GBT 18999-2003 工业自动化系统 企业模型的概念与规则.pdf
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1、I C S 2 5.0 4 0.4 0一一07中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B/T 1 8 9 9 9-2 0 0 3/I S O 1 4 2 5 8:1 9 9 8 工 业 自 动 化 系 统 企 业 模 型 的 概 念 与 规 则 I n d u s t r i a l a u t o ma t i o n s y s t e ms-C o n c e p t s a n d r u l e s f o r e n t e r p r i s e mo d e l s (I S O 1 4 2 5 8:1 9 9 8,I DT)2 0 0 3-0 4-1 5 发布2 0
2、0 3-1 2-0 1 实施 雷 嘉 k D 赢 磊 MM M v&vL*-t Y发“G B/T 1 8 9 9 9-2 0 0 3 八S O 1 4 2 5 8:1 9 9 8 月 U吕 本标准等同采用 I S O 1 4 2 5 8:1 9 9 8 工业自动化系统企业模型的概念与规则。I S O 1 4 2 5 8 是由I S O/T C 1 8 4/S C 5/WG I“工业自动化系统与集成 体系结构、通信和集成框架 建模与体系结构”工作组起草制定的。T C 1 8 4/S C 5/WG 1 工作组的工作范围:开发一个标准的框架,用来协调现存的以及将来的用于企业建模的标准,以促进计算机集
3、成制造,并开发与信息基础设施、企业模型以及企业建模和仿真相关 的标准。本标准将国际上有关企业模型及有关方法论的标准成果进行了详细的定义和规则描述。该标准是工业 自动化领域 的一个重要技术基础标准。本标 准的目的意义、作用与形成依据已在 I S O前言引言中说 明。本标准的主要 内容包括:第 1 章范围;第 2 章定义;第 3 章概念和规则;第 4 章顺从性及一致性;附录 A:企业模型的提出及设想。随着信息技术的发展和我国人世的实际需要,积极采用国际标准和 国外先进标准已成为我 国一项重大技术经济政策。所以本标准等同采用了 I S O 1 4 2 5 8 制定我国国家标准。本标准的制定遵循了一一
4、对应采用原则,在技术内容和章节、条款与 I S O 1 4 2 5 8 标准完全相同。编排格式遵照 G B/T 1.1-2 0 0 0 标准化工作导则第 1 部分:标准的结构和编写规则,在范 围、引用标准等章条中删除了个别不符合我国标准的字句。为了便于标准的使用,本标准“目次”保留了 I S O 1 4 2 5 8:1 9 9 8的细 目。另外,本标准还按照该国际标准的修正版I S O 1 4 2 5 8:1 9 9 8/C o r 1:2 0 0 0 对正文进行了相应的修正。建议本标准与另一个由I S O/T C 1 8 4/S C 5/WG 1 起草的I S O 1 5 7 0 4 工业自
5、 动化系统企业参考体系结构与方法论的需求 配套使用。I S O 1 5 7 0 4已转化为我国国家标准G B/T 1 8 7 5 7-2 0 0 2。这两个标准对推动我国制造业信息化标准化和企业建模有重要意义。本标准的附录 A为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准主要起草单位:北京机械工业 自动化研究所。本标准由全 国工业 自动化系统标准化技术委员会归 口。本标准主要起草人:黎晓东、郝淑芬、许莹。G B/T 1 8 9 9 9-2 0 0 3/1 S 0 1 4 2 5 8:1 9 9 8 引言 本标准的主要 目的是定义企业模型的概念和规则(见第 3 章),并对有关该 主题的已有
