GB/T 35122-2017 制造过程物联的数字化模型信息表达规范

　　ICS 35 . 240 . 50 J 07

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 35122—2017

　　制造过程物联的数字化模型信息表达规范

　　Informationexpressionspecificationfordigitalmodelofinternetofthings

　　inmanufacturingprocesses

　　2017-12-29 发布 2018-07-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 35122—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本标准由中国机械工业联合会提出。

　　本标准由全国 自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC 159)归口 。

　　本标准起草单位：北京机械工业自动化研究所、清华大学、中国机电一体化技术应用协会。

　　本标准主要起草人：杨秋影、黄双喜、黎晓东、尹作重、杜峻、王海丹、孙洁香、王继宏。

　　GB/T 35122—20 17

　　引 言

　　制造过程物联技术的发展对传统的生产模式产生了深刻的影响。 通过将网络、嵌入式、RFID、传感器等电子信息技术与制造技术相融合，可以实现制造过程中制造资源与信息资源的动态感知、处理与控制。

　　由于制造过程涉及不同的制造要素，如物料、在制品、设备、工装、辅料、厂房以及相关制造和管理人员等，需要对这些制造要素所包含和产生的各类数据进行采集、处理和集成。

　　为实现对制造过程信息的统一管理，以及透明化访问，需要建立一个统一的数据模型及表达方式，对整个制造过程所包含的信息进行建模和描述，为制造过程物联系统中的各项功能的实现提供全面可靠的数据支持。

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　　制造过程物联的数字化模型信息表达规范

　　1 范围

　　本标准规定了制造过程物联系统的信息模型、制造过程物联系统信息模型的面向对象描述和制造过程物联信息的 XML表示方式。

　　本标准适用于制造过程物联系统的设计、开发及相关数据库的设计。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　制造过程物联数字化模型 digitalmodelofinternetofthingsinmanufacturingprocesses

　　基于制造物联网的各类制造对象及制造过程的数字化描述。

　　2.2

　　对象模型 objectmodel

　　以面向对象的思想为基础，通过对问题进行抽象，构造出一组相关的模型，这些模型描述了现实世界中“类与对象”以及它们之间的关系，表示了目标系统的静态数据结构，从而能够全面地捕捉问题空间的信息。

　　2.3

　　车间数据对象模型 objectmodelforworkshopdata

　　按照面向对象的建模方法，分别对车间的物理域、状态域、能力域进行基于对象封装的 EXPRESS语言描述和表达，建立的规范统一的对象模型。

　　2.4

　　任务数据对象模型 objectmodelfortaskdata

　　为系统提供任务建模的结构，将制造过程物联车间的任务过程结构化定义，实现对每个加工工位任务数据的统一描述。

　　2.5

　　工艺数据对象模型 objectmodelforprocessdata

　　通过对加工工艺文件进行结构化定义，统一描述每道加工工序数据。

　　2.6

　　质量数据对象模型 objectmodelforqualitydata

　　将车间的质检标准进行层次化结构描述，并定义产品质量的标准值。

　　2.7

　　在制品数据对象模型 objectmodelforWIP data

　　产品结构方面的基本数据，包括零件图号、零件材料以及零件规格等属性参数。

　　3 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　WIP：车间生产管理(Work In Process)

　　XML：可扩展标记语言(Extensible Markup Language)

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　　4 制造过程物联数据模型管理体系

　　制造过程物联的数据管理系统的体系结构主要包括用户界面层、系统支撑层、集成接口层、数据管理系统核心功能层、制造过程物联制造数据模型层以及制造过程物联现场制造数据采集层，见图 1 。

　　图 1 制造过程物联数据管理系统结构图

　　5 制造过程物联系统的数据对象

　　5 . 1 车间数据对象模型

　　制造过程物联车间数据对象模型可以分为任务数据模型、工艺数据模型、质量数据模型、资源数据模型(设备数据模型、人员数据模型、工装数据模型)以及在制品数据模型，见图 2 。 车间数据对象模型的数据信息表达参见附录 A。

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　　图 2 制造过程物联的车间数据对象模型

　　5 . 2 任务数据对象模型

　　任务数据对象模型是为系统提供任务建模的结构，对制造过程物联车间的任务过程结构化定义，并对每个加工工位任务数据和历史任务数据的统一描述。 通过定义工位任务数据的任务检索条件，将每次工位任务所需要的工艺文件、质量标准以及零件图相匹配，定义任务的加工精度、目标产量、加工效率以及产品的交货期等目标。 工位任务数据模型描述了当前时间属性的工人编码、在制品编码，见图 3 。

