GBT 43337-2023 制造系统设备运维参考模型（正式版）

制造系统设备运维参考模型2023-11-27发布国家标准化管理委员会GB/T43337—2023 I 2规范性引用文件 13术语和定义 4缩略语 l5制造系统设备运维参考模型 15.1模型描述 15.2设备层 25.3运维层 25.4系统层 55.5安全层 5参考文献 6I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》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/TC159)归口。本文件起草单位：北京机械工业自动化研究所有限公司、江苏长江智能制造研究院有限责任公司、北京理工大学、苏州路之遥科技股份有限公司、西北工业大学、长沙晶优新材料科技有限公司、苏州富纳艾尔科技有限公司、浙江金马逊智能制造股份有限公司、江苏美科太阳能科技股份有限公司、广东天机智能系统有限公司、宁波圣瑞思工业自动化有限公司、重庆川仪自动化股份有限公司、北京众驰自动化设备有限公司、博众精工科技股份有限公司、洛阳森德石化工程有限公司、山西科达自控股份有限公司、苏州艾科瑞思智能装备股份有限公司、宁波中亿智能股份有限公司、北京旭阳数字科技有限公司、深圳市玄羽科技有限公司、共青科技职业学院、无锡顺达智能自动化工程股份有限公司、浙江省标准化研究院、湖南力得尔智能科技股份有限公司、江阴怡源设备安装有限公司、辰星(天津)自动化设备有限公司、深圳市好盈科技有限公司、宁夏巨能机器人股份有限公司、中山市科彼特自动化设备有限公司、广东瑞辉智能科技有限公司、西安威科多机电设备有限公司、广东创能精密机械有限公司、东莞市爱康智能技术有限公司、襄阳光瑞汽车零部件有限公司、合肥哈工龙延智能装备有限公司、湖北毅兴智能装备股份有限公司、山东金帝精密机械科技股份有限公司、陕西北方风力机电有限责任公司、宁波伟立机器人科技股份有限公司、杭州沃镭智能科技股份有限公司。1制造系统设备运维参考模型本文件给出了制造系统设备运维参考模型的层级划分以及设备层、运维层、系统层和安全层的功能，描述了运维层的目标、实施方式和服务内容。本文件适用于企业设备运维模型的构建以及制造系统设备的在线运维管理。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。GB/T16655—2008机械安全集成制造系统基本要求GB/T39466(所有部分)ERP、MES与控制系统之间软件互联互通接口GB/T40218—2021工业通信网络网络和系统安全工业自动化和控制系统信息安全技术3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。制造系统manufacturingsystem将制造资源转变为产品或半成品的输入/输出系统，由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员所组成。设备运维operationandmaintenanceofequipment基于设备运行所产生的数据，分析判断设备的运行状态，并提供设备维护的服务活动。4缩略语下列缩略语适用于本文件。AR:增强现实(AugmentedReality)ERP:企业资源计划(EnterpriseResourcePlanning)MES:制造执行系统(ManufacturingExecutionSystem)PLM:产品全生命周期管理(ProductLifecvcleManagement)VR:虚拟现实(VirtualReality)5制造系统设备运维参考模型5.1模型描述制造系统设备运维参考模型分为设备层、运维层、系统层和安全层，层级划分见图1。2ERPERPMESPLM数据管坦状态监控智能诊断故障维惨知识共享远程支持分析运维T.艺设备仓储输送设备检验检测设备辅助设备运维活动层运维层安全层数据安企设备运行输入没各维护输出设备维护输入设备运行输出运维服务层系统层设备维护设备运行设备安全网络安全技术支撑加工设备数据支撑网络支撑设备层确认图1制造系统设备运维模型设备层是将制造资源转化为产品的关键层。设备应具有数据传输以及网络通信的功能，是实现设备运维的基础。运维层应实现但不局限于以下目标：a)采集设备运行状态数据，实现设备状态的实时监控；b)提高产品质量与设备的可靠性和可维修性；c)根据设备运行产生的数据预知设备的工作状态；d)根据设备故障数据，输出故障代码并提出可行的维护策略；e)积累设备运维数据，形成知识库，为业务流程管理提供参考。