GB∕T 41665-2022 制造执行系统模块化框架.pdf
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1、ICS 35.240.50CCS J 07G昌中华人民共和国国家标准GB/T 416652022制造执行系统模块化框架Modular framework of manufacturing execution system202270-12 发布2023-05-01 实施国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会GB/T 416652022目 次前言.ni范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14 缩略语.25 系统架构及要求.35.1 概述.35.2 信息物理融合层.45.3 数据层.45.4 数据访问层.45.5 业务层.45.6 应用层.56功能组成.57功能要求.67.1 基础数据管
2、理.67.2 基于市场需求的作业任务管理.87.3 智能作业调度.107.4 生产分派管理.117.5 操作管理.127.6 现场数据采集.147.7 产品跟踪管理.167.8 智能质量管理.177.9 智能库存管理.197.10 智能设备管理.227.11 智能工装管理.257.12 智能刀具管理.277.13 劳动力管理.287.14 文档管理.307.15 车间成本管理.307.16 绩效管理.327.17 系统管理.338 系统集成服务.349 MES主要对象属性集.36GB/T 416652022-XX.1刖 R本文件按照GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第1部分:标准化文件
3、的结沟和起草规则的规定 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专利的责任.本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC 159)归口。本文件起草单位:北京遥感设备研究所、北京机械工业自动化研究所有限公司、北京理工大学、大连 华信计算机技术股份有限公司、东方电气集团科学技术研究院有限公司、中华人民共和国武汉海关、太仓市同维电子有限公司、宁波捷创技术股份有限公司、天津融和互联高新技术股份有限公司、江苏永 钢集团有限公司。本文件主要起草人:卢治兵、张广超、王爱民、王海丹、黄意聂子临、黎晓东、白立东、秦琰、梁璇、徐美林、王平、
4、严嘉祺、白静、胡婕、张巨君、谢超、郭毅、李勇、殷庆文、顾裨萍、王春江、宋建全、金涛、张良斌。IDGB/T 416652022制造执行系统模块化框架1范围本文件规定了制造执行系统(简称MES)在智能制造模式下的系统架构、功能组成及要求、系统集 成服务和主要对象属性集。本文件适用于指导离散MES软件产品的开发、选型及其他系统的集成,可作为企业选择或评价离 散MES系统、系统实施和系统集成时的依据。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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。
5、GB/T 25485-2010工业自动化系统与集成 制造执行系统功能体系结构3术语和定义GB/T 25485-2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1合格品 conforming通过检验质量特性符合标准要求的制品。3.2外协件 cooperation part由本企业提供设计图样资料,委托其他企业完成部分或全部制造工序的零、部、组(整)件。3.3废品 discard不能修复又不能降级使用的制品。3.4设备 equipment完成工艺过程的主要生产装置.注:如各种加工设备、热处理设备等.3.5总装 final assembly完成整机装配的工艺过程。3.6标签 label加在包装容器
6、或产品上的纸条或其他材料,上面印有产品说明和图样,或者是直接印在包装容器或 产品上的产品说明和图样。3.7不合格品 non-conforming通过检验,质量特性不符合标准要求的制品。GB/T 4166520223.8零件part不采用装配工序而制成的产品。3.9工序流转卡 process circulation card用来记录一个具体生产批次的产品或者零、部件完整生产过程中工作质量和工作数量的一种票据 凭证,在生产过程中随本批产品一起在各工序中流转,以便指导生产和进行问题的追溯。3.10工艺文件 process documents指导工人操作和用于生产、工艺管理等的各种技术文件。3,11工
