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智能制造标准化参考模型
2016/1/27 10:38:43   点击:



   智能制造的本质是实现贯穿企业设备层、控制层、管理层等不同层面的纵向集成,跨企业价值网络的横向集成,以及从产品全生命周期的端到端集成,标准化是确保实现全方位集成的关键途径。结合智能制造技术架构和产业结构,从系统架构、价值链和产品生命周期等三个维度构建了智能制 造标准化参考模型,有助于认识和理解智能制造标准的对象、边界、各部分的层级关系和内在联系。智能制造标准化参考模型

如图 1 所示。




系统架构
系统架构自下向上分为五层,其中:

(1)设备层:包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、数控机床、机器人等感知和执行单元;

(2)控制层:包括可编程逻辑控制器(PLC)、数据采集与监视控制系统(SCADA)、分布式控制系统(DCS)、现场集中控制系统(SFC)、工业无线控制系统(WIA)等;

(3) 管理层:由控制车间/工厂进行生产的系统所构成,主要包括制造执行系统(MES)、产品生命周期管理软件(PLM) 等;

(4)企业层:由企业的生产计划、采购管理、销售管理、人员管理、财务管理等信息化系统所构成,实现企业生产的整体管控,主要包括企业资源计划(ERP)系统、供应链管理(SCM)系统和客户关系管理(CRM)系统等;

(5)网络层:由产业链上不同企业通过互联网共享信息实现协同研发、配套生产、物流配送、制造服务等。

价值链

价值链包括五层,其中:

(1)制造资源代表现实世界的物理实体,例如文件、图纸、设备、车间、工厂等,人员也可视为制造资源的一个组成部分。

(2)系统集成代表通过二维码、射频识别、软件、网络等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备/产品到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂,乃至智能制造系统的集成。

(3)互联互通是指采用局域网、互联网、移动网、专线等通信技术,实现制造资源间的连接及制造资源与企业管理系统间的连接。

(4)信息融合是指在系统集成和互联互通的基础上,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,实现企业内部、企业间乃至更大范围的信息协同共享。

(5)新兴业态包括个性化定制、网络协同开发、工业云服务、电子商务等服务型制造模式。

产品生命周期
产品生命周期包括了设计、生产、物流、销售和服务等5个环节。在智能制造的大趋势下,企业从主要提供产品向提供产品和服务转变,价值链得以延伸。


智能制造标准体系框架
依据智能制造标准化参考模型和重点技术领域,构建智能制造标准体系框架,包括“00 总体”、“01智能装备/产品”、“02工业互联网/物联网”、“03智能工厂/数字化车间”、“04工业云和大数据”、“05服务型制造”和“06 行业应用”等7个部分,智能制造标准体系框架如图 2 所示。

 

图 2 智能制造标准体系框架

其中,总体标准包括基础、安全、管理、评价和可靠性等五大类,位于智能制造标准体系框架的最底层,其研制的基础共性标准支撑着标准体系框架上层虚线框内关键技术标准的各个领域;智能装备/产品标准位于智能制造标准体系框架的关键技术标准(虚线框内)的最底层,与智能制造实际生产联系最为紧密;在智能装备/产品标准之上是智能工厂/数字化车间标准,是对智能制造软装备和硬装备的综合集成,该标准领域在智能制造标准体系框架中起着承上启下的作用;工业云和大数据标准领域位于智能工厂标准领域之上,集成了智能装备/产品领域和智能工厂/数字化车间领域的核心数据,并与工业互联网/物联网标准领域相结合,支撑生产型制造向服务型制造转型;服务型制造标准领域位于关键技术标准(虚线框内)的最顶层,对智能制造的新模式、新业态进行标准研究;工业互联网/物联网标准领域位于智能制造标准体系框架的关键技术标准(虚线框内)的最右侧,打通物理世界和信息世界,贯穿关键技术标准的4个领域。行业应用标准位于智能制造标准体系框架的顶层,面向行业具体需求,对总体标准和关键技术标准进行细化和落地,用于指导各行业推进智能制造。


智能制造标准体系
在对智能制造重点标准化领域进行深入研究分析的基础上,提出了智能制造标准体系

智能制造重点技术领域智能装备/产品
智能装备/产品,指具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备/产品,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/产品能够实现对自身状态、环境的自感知,具有故障诊断功能;具有网络通信功能;具有自适应能力,能够根据感知的信息调整自身的运行模式,使装备/产品处于最优状态;能够提供运行数据或用户使用的习惯数据,支撑数据分析与挖掘,实现创新性应用。智能装备/产品在智能制造体系框架中所处的位置如图4所示。