Digitalfactory—2025 前 引 數字化車間通用技術要 范 縮略 數字化車間是運用精益生產、精益物流、可視化管理、標準化管理、綠色制造等先進的生產管控理論和方法設計和建造的信息化車間，具有精細化管控能力，是實現智能化、柔性化、敏捷化的產品制造的基礎。數字化車間作為智能制造的核心單元，涉及信息技術、自動化技術、生產制造、物流管理等多個技術領域。因此，統一的術語和通用的技術要求是實現數字化車間建設、完善智能制造標準體系所必備的基礎條件。數字化車間標準體系由一系列標準構成，標準體系架構如圖1圖1其中，第一欄為標準體系中的基礎標準，本標準為基礎標準；第二欄為方法標準，是第四欄技術支持類標準在數字化車間環境中的映射，是數字化車間標準建設的重點；第三欄為應用標準，是基礎標準和方法標準在特定行業領域的應用；第四欄為支持標準，不是數字化車間標準的重點工作內容，但對本標準體系中第二欄的方法標準起到支撐作用。本標準主要用于寧波鎮海煉化利安德巴賽爾新材料有限公司數字化車間的新建、本標準規定了數字化車間的體系結構、基本要求、車間信息交互、基礎層數字本標準適用于指導數字化車間的規劃、建設(新建或改建)下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改單用于本文件。GB/T20720.3—2010企業控制系統集成第3controldetailedproduction組織和構造生產現場作業計劃的集合，并對單個或多個產品的相關生產順序進行排序。digitalfactorydigital手段，用數據連接車間不同單元，對生產運行過程進行規劃、管理、診斷和優化的實施單元。equipment以設備為研究對象，追求設備綜合效率，應用一系列理論、方法，通過一系列技術、經濟、組織措施，對設備的物質運動和價值運動進行全過程管理。joblogistic制造執行系統manufacturingexecutionman-machinepredictive測構筑物、系統或部件的條件指標。這類維修的結果應表明當前和未來的功能能力或計劃維修的性質和時間表。production作業工位上作業人員對發生的各種異常情況發出求助信息，提示相關人員及時處理。productionlogistic發出實時、具體的物流指令，調度物流資源、驅動物流設備、控制物流狀態，按排產計劃與調度要求為生產過程各個設備或區域，供應生產作業所需物料，保障生產任務有效完成。productionsitevisualizationmanagement面向生產現場，采用電子看板、廣播等技術手段，實現產品、設備、物流、生產狀態、能源監管等信息公開化、可視化，以提升現場管理水平、優化現場工作環境的管理系統。productivequalityvisualprocess將生產過程各工序間流轉關系及條件用計算機工藝軟件進行管理，并以工藝流程圖的方式進行顯示。ASN：預先發貨清單(AdvancedShippingNote)BOM：物料清單(BillofMaterial)DCA：文件控制與歸檔(DocumentControlandArchiving)ERP：企業資源計劃(EnterpriseResourcePlanning)HMI：人機接口(HumanMachineInterface)IT：信息技術(InformationTechnology)MBD：基于模型的設計(ModelBasedDesign)MES：制造執行系統(ManufacturingExecutionSystem)MTBF：平均故障間隔時間(MeanTimeBetweenFailure)NC：數字控制(NumericalControl)OEE：整體設備效率(OverallEquipmentEffectiveness)PDA：生產數據采集(ProductionDataAcquisition)PLC：可編程序控制器(ProgrammableLogicController)PLM：產品生命周期管理(ProductLifecycleManagement)PDM：產品數據管理(ProductDataManagement)SCADA：監控與數據采集(SupervisoryControlAndDataAcquisition)SIL：安全完整性等級(SafetyIntegrityLevel)SPC：統計過程控制(StatisticalProcessControl)SQL：結構化查詢語言(StructuredQueryTCP/IP：傳輸控制協議/互聯網協議(TransmissionControlProtocol/InternetVPN：虛擬專用網絡(VirtualPrivateNetworks)WLAN：無線局域網絡(WirelessLocalAreaNetworks)WMS：倉儲管理系統(WarehouseManagement數字化車間重點涵蓋化工產品生產全過程，分為基礎層和執行層。在數字化車間之外，還有企業的管理層不在本標準范圍內。數字化車間的基礎層包括了數字化車間生產制造所必需的各種設備及生產資源，其中設備承擔執行生產、檢驗、物料運送等任務，大量采用數字化設備，可自動進行信息的采集或指令執行；生產資源是生產用到的物料、人、傳感器等，本身不具備數字化通信能力，但可借助信息技術參與生產過程并通過其數字化標識與系統進行自數字化車間的執行層主要包括計劃與調度、物流管理、工藝執行與管理、生產過程質量管程的數字化、精益化及透明化。本標準僅包含最基礎的功能模塊，可根據實際情況增加其他模塊，如能效管控系統、生產安全管理系統等。數字化車間各功能模塊之間主要數據流如下(見圖--人員定期保養，記錄維修保養結果。設備維保計劃與工序作業計劃需相互協調，以保證生產正常進行。--設備數字化：數字化車間的制造設備數字化應符合7.1的要求，數字化設備的比率應不低于90%。各工段可根據各自身特點規定相應行業數字化車間制造設備的數字化率。--數字化車間應建有互聯互通的網絡，可實現設備、生產資源與系統之間的信息交互。數字化車間應建有制造執行系統或其他的信息化生產管理系統，支撐制造運行管理的功能。----根據生產過程需求，數字化車間的工藝設計宜采用數字化設計方法，并滿足以下要求：------能進行加工過程仿真和/----為執行數字化車間基礎層的工作任務處理，實現控制設備與現場設備之間的通信，可采用如下通信方式：--工業以太網通信：可采用PROFINET、Ethernet/IP、EtherCAT、數字化車間應在企業數據字典定義的數據采集內容基礎上，結合數據的實時性要求，利用合理的網絡通信方式與數據存儲方式進行數據的采集與存儲，并與企業級數據中心實現對接。包括：應能對所需數據進行采集、存儲和管理，并支持異構數據之間的格式轉換，實現數據互通。實時數據庫：采集和儲存生產現場實時性較高的數據，支持執行層的各項應OE統計等；歷史數據庫：宜采用關系數據庫，采集和儲存工藝設計和制造過程所需的相關主數據及過程數據。----------車間計劃與調度的功能模型包括詳細排產、生產調度、生產跟蹤，其主要業務流程如下：--數字化車間從企業生產部門獲取車間生產計劃(或通過接口自動接收ERP系統的生產訂單)，根據生產工藝形成工序作業計劃，根據生產計劃要求和車間可用資源進行詳細排產、派工；--將作業計劃下發到現場，通過工藝執行管理模塊指導生產人員/或控制設備按車間計劃與調度應支持可視化信息管理，即通過車間生產流程監測、控制系統反饋的信息，以可視化看板的形式展現生產計劃執行的節拍、工藝調整、指揮調度、物流車間級、產成品等信息，以輔助人員在線實時地監控、參與、調整生產計劃。為滿足車間生產計劃要求，通過詳細排產，根據產品工藝路線和可用資源，制定工序作業計劃。排產的過程需綜合考慮當前計劃完成情況、設備等資源可用性、實際產能及節省能源等因素，生成基于精益化生產理念為目標的生產排產計劃。詳細排產應根據產品生產工藝制定工序計劃，考慮設備管理、生產物流管理中設備、人員、物料等資源的可用性進行計劃排產，形成作業計劃發送給生產調度。另外，排產生成的作業計劃也會反饋影響設備、人員、物料等生產要素的管理，比如，與設備維護保養計劃相互影響。為了實現作業計劃的要求，通過生產調度分派設備或人員進行生產，并對生產數字化車間的生產調度應能實時獲取生產進度、各生產要素運行狀態，以及生產現場各種異常信息，具備快速反應能力，可及時處理詳細排產中無法預知的各種情況，敏捷地協調人員、設備、物料等生產資源，保證生產作業有序、按計劃完成。