1、ICS 25.040;35.240.50 J 07 中华人民共和国国家标准GB/T 20720. 1-2006/IEC 62264-1 :2003 2006-12皿13发布企业控制系统集成第1部分:模型和术语Enterprise-control system integration一Part 1: Models and terminology CIEC 62264-1: 2003 , IDT) 中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会2007-07-01实施发布GB/T 20720. 1-2006/IEC 62264嗣1: 2003 目次前言. . . . I . . .
2、 . . I v 引言. . . . . . . . . . . 1. . . . . . . . . . . . . . . 11 l 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 企业控制系统集成综述. . . . . 4 4. 1 引言44.2 可包含在制造运行和控制域内的准则55 层次模型. . . . . . . . . . 6 5. 1 层次模型介绍. . . . 6 5.2 调度和控制层次5. 3 设备层次. . . . . 5.4 决策层次. 6 功能数据流模型6. 1 功能数据流模型内容116.2 功能数据流模型的特号. 6.3 功能性企业控制模型. . . . . 6.4 功能1
3、26. 5 信息流. 7 对象模型207.1 模型解释207.2 信息分类. . . . . . 20 7.3 对象模型结构257.4 对象模型可扩展性. . . . 26 7.5 资掘和视图. . . . 26 7.6 生产能力信息7.7 产品定义信息. . . . . . 36 7.8 生产信息7.9 模型交叉引用438 完整性、顺应性和一致性458. 1 完整性458.2 顺应性. . . . . . .46 8.3 一致性46附录A(资料性附录)GB/T 20720与制造相关领域中其他标准化工作的关系47A. 1 引言. . . . I . . . . . . I . . . . .
4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., . ., ., . . . . . . 47 A. 2 制造、建模和集成UA. 3 GB/T 20720与欧洲标准化委员会和TC184/SC 5jWG 1标准化工作的关系48A.4 GB/T 20720与ISO/TC184/SC 5/WG 4标准的关系49I GB/T 20720. 1-2006/IEC 62264-1 :2003 人5GB/T 20720与ISO/TC184/SC 4标准的关系49A. 6 GB/T 20720与GB/T18714和ISO/IEC15414
5、之间的关系mA.7 GB/T 20720与巴016668的关系. . . . . . 50 A. 8 GB/T 20720与IEC61512的关系50参考文献. . . . ., . . . . . . . 0 . . . . . . . . . . . . . 50 A.9 附录B(资料性附录)B.1 目的B.2 历史B. 3 驱动器和问题B.4 标准对业务的意义销售商无关的交换业务驱动器B. 7 业务驱动器示例和信息流B. 8 定义B. 9 数据重新调和附录C(资料性附录)业务驱动器和关键性能指标. . . . . . . 52 52 . . . . . . . . . . ., . .
6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. 。由n，由DV白RUFDR . .可. . . . . . . . . . . . . . . . I I I .,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. 5 B. 6 53 53 . 55 . . . 55 .,. 1. 56 关于模型的讨论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., .
7、 . . I 57 C.1 引言 57 C.2 模型要求. I -# . . ., . . . . . . . . . . . . . . . ., . . . ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . 57 附录(资料性附录)Purdue参考模型的选择元素. . . . . . . . . . . . . 60 .1 慨述60D.2 宏功能的通用表. . . . . . . . . . . .,. . . . . . . ., . . . . . . . . . .
8、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 D.3 工厂级分层的通用任务的一种形式. . . . . . . . . . . . . . 60 D.4 层次结向每层的任务. . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 D.5 数据流圈，CIM参考模型的功能网络视图. . . . . . . . . . . 68 附录E(资料性附录)PRM与MESA国际模型和GB/T20720模型的相关性 100 E.1 对相关性的需要100E.2 资掘配置和控制. . . . . f . . . . . . . . . 100 E.