7、艺路线 process route产品或零部件在生产过程中,由毛坯准备到成品包装入库,经过企业各有关部门或者工序的先后 顺序。3J2外购件 purchased part不是本单位设计、制造的,而是从其他单位购买来的产品。3.13原材料 raw material没有经过加工制造的材料。3.14工时定额 standard time生产单位产品或完成一定工作量所规定的时间消耗量。3.15部件 subassembly由两个或两个以上的零件或由材料、零件等,以可拆卸或不可拆卸的连接形式所组成的产品。3.16工艺装备(工装)tooling产品制造过程中所用的各种工具总称。注:包括刀具、夹具、量具、检具,轴
8、具、钳工工具和工位器具。4缩略语下列缩略语适用于本文件。AGV:自动导航装置(Automated Guided Vehicle)BOM:物料清单(Bill Of Material)B/S:浏览器/服务器模式(Bro wser/Server)CAPP:计算机辅助工艺(Computer-Aided Process Planning)CNC:计算机数字控制/数控机床(Computerized Numerical Control)CRM:客户关系管理(Customer Relationship Management)C/S:客户机和服务器结构(Client/Server)DNC:直接数控(Direct
9、 Numerical Control)ERP:企业资源计划(Enterprise Resource Planning)MES:制造执行系统(Manufacturing Execution System)NC:数控(Numerical Control)OEE:设备综合效率(Overall Equipment Effectiveness)2GB/T 416652022PCS:过程控制系统(Process Control System)PDA:掌上电脑(Personal Digital Assistant)PDM:产品数据管理(Product Data Management)PLC:可编程逻辑控制器
10、(Programmable Logic Controller)PLM:产品生命周期管理(Product Life-Cycle Management)RFID:射频识别(Radio Frequency Identification)SCADA:数据采集与监控系统(Supervisory Control And Data Acquisition)SCM:供应链管理(Supply Chain Management)XML:可扩展标记语言(Extensible Markup Language)5系统架构及要求 5.1概述智能制造模式下MES系统平台架构基于安全性、可靠性、集成性、扩展性和可管理性多方面
11、的考 虑,确保系统未来能够持续发展,MES系统平台的体系结构由五层结构组成:信息物理融合层、数据 层、数据访问层、业务层、应用层.MES系统平台的体系结构见图1。业务层数据访问层数据层信息物理融合层应用层图1 MES系统平台的体系结构GB/T 4166520225.2 信息物理融合层数据采集层利用物联网技术(RFID读写器、RFID标签、视频监控等),将“感知”扩展到设备/在产 品/人,实现对车间制造执行系统需要的实时数据的监控与管理;利用车间自动化设备,如PLC.DNC,以及传感器自动获取温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动等数据;通过人工参与手段,采用 PDA、条码、触摸屏看板等人
12、机交互设施,将现场反馈数据录入系统,借助网络,将数据传递到数据层,实现数据保存、筛选,满足生产过程跟踪和管理需要.5.3 数据层数据层为MES系统平台提供可供访问的有用数据,数据可来自数据库,可来自XML等数据文件,可通过第三方系统提供的数据接口、物联网中间件、数据采集与监控系统获取,也可直接来自采集设备、传感器等。数据层有效管理着系统涉及的所有数据,数据层是系统平台的重要基础。5.4 数据访问层5.4.1 数据访问层综述数据访问层为MES系统平台提供数据访问接口,向上屏蔽数据来源,向下实现对多类型设备及第 三方数据等资源的有效访问.数据访问层应提供两种类型接口,数据访问接口和第三方集成输入数