獲取生產現場狀況的方式包括設備實時數據，通過數字化工位、可視化管理系統獲取的各種生產過程信息。生產跟蹤包括為企業資源計劃作生產響應準備的一系列活動，如總結和匯報關于產品生產中人員和設備的實際使用、物料消耗、物料生產以及其他如成本和效益分析需要的有關生產數據信息。生產跟蹤還向詳細生產排產、以及更高層的企業生產計劃提供反饋信息，以使各層計劃能根據當前情況進行更新。數字化車間的生產跟蹤應能自動獲取生產相關數據，統計產品生產中各種資源消耗，并反饋給相關功能/系統/口)直接采集到的，或者經過其他功能模塊加工過的信息。工藝執行與管理信息集成模型如圖5工藝執行由車間子計劃/作業文件下發等構成，工藝管理由工藝權限管理、工藝變更管理、可視化工藝流程管理等構成。工藝執行貫穿于計劃、質量、物流、設備等全生產過程中；工藝管理功能可以在PDM、ERP、MES等相關系統中實現，工藝文件以計算機系統可識別的數據結構呈現。通過工藝的數字化與網絡化，實現作業文件、作業程序的自動下發和標準工藝精準執行；通過生產和質檢數據、現場求助信息采集，反饋工藝執行實時狀態和現場求助信息，實現產品生產工藝的可追溯與現場求助的快速響應。數字化車間應實現以工藝信息數字化為基礎，借助一體化網絡與車間作業工位終端實現無紙化的工藝信息化管理；并以可視化工作流技術，實現制造流程再造、工序流轉和調度的數字化管控以及工藝紀律管理。生產過程質量管理各功能之間及與外部功能子系統之間的信息集成關系描述，如下圖所示。質量數據主要包括生產設備工藝控制參數、質量檢測結果等生產過程數據，覆蓋原材料和成品。數字化車間應提供質量數據的全面采集，對質量控制所需的關鍵數據應能夠自動在線采集，以保證產品質量檔案的詳細與完整；同時盡可能提高數據采集的實時性，為質量數據的實時分析創造條件。過程質量數據趨勢監控：主要用于獨立質量指標的原始數據監控，具有采集頻率高、實時性強的特點，通過設定指標參數的報警界限，對超出界限的數據及時報警。通常由生產組態軟件開發實現，以趨勢圖為主要展現形式。綜合指標統計監控：主要用于基于原始數據的綜合質量指標的統計監控，可以融合多種監控標準和統計算法對指標進行綜合運算，并定時刷新，使監控更宏觀，MES或獨立質量系統開發實現，以SC控制圖、預控圖、儀表盤等為主要展現形式。應基于實時采集海量質量數據所呈現出的總體趨勢，利用以預防為主的質量預測和控制方法對潛在質量問題發出警告，以避免質量問題的發生。以采用SC工具進行監控為例，其具有八種標準的判異準則，可以基于判異規則對質量數據進行監視，對發現的異常情況應及時預報警與處理。以產品標識生產批號或唯一編碼于產品質量檔案，以文字、圖片和視頻等富媒體方式，追溯產品生產過程中的所有關鍵信息：如用料批次、供應商、作業人員、作業地點(車間、產線、工位等)工藝、加工設備信息、作業時間、質量檢測及判定、不良處理過程、最終產品等。1.5數字化車間中的所有物料、儀表儀器等都應進行唯一編碼。應能自動感知和識別物流關鍵數據，并通過通信網絡傳輸、保存和利用。生產物流管理信息集成模型見下圖。凡進入物流計劃的物料均應編碼，并在物料本體上附加數字化標識，標識的編碼結構應符合企業產品生命周期管理信息結構要求。物流規劃應輸出相應的信息文件，內容包括：物流運行的物件數量、批次組合、物流路線、物料需求時間和送達時間等基本信息。物流方案應使物流批量與工藝指令相匹配，合理安排轉序時間間隔，用準確的物料流量來滿足工藝執行崗位操作需要。--和精益庫存管理原則，合理調配物流時間和運輸批次，保持物流與各工藝執行工位的進度同步；--在運輸與庫存系統的基礎上，為了配合車間物流調度而進行的實物形態的運輸、存儲等活動，包括在倉庫內外的運輸活動包括調庫、移庫等進行物料領取與配送。應有一定的防錯措施，用文字、語言、標識和必要的物理裝置來警示、限制或隔離人的行動及其功能作用，防止人對材料、物體和設備實施錯誤或不當的觸摸、嘗試、操縱、移動或變更。通常由設備控制與數據采集系統實現，應能自動在線采集反映設備狀態所需的關鍵數據。----對于具有建模需要的關鍵設備，應按照