9、3 分生产100E.4 数据收集和采集. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I . 100 E.5 质量管理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 E.6 过程管理. . . . 100 E.7 生产跟踪100E.8 镜数分析100E.9 运行和如节调度. . . . . u . 101 E.10 E.11 文件控制劳动力管理维护管理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10、 . . . . . . . . . . . . . . ,. I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 101 E. 12 E.13 附录F(资料性附录). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 101 系统、资据、能力、产能和时问. . . . . . . . . 102 GB/T 20720模型F. 1 引言102F. 2 对系统的一些定义.102F.3 与系统理论有关的-些概念102F.4 系统的元素(部
11、件. . . . . . . . . . . ., . . . . . . . . . 103 H GB/T 20720. 1-2006/IEC 62264-1 :2003 F.5 生产系统的模式及到IDEFO的映射.103 F.6 资源.4. . . . 104 F.7 能力、产能 104 F.8 时间.106 F.9 如何处理系统中的设施. . . . . . . . . 106 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 本标准中的模型辄述. 企业控制系统接口功能层次设备层次功能性企业控制模型. . . . . . 12 信
12、息交换区域. . . . . . . . . 20 生产能力信息. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., . . . . 21 过程段能力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . 22 图I图2图3国4图5图6圄7图8图9图10图11图12. 生产信息定义I . . . . . . . . . . . . . . . . . . .、22
13、图13图14图15图16固17图18图19图20图21图22图23图24图B.1图C.1图D.1过程段示例23可能的信息重叠. . . . . . . . . . 24 生产信息. . . . . . , . . 24 段关系a.25 人员模型.27 设备模型物料模型. 过程段模型生产能力模型. 过程段能力模型. . . . . , . . 35 当前和未来的产能4， 产品定义模型生产调度模型. 生产绩敖模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . . . . . . 4_1 对象模型相互
14、关系. . . 44 多种业务和生产过程图D.2图D.3图D.4图D.5图D.6固D.7图D.8图D.9圈D.10制造业Purdue参考模型CPRM)的范围 59 一个大型制造联合体设想的分级计算机控制结构. . . . . . . . . 61 一个工业工厂设想的分级计算机控制系统结构. 一家工业公司设想的分级计算机控制结构. . . . . . . . . . . . . . . . . 62 分级计算机控制系统(经修改)的实时任务定义. . . . . . . . . . ., . . . 6 4 轧钢厂控制的分级布置，以表示层次与工厂结构的关系. . I . . . . . . . 6
15、8 用于能掘最优化研究的轧钢厂控制系统的层次布置造纸厂控制的层次布置，以表示层次与工厂结构的关系. . . . . . . . . . . . . . . . . . ., . . I 应用于石化工厂的层次控制模式应用于制药厂的层次控制模式70计算机集成制造系统(CIMS). E G/T 20720. 1-2006/IEC 62264-1 :2003 图D.ll包含CIM参考模型及计算机集成制造的几类功能实体的关系图D.12用于数据流模型中的主要外部影响. . . . . . . . . . . . . . . . . 78 图D.13公司管理和人员功能实体与工厂的接口要求. . . . .