13、据 访问接口。5.4.2 数据库访问接口数据库访问接口主要用于访问数据库或文件(比如ORACLE、SQLServer、OSCAR、OpenBASE、DB2等数据库以及XML文件)中的数据,根据不同的数据库或文件采用不同数据访问配置,通过数据 访问映射,满足多类型数据源访问要求。5.4.3 第三方集成输入数据访问接口第三方集成输入数据访问接口用来满足外部数据有效获取,平台除了提供第三方系统数据输入集 成接口,还提供从采集终端获取数据的采集接口,比如PLC、DNC等数据接口服务等。5.5 业务层5.5.1 业务层综述实现MES系统平台的所有业务逻辑功能,将访问数据的需求下发给数据访问层,将业务要展
14、示内 容提供给应用层显示。业务层是系统平台的重要环节,业务层包括四个主要部分,分别为MES构件 库、系统平台、MES功能模块,以及MES集成输出数据接口四个部分。5.5.2 MES构件库5.5.2,1 通用构件包括通用查询、报表服务、日志服务、文件服务、消息服务、异常服务等基础公共构件。通用构件是 由与业务无关的基础构件组成,通用构件提供了基础的设施服务、平台无关服务、业务无关服务等,它是 业务构件的基础,能提高业务构件和系统搭建的效率。552.2 业务构件是在通用构件基础上,设计和开发的实现了某一特定业务逻辑的系列化构件,业务构件封装了系统 4GB/T 416652022的共性需求和变化性的
15、需求,体现系统的业务对象或者业务流程,系统是由各个层次业务构件组装而 成,通过筛选,组装而构成系统需要的业务功能,业务构件基本可以独立实现某一方面的业务功能,比如 基础数据构件(工艺管理、产品信息管理)、计划构件(作业计划管理、工票管理、产品台账管理、流程卡管 理等)等。业务构件在业务上与其他业务不重叠,内部可封装业务逻辑,数据等内容。业务构件可面向 功能来分类,与功能模块相对应构件库提供设计人员和实施人员结合具体企业特点通过系统平台选 配出符合实际需要的通用构件和业务构件,达到搭建满足具体需求系统的目的。5.5.3 构建配置器构件配置器由构件选配、流程配置、应用框架构成。应用框架提供了应用的
16、基本构造单元,定义了 针对特定的功能需要的调整和修改,描述协作构件之间的依赖关系、责任分配和控制流程。建立在分 析、设计、实现等阶段的业务构件库平台大量可复用资产的基础上,在实施系统时,实施人员可根据组织 模型、信息模型、业务模型对企业组织结构、业务对象、业务流程进行快速建模,在流程框架的指导下进 行系统功能重构和流程配置。5.5.4 MES功能模块MES平台通过系统平台及构件库组合,能快速搭建出满足应用单位需要的制造执行系统功能模 块,功能模块可由基础数据管理、系统管理、生产计划管理、智能作业调度、产品跟踪、智能质量管理、智 能库存管理、智能设备管理、智能工装管理、智能刀具管理现场信息采集、
17、绩效管理等组成,满足实际生 产管理要求。5.5.5 MES系统集成输出服务接口MES系统集成输出数据服务接口主要涉及向第三方系统提供所满要的MES数据,将MES数据 采用统一的服务接口形式提供给第三方软件(ERP、PLC、DNC、CRM等),方便第三方系统获取MES 数据。5.6应用层5.6.1 应用层综述应用层应由两部分组成,MES系统展示界面及第三方系统展示界面。5.6.2 MES系统展示界面MES展示界面作为MES平台用户界面是用户与系统的友好交互的窗口.业务层通过应用层向用 户展示其所提供的功能,系统及时响应用户操作,返FJ业务操作的结果。应用层应能支持多种展示方 式,支持浏览器方式,
18、Windows客户端方式,支持数据采集终端以及其他显示终端的展示方式。5.6.3 第三方系统展示界面第三方系统(ERP、PLM等)可通过系统集成获取MES数据快捷的应用和展示系统所需的MES 数据信息,提升第三方系统的功能及易用性。6功能组成信息化的实施与企业的行业特点紧密相关,MES系统实施更具有明显的行业特点。MES功能结 构见图2.GB/T 416652022图2 MES功能结构7功能要求7.1 基础数据管理7.1.1 综述基础数据管理实现系统运行所必需的基本配置和公用基本数据的管理。采用系统内置独立模块或 与外部接口对组织结构、物料字典信息、产品数据、工艺数据、工厂日历、加工中心数据进
19、行维护管理,避 免数据重复,减少冗余,为业务系统提供基础数据。基础数据管理应包括公共数据管理、资源管理、物料 数据管理、产品数据管理、工艺数据管理功能构件。基础数据管理功能结构见图3。6GB/T 416652022图3基础数据管理功能结构7.1.2 公共数据管理管理各种公共基础数据,应包括以下内容:a)维护计量单位及转换;b)维护日历模板,可为公司、部门、班组、人员、工作中心和设备定义不同的日历;c)维护币种和汇率;d)维护工号基础信息,包括工作号编号、名称、用途等;e)维护编码规则,支持各种业务对象编号和单据编号的自动生成。7.1.3 资源管理管理制造运行中的资源及其能力数据,应包括以下内容