6、的或将有的其他标准或执行过程加 以引导和约束。通过定义产生企业模型时用的元素(见 3.2)、生命段的概念(见3.3)、这些模型如何描述分层(见3.4)、构造(见3.5),以及行为特征来达到其目的。本标准对要给企业建模或给过程建模的人提供了指导原则和约束机制(见3.7)0 本标准的用户主要是一些正在为集成和建模领域的某一部分制定详细标准的有关企业。系统的执行者也可以从该标准所研制的构造中发现有用之处,从而使他们 的开发工作与这里描述的概念相对应。如果相似的实施设计有同样的技术领域及术语,或容易地映射到它们,那么,一个企业或过程的信息就能更容易地与其他企业或过程的信息共享(见 3.8)0 本标准的
7、基本原理是要求在企业集成和建模领域中已经设计好 的其他标准向企业设计者们提供一个已知环境。这样,对集成孤岛的投资风险会显著减小。在孤岛存在的地方,这些标准协助设 计者创建孤岛所需要的变换,以便与已知的环境进行交互。企业模型的标准应当通过建立在企业模型中必须有的元素来提高互操作性。在某过程需要与另外一个过程通信时,这些元素开始起作用。G B/T 1 8 9 9 9-2 0 0 3/1 S 0 1 4 2 5 8:1 9 9 8 工业自动化系统企业模型的概念与规则1 范 围 本标准为计算机可理解的制造企业模型规定 了基本概念及规则,以便于企业各种过程的互操作。本标准不定义标准企业过程、标准企业、标
8、准组织机构或标准数据。另外,本标准也不规定企业建模的过程,而仅仅是建立一个基础,使得在需要时可制定企业建模标准。2 定 义 下列术语和定义适用于本标准。2.1 与企业概念有关的定义2.1 1 企业e n t e r p r i s e 企业是 以提供产品和服务为共同目标及任务的组织群体。2.1 2 环境e n v i r o n m e n t 系统中不能企图用控制该系统的决策程序加以控制的那个部分。2.1 3 生产要素f a c t o r s o f p r o d u c t i o n 对原料、零件、组件及成品进行转换、运输、存储及检验所需的事务。2.1 4 标准的用户u s e r
9、o f s t a n d a r d 将本标准的要求用于任何用途者。例 1:企业规划、建设、改造及分析人员用此要求检验其活动的完整性。例 2:企业模型的建模者用此要求保证模型间的相容性,使其能进行互操作。例 3:企业表达标准的制定者用此要求保证其标准与国际标准的相容性。2.2 与模型概念有关的定义2.2.1 抽象a b s t r a c t io n 对于时间或空间的无损于感知的缩小,用于区分客观世界和客观世界模型。2.2.2 行为b e h a v io r 元素如何作用及反作用。2.2.3 约束c o n s t r a i n t 对一个系统来说,约束 和限制是来 自于被研究系统 内
10、部或外部的施加于系统的限制和限度。对于模型来说,约束和限制是 由建模者为某种 目的施加的、或对应于某种系统 的约束和限度。2.2.4 元素e l e m e n t 系统 的基本部件,有状态、行为和标识等特征。G B/T 1 8 9 9 9-2 0 0 3 八S O 1 4 2 5 8:1 9 9 82.2.5 企业模型e n t e r p r i s e m o d e l 对一个企业打算实现什么、如何运行 以及如何组织的表达。注:一个企业模型是 一 个用来识别和表达企业基本元素和这些元素的必要等级分解的抽象。例如,它可以用来提 高企业的效能和效率。它还指定了这些元素所需要的信息,并为集成
11、信息系统提供了定义需求所必需的信息。2.2.6 模型m o d e l 用数学、符号或文字表达另一种事物的表达方式。注:模型是人对系统或形势以及相关元素和关系的显示表达。它表达了系统元素和元素间的联系。3 概念和规则3.1 企业模型的用途 企业模型是在特定用途的相关环境中描述与表达企业的一种工具。企业是可按照系统理论加以分析与模拟的系统。可以构造模型,用于对企业进行分析、指导企业的设计,以及管理企业的运行。本章所有的规则都是为了支持上述用途及实现企业模型之间的信息传递。3.2 系统理论作为企业模型的基础 与本标准相一致 的企业模型将构成一个与系统理论对应元素相一致 的模型。本章所有的规范性基本