16、. . . . . . 1. . 78 图D.14报告公司管理和人员功能实体与工厂的接口图D.15 政府法规等与工厂的接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 图D.16 0.0设施模型. . . . . . ., . . . . . . 80 图D.171. 0订单处理图D.18 2.0生产调度四图D.19 3.0生产控制. . . . . . . . . . . . . . 83 图D.203.1过程支持工程归国D.213.2维护. . . . 85 图D.223.3
17、运行控制m回D.234.0物料和能掘控制. . . I . . . . . . . . . 87 图D.24 5.0采购88图D.256.0质量保证四图D.267.0产品库存量. . . . 90 图D.278.0成本核算. . . . . . . . . . . ., I . . . . . . 91 图D.289.0产品发运管理92图F.1生产或制造系统. . . . . . . . . . . . . 104 图F.2IDEFO活动图104表1采用的Yourdon符号表2UML所用的符号表3模型交叉引用. . . . . . . 1. I . 44 表D.1所有集成信息和自动化系统的通用
18、职责表表D.2工厂全局自动化系统提供的内容. . . . . . . . . . . . 63 表D.3有关制造效率优化(改进)的说明表D.4控制计算机系统的职责汇总. . . . . . . . . . . . . . . . . 64 表D.5推动集成控制系统开发和使用的潜在因素表D.6公司内部管理信息系统所需的任务. . . . . . . . . . . . . 65 表D.7生产调度和操作管理层的职责表D.8区域层(第3层)的职责表D.9监视层(第2层)的职责67表D.10控制层(第1层)的职责67表D.ll通用生产设施最小技术规范(功能定义)的信息流模型. 表D.12信息流任务与调
19、度和控制层任务的相关性N GB/T 20720. 1-2006/IEC 62264-1 :2003 前GB/T 20720(企业控制系统集成分为如下几部分:一一第1部分:模型和术语;一一第2部分:对象模型属性;一一第3部分:制造过程模型。本部分为GB/T20720的第1部分。本部分等同采用ISO/IEC62264-1: 2003(企业控制系统集成第1部分:模型和术语)(英文版)。本部分的技术内容和组成结构与ISO/IEC62264-1: 2003相一致，在编写格式上符合我国国家标准GB/T 1. 1(标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写规则。只根据我国国家标准的制定要求和为方便使用，做了如
20、下编辑性的改动:a) 大写的英文缩写保留英文原名，去掉ISO前言。b) 将本国际标准和ISO/IEC62264改为GB/T20720。将ISO/IEC62264-1改为GB/T 20720的第1部分或GB/T20720. 10 c) 将规范性引用文件中巳转化为国家标准的国际标准编号改为国家标准编号，并将相应的国家标准采用的国际标准版本号放在国家标准编号后的括弧内，便于使用和查阅。未转化的国际标准保留。d) 删去了原文中不符合我国标准编写的字句。本部分的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F是资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国工业自动化系统与集成标准化技术委员会归口
21、。本部分由北京机械工业自动化所负责起草。主要起草人:杨书评、黎晓东、陈禹六、黄双喜、王成。V GB/T 20720. 1-2006/IEC 62264斗:2003sl GB/T 20720是一个定义了企业行为与控制行为之间接口内容的由多部分组成的标准p本部分定义了用于描述企业业务系统及其制造控制系统之间接口的标准模型和术语。本部分中的模型和术语:强调了在系统整个生命周期中控制系统和企业系统的良好集成;能够用于改进制造控制系统和企业系统之间现有的集成能力;在应用时不受自动化程度的影响。特别地，本部分定义了一套标准的术语以及一致的概念和模型，用于控制系统与企业系统的集成，以改进系统中各部分的通信与
22、交流。它所带来的优势将:减少用户令新产品达到最大生产水平的时间;令卖主有能力提供合适的工具以实现控制系统到企业系统的集成;使用户能够更好的定义他们的需求;降低自动化制造过程的成本;优化供应链;减少生命周期中的工程耗费。本部分的目的并非:一一建议只有一种方法可以实现控制系统与企业系统的集成;一一强迫用户放弃他们现有的集成方法;一一限制在控制系统与企业系统集成领域的发展。本部分讨论了制造控制功能与其他企业功能之间的接口内容，该讨论基于ISA公布的CIM的Purdue参考模型(层次结构)。本部分给出如同在GB/T187570S0 15704)中定义的部分模型或参考模型。本部分的商围限于描述企业和控制