20、:a)维护组织结构信息,包括公司、部门、账套、地址等属性;b)维护工作中心信息,包括编号、名称、生产能力等属性;c)维护生产工位信息,包括工位编号、名称、能力等属性;d)导入外部系统(如ERP)的资源数据。7.1.4 物料数据信息集中管理物料数据,规范定义与生产有关的原材料、辅料、中间品、成品、包装材料,实现采购、库存、销售、设计、生产业务对物料数据的共享。物料数据信息应包括以下内容:a)维护物料分类结构信息,包括分类代码、分类名称、所属分类等;b)维护物料基础数据,包括物料编码、物料名称、规格、图号、物料类型、库存属性、计划属性、质量 属性、成本属性等,c)导入外部系统(如PDM/CAPP、
21、ERP)的物料数据。7.1.5 产品数据管理管理产品结构组成数据,即物料清单(BOM),产品结构组成描述产品总装件、分装件、组件、部件、7GB/T 416652022零件、直到原材料的结构关系以及所需数量。产品数据管理应包括以下内容:a)维护产品物料清单,建立从原料、中间品到成品的结构关系,包括组件、组件的构成项目、构成 项目的类型(如自制、采购、外协、虚拟)、数量、损耗以及物料清单的版本号、生效日期、失效日 期等信息;b)显示产品结构树;c)导入外部系统(如PDM/CAPP、ERP)的物料清单。7.1.6 工艺数据管理管理生产者使用工作中心、设备和工器具对各种原材料、中间品进行增值加工或处理
22、,最终生产出 成品的方法和过程数据。工艺制订宜考虑设备能力、加工精度、工人熟练程度等因素。工艺数据管理应包括以下内容:a)维护工序类型信息,包括工序类型编号、名称和描述等属性;b)维护工艺路线信息,包括工艺路线编号和名称、零部件编号、工序号、工序名称、加工内容、工作 中心、工装、工时定额、版本号、生效日期、失效日期等属性c)维护物料工艺卡片、工序卡片信息,包括工序、技术要求、质量要求、设备工装、材料定额、工时 定额要求、版本号等信息;d)导入外部系统(如PDM/CAPP、ERP)的工艺数据。7.2 基于市场需求的作业任务管理7.2.1 综述在离散制造体系下通过电商、云制造等平台与生产管理系统进
23、行集成,基于实际市场需求任务对生 产计划管理负责车间产成品计划的编制,在对订单以及车间产成品计划内容进行明确时,宜考虑批次、设备、人员等约束,为详细作业调度提供支持。生产计划管理应包括:订单管理、车间主计划制订、生产组批次管理、生产准备管理、订单跟踪功能 构件。生产计划管理功能结构见图4。图4生产计划管理功能结构8GB/T 4166520227.2.2 订单管理厂下达的生产订单、厂级生产计划、备件计划、新产品计划或者协作车间提供的协作计划等内容做 管理,方便调度了解生产计划要求,并做好跟踪工作。订单管理应包括以下内容:a)从ERP等系统获取产品生产订单信息;b)维护管理产品订单、厂级生产计划;
24、c)维护管理备件计划、新产品计划、协作计划、临时计划。7.2.3 车间主计划制订获取厂下达的生产订单以及相关生产计划,形成指定时间的车间主计划信息,考虑车间生产产能等 因素,满足车间生产管理需要。车间主计划制订应包括以下内容:a)获取产品订单以及相关生产计划信息,建立车间主计划数据与订单等数据的关联;b)考虑临时任务等要求,制订符合车间整体生产要求的车间主计划,c)滚动调整车间主计划内容,满足车间主计划灵活安排需要。7.2.4 生产组批次管理车间主计划制订后,调度员需要形成满足需要的生产组批次计划,支持订单按时交货,减少产品生 产准备时间和产品转换次数,提高生产效率。生产组批次管理应包括以下内
25、容:a)获取工厂日历信息;b)获取工作中心信息;c)管理合批和分批的规则;d)主生产计划的合批、分批操作;e)在工作中心等约束下制订生产组批次计划;D调整车间组批次计划排序和优先级;g)及时管理更新生产组批次计划的计划状态.7.2.5 生产准备管理跟踪和管理组批次计划的生产准备状况,确认组批次计划在设计、生产等环节的人、机、料、法、环等 各方面的准备情况,方便生产管理者对生产计划可行性做多方面的评估。生产准备管理应包括以下内容:a)确认图纸和工艺文件的准备情况;b)确认物料齐套情况;c)确认人员可用情况;d)确认生产资源(设备、工装、刀具等)可用情况;e)确认车间生产环境可行性。7.2.6 订
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