12、概念及规则描述了系统理论的这些对应元素,并将之与模型内容及特征相联系。3.2.1 基于系统理论的方法论 文献(通用系统理论方法A n A p p r o a c h t o G e n e r a l S y s t e m T h e o r y,G e o r g e J.K l i r(1 9 6 9);通用系统思想介绍 An I n t r o d u c t i o n t o G e n e r a l S y s t e m T h i n k i n g,G e r a l d M.We i n b e r g(1 9 7 5))中,有多种方法论来 自通用系统理论,它们各有其不
13、同的侧重面。有三种最常用的方面,即结构方面、行为特征方面以及分层方面。结构方面基于下述原理:系统的元素不是孤立的,而是与其他元素有着多重依存性。相互依存正是整体(系统)表征不同于各个部分(元素)表征的原因。行为特征方面是基于变量 的标识及其功能性或其他关系。若将变量 限定为输人及输 出变量,则系统被视为“黑箱”(b l a c k b o x)o 分层方面基于下述原理:系统的一个元素本身也可视为一个系统,称作子系统。同理,所面对 的系统也可被视为1X于另一个系统 的元素,另一系统称作上级系统。这就排定 了系统的抽象分层。在分层的高层次中,由于相互依存性,必将涌现新 的特征。进人下层,可得知所面
14、对系统的更具体的描述,及系统如何实现其 目的。进人上层,可得知系统在其环境条件中的任务。每个层次均以结构及行为特征加以描述。根据所需用途,可采用不同的具体方法。逐层向下,可展示系统的内部结构。这可依靠观察、逻辑推理或在系统开发时的设计来实现。逐层向 上,可展示系统在其环境中的行为特征。同样,这也是依靠观察、逻辑推理或在系统开发时设定前提来实现的。3.2.2 生产要素 企业模f应确定在企业或产品的各生命段中生产要素(诸如人员、资金、材料、信息、能源、工具设备等)将产生的作用。3.2.3 企业模型的范围 企业模型应确定实施下列事项所需 的企业有关方面:构思、设计、实施并建设一个由某个选定的工作过程
15、集所构成的企业;管理及操作一个企业使之实现其目 标;支持企业的改进、重新设计、重建和解体。GB/T 1 8 9 9 9-2 0 0 3/1 S 0 1 4 2 5 8:1 9 9 83.2.4 模型信息的可用性及格式 在运行场景中,使由企业模型获取的信息对人工操作或机器操作均适用,这些信息应是中性格式或是由当前应用软件所给定的格式(最好是前者)。3.2.5 企业模型的语义和语法 模型,作为企业的表达,应 当展现语义及语法,这样,模型的内容才能被用户理解。模型的语法涉及允许的关系类别。模型的语义包含元素及与企业模型基本概念对应关系的意义。模型的语法形式及语义内涵有着不同的依附性,例如依附于模型的
16、用 图及依附于企业的边界与环境。3.2.6 构成部件的管理 企业模型应 当设计成为这样 的方式,每个构件都能由自动配置一管理系统进行管理。3.3 生命段概念 产品、过程、项 目和企业都是 系统。系统具有生命周期,它可分为几个阶段,例如计划 建设、使用运行、回收 解体。3.3.1 产生一求解活动 解决高层系统每个生命段(计划 建设、使用 运行、回收 解体)中的问题,需要三种活动。这些活动是:发现应做什么(W 活动);找到如何去做(H 活动);去做它(D活动)。图 1 是一个制造产品的示例,它给出系统生命段一般名称与 W,H,D活动之间的映射。W,H,D活动可用不同类型的模型来表达。对于活动间已确
17、定需要互相通信的部位,这些模型应具有互操作的能力。it tj-r 一、于W 7u 4j一低 户是飞 H M it D A V,VI (R*)7 TRVM 川 I(例:买 卖过户前)确定策 略!确定原则 生产产 品I I 使用与运行 阶段 确定保 障要求 确定使用需求 使用产 品I I(例:买 卖 过户后)确定用途 确定保证需求 运行保证I 解体 回收阶段I(:产 品 无 使 用 价 值 一 一一”一 一 一”一 一”一 一 图 1 系统生命段与系统 W,I i,D活动间的映射3.3.2 系统生命周期 不同的生命段可有不同的模型。在 已经确定为需要进行过程间相互通信的环节,这些模型应具有互操作能