23、领域中的相关功能，以及在这些领域中哪些对象被正常的交换。以后的各章将说明这些对象是如何以一种鲁棒的、安全的、有成本效益的方式被交换的，以保证整个系统的完整性。第4章是为了描述第5章和第6章中所述模型的背景知识。它给出的标准用于界定制造控制系统领域的范围。第4章并不包含模型和术语的正式定义，可是它描述了用于理解其他章的背景知识。第5章是为了描述包含在制造控制企业中的活动的层次模型。它用一般的术语说明了与制造控制有关的活动以及在业务后勤层发生的活动。第5章同时也给出了与制造控制有关的设备的层次模型。第6章是为了描述企业中与业务、控制集成有关的功能的一般性模型。这一章详细地说明了控制功能的抽象模型，
24、并解释了与控制相关的业务功能。其目的是为信息交换领域中的功能建立一套通用的术语。第7章具体说明了掏成信息流(在第6章中定义)的对象。其目的是为信息交换领域中的元素建立一套通用的术语。附录A阐述了本部分与制造领域中其他相关的标准化工作的关系。附录B说明业务与控制功能之间信息交换的业务原因。其目的是为信息交换的原因建立一套通用的术语。附录C讨论了多样模型的基本原理。附录D包含从普度参考模型中选取的元素，这些元素可能用于实现在第5和第6章中描述的功能，同时要与整个模型保持一致。飞EGBjT 20720. 1-2006jIEC 62264-1 : 2003 附录E是资料性的。它将Purdue参考模型与
25、MESA国际化模型关联起来。本部分的制定是面向:一一设计、建造或操作制造设备的人;-一一负责指定制造与过程控制系统和商业企业的其他系统的接口的人;一一设计、创建、营销和集成自动化产品(用于衔接制造操作和业务系统)的人。附录F讨论了在本部分中使用的系统、资惊、能力、产能和时间。VIl G/T 20720. 1-2006jIEC 62264-1 :2003 1 范围企业控制系统集成第1部分:模型和术语本部分描述制造控制功能和其他企业功能之间的接口内容。所考虑的接口是本部分所定义的层次模型第3层和第4层之间的接口。其目的是降低与实施这些接口有关的风险、戚本和差错。本部分可用来减少与实施新产品提供有关
26、的工作量。其目的是使企业系统和控制系统可以互操作和易于集成。本部分的范围限于:a) 介绍制造操作和控制领域的范围;b) 讨论、涉及制造业企业的实物资产的组织;c) 列举与控制功能和企业功能之间的接口有关的功能;d) 描述控制功能和企业功能之间共辜的信息。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GBjT20720的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GBjT 16656. 1-1998工业自动化系统和集
27、成产品数据表示和交换第1部分:概述和基本原理(idtISO 10303由1:1994)GBjT 18757-2002 工业自动化系统企业参考体系结构的要求和方法学OSO15704: 2000 , IDT) GBjT 19114. 1-2003 工业自动化系统和集成工业制造管理数据第1部分:综述(ISO 15531-1:2002 ,IDT) IEC 61512-1: 1997批控制第1部分:模型和术语学ISOjIEC 19501-1 信息技术统一建模语吉CUML)第1部分:技术规范1)3 术语和定义本标准采用以下术语和定义。3. 1 区域(领域)area 由场所确定的物理的、地理的或逻辑的成组组
28、合。注:它可包含过程段、生产单元以及生产线。3.2 可利用的产能available capacity 可达到的生产能力部分，但不承诺用于目前或今后的生产。1)即将出版。1 GB/T 20720. 1-2006/IEC 62264町1:2003 3.3 提单bill of lading BOL 货物的合同或收据，承运人同意将货物从一个地方运输到另一地方，然后送交给一位指定的人，或根据合同所述条件给予赔偿。3.4 物料清单bill of material BOM 所有组装件、零件和/或生产一种产品数量。3.5 3.6 3. 7 3.8 3.9 资源清单bill of resources 所有资源以
29、及在生产一种注2它也是制造一种产品对资源供应的影响。能力capability 采取行动的能力，产能capacity 采取行动的能力注:有关此概念的例子:生产率、流速分析证书COA 产品或物料符合质注:它可包括分析结果和承担的产能committed 当前正在使用或计划中要3. 10 消耗晶consumables 通常不包括在物料清单内的资源，或3. 11 控制域control domain 在本部分中，控制域是与制造运行和控制域同义的。3. 12 企业enterprise 一种产品所需要的每种物料的计划中活动改变一个或更多个组织，它们共同承担一个明确的使命、目标和目的，以提供一种诸如产品或服务等
