包括信息安全管理体系和两化融合管理 体系两个部分。信息安全管理体系标准用于根据各行业智能制造特点 和需求,聚焦制造关键环节,制定智能制造信息安全管理
15、标16国家智能制造标准体系建设指南(2015年版)2015年12月 准,主要包括管理标准和安全监管等两个部分。两化融合管 理体系标准用于指导相关企业建立创新管理机制,保持可持 续竞争优势,通过标准化工作改进两化融合过程管理机制, 主要包括要求、基础和术语、实施指南、评估规范、审核指 南等五个部分。4 .检测评价标准检测评价标准主要包括测试项目、测试方法、测试设备、 指标体系、评价方法、实施指南等六个部分。测试项目标准用于指导智能制造装备和系统在测试过 程中的科学排序和有效管理。测试方法标准用于针对不同类 型的智能制造装备和系统,制定包括试验内容、方式、步骤、 过程、计算分析等内容的标准。测试设
16、备标准用于保证智能 制造装备质量和系统测试过程中,测试设备的稳定运行和测 试指标的精准可靠。指标体系标准用于对各智能制造应用领 域、应用企业和应用项目开展评估,促进企业不断提升智能 制造水平。评价方法标准用于指导智能制造企业开展项目评 价,制定智能制造评价指标体系。实施指南标准用于指导智 能制造项目评价过程中开展具体实施工作。5 .可靠性标准可靠性标准主要包括过程和技术方法两个部分。过程标准用于对智能制造系统可靠性要求、风险管理和 寿命费用的分析,主要包括智能制造系统可靠性管理、智能17 制造装备故障预测及健康管理和智能制造系统综合保障等 三个部分。技术方法标准用于指导智能制造系统可靠性分析
17、评估和智能装备可靠性设计及试验验证。(二)关键技术标准关键技术标准主要包括智能装备、智能工厂、智能服务、 工业软件与大数据、工业互联网等五个部分。1 .智能装备标准智能装备是指在其基本功能以外具有数字通信和配置、 优化、诊断、维护等附加功能的设备或装置,一般具有感知、 分析、推理、决策、控制能力,是先进制造技术、信息技术 和智能技术的集成和深度融合。智能装备标准主要包括传感 器及仪器仪表、嵌入式系统、控制系统、人机交互系统、增 材制造和工业机器人等六个部分,如图8所示。18BA智能装备BAFC协同BAFB 接口BAFA通信BAEB制造装备和接口BAEA模型设计 BADD生物特征BADC语音语义
18、 BADB触摸体感BADA图形图标 BACC其它BACB 接口BACA编程语言BABC性能要求 BABB通信协议 BABA接口规范 BAAC通信协议 BAAB集成BAAA通用技术图8智能装备标准子体系(1)传感器及仪器仪表标准传感器及仪器仪表标准主要包括数据交换、特性与分 类、性能评定、智能化要求等通用技术标准;时钟同步、接 口、功能块、设备集成、互操作性等集成标准;现场总线、 工业以太网、工业无线、安全通信、高可用通信、符合性等 通信协议标准。(2)嵌入式系统标准智能制造标准体系中的嵌入式系统标准主要包括嵌入 式系统接口规范、通信协议、性能要求等三个部分。(3)控制系统标准19智能制造标准体
19、系中的控制系统标准主要包括可编程序控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)、现场总线控制 系统(FCS)等编程语言和接口两个部分。(4)人机交互系统标准智能制造标准体系中的人机交互系统标准主要包括工 业控制领域人机交互的图形图标、功能属性和注册管理等图 形图标标准;体感描述语言、手势命令和功能属性等触摸体 感标准;语音命令、语义理解和语义库等语音语义标准;生 物特征识别技术接口、生物特征数据交换格式等生物特征识 别标准。(5)增材制造标准增材制造标准主要包括设计规范、文件格式、数据质量 保障、文件存储和数据处理等模型设计标准,以及增材制造 装备和接口标准等。(6)工业机器人标准工业机器人(含
20、移动机器人等)标准主要包括数据格式、 通信协议、通信接口、控制语义等通信标准;工业机器人编 程和操作图形用户接口、编程系统和机器人控制间的接口等 接口标准;制造过程机器人与人协同作业、机器人与机器人 协同作业、以及机器人与生产线协同作业等协同标准。202 .智能工厂标准智能工厂是以打通企业生产经营全部流程为着眼点,实 现从产品设计到销售,从设备控制到企业资源管理所有环节 的信息快速交换、传递、存储、处理和无缝智能化集成。智 能工厂标准主要包括智能工厂建设规划、系统集成、智能设 计、智能生产、智能管理和智能物流等六个部分,如图9所 不OBB智能工厂图9智能工厂标准子体系(1)建设规划标准建设规划
21、标准主要包括智能工厂的基本功能、设计要 求、设计模型类标准等总体规划标准;达成智能工厂规划设 计要求所需的仿真分析、协同设计和建设实施标准等实施指 南标准;基于智能工厂的工艺流程及布局模型、生产过程模21 型和组织模型等系统建模标准;针对为员工提供人性化工作 条件的设计标准。(2)系统集成标准系统集成标准主要包括定义智能制造软件互操作能力 描述及制造单元匹配准则等互操作准则;集成功能模块描 述,集成能力评估等集成能力标准规范;用于智能制造软件 能力描述的接口服务和协议及相关模板规范、访问/查找能 力描述接口和按需进行匹配的过程定义等测试应用服务接 口标准;用于开放过程控制的统一架构(OPC U
22、A)、电子设 备描述语言(EDDL)、现场设备工具技术(FDT)、现场总 线仪器设备集成(FDD等现场设备集成标准。(3)智能设计标准智能设计标准主要包括产品数字化定义、产品数字化样 机、设计仿真、工艺仿真、数字化试验等产品设计仿真标准; 对产品仿真结果进行优化,描述优化模型,优化方法等智能 优化设计标准。(4)智能生产标准智能生产标准主要包括生产过程控制系统诊断、维护类 标准和生产过程系统先进控制与优化类标准两部分。生产过 程控制系统诊断、维护类标准,包括定义智能生产系统诊断、 能力评估和维护的通用要求;生产过程系统先进控制与优化22 类标准,包括生产制造系统控制与优化软件功能集成架构、 功
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