18、力。在生命周期活动中,向前及向后发送模型信息,使改进产品质量的企业过程能进行增值迭代。G B/T 1 8 9 9 9-2 0 0 3/1 S 0 1 4 2 5 8:1 9 9 8日 图 2 分解“产品设计”活动以表现 W,H,D活动的递归性3.3.3 递归 W,H,D活动是递归和可分解的。所以,每个活动可分解为若干子活动,而这些子活动将构成另一组 W,H,D活动(见图 2)0 这些子活动可用不同类型模型表达。这些模型应能在它们需要相互通信的场合进行互操作。例如:在制造企业 中“生产”活动可依次分为下层的 W,H,D活动。W 活动来 自用户需求,包含最终得出需要生产什么的一切活动。H活动来 自
19、技术要求,包含最终得出应如何生产产品 系统的一切活动。D活动来 自生产任务,包含能最终实现产品发货的一切活动。3.3.4 迭代 W,H,D活动是迭代 的,因此,这些活动没有固定的顺序,但它可返回前一活动,以更新后的输人来重复它们(见图3)0 GB/T 1 8 9 9 9-2 0 0 3/1 S 0 1 4 2 5 8:1 9 9 8口 图 3 迭代“产品设计”活动以表现用于过程改进的反馈 每项活动的每项特征可在不同模型中产生。这些不 同模型,每个都受控于模型的变动及版本管理。3.3.5 命名 图 1 中系统生命段一栏 的名称仅是举例。对具体的产品、工作过程、工程项 目或企业,这些阶段应有它 自
20、己的名称,以便更恰当地说明生命段的内容是什么。并且,企业模型应反映这些特定名称。3.4 分 层3.4.1 分层的基本概念 分层是一个原则,客观世界的事项及其抽象可按此原则进行排列和排序。G B/T 1 8 9 9 9-2 0 0 3/1 S 0 1 4 2 5 8:1 9 9 8 从系统理论(见 3.2)来看,有两种分层:隶属分层及类属分层。隶属分层表达元素组成或系统分解。类属分层表达从一般到具体的抽象层次。3.4.2 分层的用途 在模 型中类属分层用于为被建模实体的构造块分类。隶属分层用于链接不同范围和不同分解粒度的模 型。3.5 构造3.5.1 构造的基本概念 构造方面基于如下原理:系统的
21、元素不是孤立的,而是与系统的其他元素有着多种相互依存性。相互依存是系统表征不同于它的元素的表征的说明。通常使用图符表示构造,如树、网络、星形、回路等。元素被表示为结点,关系被表示为边。边有无向、单向、双向等种类。构造包含形式方面和语义方面。形式方面涉及图形布局和边的种类。语义方面则是基于元素和关系对企业有关概念的映射。根据映射的 目的以及所面对的企业的边界及环境,所构成的这些映射,会有很大差别。企业利用一些对象对另一些对象实施活动。对象如产品、资源、订单。对对象实施的活动如生产、运搬、存储、修改、撤消等。从系统理论(见 3.2)来看,通常有两种构造方法 可用于将元素和关系映射到企业有关概念。第
22、一种方法是将活动对应为元素,将对象对应为关系。第一种方法的实例如增值过程,此处将一个活动视为一个元素,其输出对象视为一个关系,此对象为另一个活动(视为另一个元素)的输人对象。第二种方法是将活动对应为关系,将对象对应为元素。第二种方法的实例如加工计划的构造,此处,用一个活动(视为关系)将两个对象(视为元素)相链接。3.5.2 构造方法的兼容性 构造形式不论对机器或人工的模型解释手段,都必须是单义的。企业的建模者应确保使用3.5.1描述的两种构造方法得出的模型能互操作。3.6 行为特征3.6.1 行为特征的基本概念 企业是一种混合ffl社会系统,被人员 与机器的特征所左右。企业 中人员(被当作对象
23、或资源建模)的行为特征(如学 习与处理问题)与机器的行为特征(如作用及反作用)完全不同,故有 时需要不同种类的信息。由于市场条件、技术、知识的变化,企业是动态的并在不断地变化着。近年来,对如何看待企业的运行已有所改变。发展了一种分布式观点,企业单元在问题处理和活动中进行通信与协作,取代了将企业视为在构造 与 控制 1 分层的观点。这样,就需要在企业 内部及企业之间有比过去 已有的更大程度的功能集成。3 6 1.13.6.时间表达 若企业系统的个别元素需要跟踪,则时间特征需要建模以描述短期变化。若特征时间作为“持续时间”采用,则它提供了进一步分析(例如加工时间)的基础。有两种行为特征描述与时间有
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