30、的输出。3.13 设备类别equipment ciass 为调度和计划的目的而描述一组有类似特性的设备的方法。2 3. 14 3. 15 3. 16 制成晶，finished goods 已完成所有处理和生产的最终物料。制成晶放弃finished good waivers 对偏离标准的产品技术规范的确认。半成品放弃要求in-process waiver requests 在保证标准的产品技术规程的场合A 出的放弃要求。3. 17 3.20 3.21 制造运行和控制域MO&.C 包括所有第3层物料定义一种物质物料分批量唯一可确认注:这可以是-f3.22 3.23 人员类别person 为调度和计
31、划的目过程段process segment 是对一个生产段所需资掘集合务过程可能也与任何特定产品无关。注2它可能包括物料，能源，工作人员或设备。3.24 生产的产能production capacity GB/T 20720. 1-2006jIEC 62264-1: 2003 于物料、设备或质量度量标准偏离而提，问节层上，与任何特定的产品无关，该业在企业内完成生产的各种资掘的能力。生产的产能包括这些资掘的产髓，并代表za ) 人员、设备、物料，以及过程段能力的汇集;b ) 目前承担的、可利用的，以及生产设施难以达到的产能的总和;c) 对给定的产品棍合、原材料、工人工作量、工厂和设备，系统可达到
32、的最高可持续保持的产出率。3 GB!T 20720. 1 -2006!IEC 62264- 1 : 2003 3.25 生产控制production control 在一个工场或区域内管理所有生产的功能的汇总。3.26 生产结production line 专用于生产特定数量产品或产品系列的一系列设备。3.27 生产规则production rules 用来指导制造过程中如何生产某种产品的信息。3.28 生产单元production unit 一组生产设备。它用于一种或多种原料的转换、分离或反应，生产出中间或最终产品。3.29 产品段product segments 某一特定产品的资掘清单和生
33、产规则间共事的信息。注:它是完成生产步骤所需要的人力资源、设备资源，以及物料技术规范的一种逻辑分组。3.30 资源resource 企业实体，它提供执行企业活动和/或业务过程所需的一些或所有的能力(在本部分的内容中，是人员、设备，和/或物料的集合)。3.31 不能达到的产能unattainable capacity 生产的产能中不能达到的部分。注:典型情况是由于诸如设备不可利用性、非最优的调度或资源有限等因素所致。3.32 工段work cell 一些不相似的机器组合在一起以生产一系列有相似制造要求的零件。4 企业搜制系统集成综述4. 1号|吉成功地论述企业控制系统集成问题需要识别企业和制造运
34、行及控制域(MO&O之间的边界。边界的识别采用相关的模型，它表示了功能、实际设备、MO&.C域内的信息以及在各领域之间的信息流。多模型显示了与控制及企业系统相关联的功能和集成。a) 第5章描述了与制造组织有关联的功能层次和控制域的层次模型。这些模型是基于称为PRM的Purdue的CIM参考模型，;MESA国际功能模型以及来自IEC61512-1的设备层次模型。注1:Purdue的CIM参考模型中选择的元素包含在附录D内。注2:定义MES功能所论及的MESA白皮书见参考文献。b) 描述制造组织内的功能流和数据流的数据流模型在第6章中给出。这种模型也基于Purdue的CIM参考模型。c ) 描述可
35、能穿越企业和控制系统边界的信息的对象模型在第7章中给出。本部分提供模型和信息在多个层次上的细节和抽象。这些层次在图l中阐明，它像一张地图用来说明本文档的其余章。每个模型和图增加了前一个模型中所表示的层次的细节。模型的起始部分是描述控制系统域和企业系统域。各个领域的讨论包含在第5章中。领域中的功能在第5和第6章中给出。第6章还详细描述了与本部分有关的感兴趣的功能。相关4 GB/T 20720. 1-2006jIEC 62264嗣1:2口03功能之间感兴趣的信息流在6.5中列出口7.2结出了信息的类别。感兴趣信息的标准对象模型将在7.5、7.6、7.7和7.8中介绍a领域描述领域中的功能f_ U信息描述信息类别圈1本标准中的模型概述4. 2 可包含在制造远行和控制域内的准则感兴趣的功能0 09 00 05 0 0 0 0 钱去感兴趣的信息流层次模型和数据流模型描述了制造企业内的大多数功能，而这些功能中只有一部分与制造控制和制造控制系统有关。下面列出的准则用于确定哪些功能和哪些信息流是包括在本部分内的。a) 其功能对保证可调一致性非常关键。它包括的因素诸如安全性，以及与当前周围的良好制造操作的一致性等;b)