　　图 3 制造过程物联的任务数据对象模型

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　　5 . 3 工艺数据对象模型

　　工艺数据对象模型是对加工工艺文件进行结构化定义，包括切削工艺、铸造工艺、磨削工艺、焊接工艺、热处理工艺和其他工艺;工序数据中包括加工工时、技术要求和当前状态，见图 4 。

　　图 4 制造过程物联的工艺数据对象模型

　　5 . 4 质量数据对象模型

　　质量数据对象模型将车间的质检标准进行层次化结构描述，并定义产品质量的标准值。 定义产品在车间的成品质检标准、部件质检标准、零件质检标准。 对于工序质检，通过定义质检状态，关联每道工序的质检员、质检仪器、质检时间、质检结果。 同时定义工序的质检标准、质检规则和不合格处理规则，统一返工、报废等不合格检验处理的数据结构，见图 5 。

　　图 5 制造过程物联的质量数据对象模型

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　　5 . 5 在制品数据对象模型

　　在制品数据对象模型是车间产品数据模型中具有其产品结构方面的基本数据，包括零件图号、零件材料以及零件规格等属性参数，模型中对在制品相关的统计数据、历史数据以及状态数据进行结构化描述，包含在制品制造周期中的任务状态、工艺状态、工序状态、质检状态以及质检结果的定义，见图 6 。

　　图 6 制造过程物联的在制品数据对象模型

　　5 . 6 资源数据对象模型

　　资源数据对象模型包括制造过程物联车间内的设备、工装、人员，设备数据模型包括基本属性、运行状态、使用历史和维修记录，静态描述包括设备的主要技术参数、规格、最大加工尺寸、加工精度、制造能力、使用历史记录等;动态描述包括设备负荷率、运转状态、设备故障时间、故障原因。 工装类的数据模型对设备的基本属性信息、历史信息、维护信息、技术参数以及库存信息统一描述。 人员类的数据模型对其基本属性、当前状态、历史记录以及职能技能方面的描述，见图 7 。

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　　图 7 制造过程物联的资源数据对象模型

　　6 制造过程物联的多视图数据模型

　　在制造过程物联的车间数据管理系统中，不同的系统使用角色需要处理不同的数据信息，为了满足各种角色对数据访问的需求，基于以上描述的制造过程物联的车间数据对象模型、任务数据对象模型、工艺数据对象模型、质量数据对象模型、在制品数据对象模型以及资源数据对象模型，完成对制造过程物联车间数据管理的多视图转换表达，见图 8 。

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　　图 8 制造过程物联的多视图数据模型

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　基于 XML的制造过程物联系统数据模型的信息表达

　　XML 语言是实现制造数据网络化表达以及异构数据库交互集成的最佳选择，可以在制造过程物联的车间数据管理系统中更好地描述和使用车间现场的制造数据信息。

　　下面给出了车间数据对象模型的 XML表达。

　　〈?xml version= "1.0" encoding="utf-8"?〉

　　〈xs : schema id= "XML Schema_datamodel" elementFormDefault= "qualified"

　　xmlns: xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"〉〈!--XML 命名域空间引用--〉 〈xs: complexType name= "plant_resource"〉〈!--资源定义复杂数据类型--〉

　　〈xs: sequence〉

　　〈xs : element name= " of_machine " type= "machine" /〉〈!--机床定义复杂数据类型--〉 〈xs : element name= " of_frock " type= "frock" /〉

　　〈xs : element name= " of_worker " type= "worker" /〉

　　〈/xs: sequence〉

　　〈xs : attribute name= "id" type= "identifier" /〉〈!--资源编号定义简单数据类型--〉

　　〈xs : attribute name= "name" type= "label" /〉

　　〈xs : attribute name= "description" type= "text_select" /〉

　　〈/xs: complexType〉

　　〈xs: simpleType name= "identifier"〉〈!--定义型简单数据类型--〉

　　〈xs : restriction base="xs: integer"〉〈!--数据类型为整数型--〉

　　〈xs: length value= "5 " /〉〈!--长度为 5--〉

　　〈/ xs : restriction 〉

　　〈/xs: simpleType〉

　　〈xs: simpleType name= "text_select"〉〈!--文本选择简单数据类型--〉

　　〈xs : restriction base="xs: string"〉

　　〈xs : enumeration value= "7" /〉〈!--枚举数为 7--〉

　　〈/ xs : restriction 〉

　　〈/xs: simpleType〉

　　〈xs: simpleType name= "label"〉〈!--标签简单数据类型--〉

　　〈xs : restriction base="xs: string"〉

　　〈xs: length value= "5 " /〉

　　〈/ xs : restriction 〉

　　〈/xs: simpleType〉