运维支撑层主要为运维活动提供技术、网络以及数据等方面的支撑。技术支撑包括但不局限于故障诊断、预测性维护、AR以及VR等技术；网络支撑指应满足设备与制造系统、智能设备的互联所需要的带宽、速率等通信需求；数据支撑指能够完成数据采集、传输、处理以及存储等功能。运维活动层应包括设备运行过程中的系列活动、维护过程中的系列活动以及设备运维活动中的分3确认确认动识系统辅生正动的结果与来统的设备维护输入角认追护类型和层效；设备维护根据推护袭别进行设名推护；务试运行，称功议年不0分析、本慌弹护片为系线识差。运行治柴谕虫压代生中信必辅尘，段备恢神中运行世备一运名约束，非验证较工系统套化时的最节以及五行分析分析产品所量，设备生的参敬，系比可节业等关忧因素。医置与人员对反备化关的各双西打乘统；没备运行输入设备运行姓护光在结果文叫化读立改务，最条和光作人员的设备运行输出图2运维活动模型设备运行输入应包含以下内容：a)建立设备、服务和操作人员的可用性；b)建立使能系统、控制系统以及追溯系统的可用性；c)设置与人员和设备相关的各项流程；d)定义设备运行时的业务规则。设备运行应包含以下内容：a)在设备运行输入准备就绪后，使能系统、控制系统和追溯系统均可用，设备运行；b)检测设备运行的各项性能指标，包括但不局限于设备自身参数、产品质量参数等；c)若设备参数异常，应实施预定应急活动，并记录设备运行状态故障代码。设备运行输出应包含以下内容：a)将设备运行的结果输出，包括设备运行日志与故障诊断信息；b)若运行故障，应遵循相应程序将设备恢复至安全状态；c)输出运行设备与运行约束、业务与任务分析可双向可追溯的相关信息。设备维护输入应包含以下内容。a)设备运行时产生的系统日志和故障发生时的故障代码。b)确定设备维护的类别和层级：设备维护的类别主要为预防性维护、纠正性维护和适应性维护；维护层级主要为操作者维护、维修人员维护；针对防止故障的常规服务应采取计划的预防性维护，针对失效问题应进行纠正性维护，针对调节系统演进所需的变更应进行适应性维护。c)将设备或者设备零件的维护约束反馈至运维层。d)使用系统分析流程确定维修策略和方法，宜考虑运维层维护的经济性、可行性等。设备维护应包含以下内容：a)开发针对设备维护类别的程序或策略，并进行设备维护；b)通过设备故障代码、产品质量等故障问题识别、记录和处理设备出现的异常问题；c)设备出现故障后，能自动安全地回归到初始状态；4d)分析系统纠正后的工作误差。设备维护输出应包含以下内容：a)记录设备维护过程中出现的异常，并用质量保证流程分析处理维护异常问题；b)将维护知识以文件的形式保存，可为同类型设备维护活动提供参考；c)从客户获取反馈以了解对设备维护的满意度水平。分析过程应分析产品质量、设备性能参数、系统可靠性等关键因素，在设备运行维护过程中做出合理的决策，保证设备层的正确运行。可使用分析模型对各种系统的危险性、产品质量度量的要素以及产品在制造、试验等过程中能量消耗情况进行识别评价。验证过程应在输入到输出的任何转换时刻提供检验是否引入误差、缺陷或者错误的数据，保障设备层及运维层的正确构建。验证内容主要包括设备运行维护的策略、约束以及运行的程序，并保证产生的服务可用。确认过程应按程序保证设备或设备零件在设备运行时输出正确的结果。确认过程应对照约束、设备类型、运维功能及其他相关准则对确认措施进行优先级排序和评价。运维服务层是提供运维服务的功能层，包含但不限于数据管理、状态监控、智能诊断、故障维修、知识共享和远程支持等功能。将设备运维过程中产生的数据，通过通信网络传输到数据库，提取特征信息，利用大数据分析、深度学习等技术进行处理和存储，为设备运维提供数据基础。将设备运行输出的状态日志及运行实时反馈的数据建立状态数据库、实时数据库，并通过与历史数据库的对比以及大数据运算分析，实现设备的状态显示、预警推送、异常处理等功能。以状态数据库、实时数据库以及历史数据库为基础，通过机器学习、数字孪生等智能算法，分析设备故障的具体形式，输出故障代码，给出失效的原因，为后续的检修以及预防维护提供参考。根据设备产生的故障代码，确定设备维护的层级以及维修的参考策略，实施维护并纠正修复后的工5根据设备运维过程中产生的数据库，形成诊断案例、检修案例以及智能模型等，为知识决策以及业务流程管理的改进提供参考。运维人员可在授权的范围内远程查看设备运行产生的各类数据以及设备自身参数，分析预判设备的运行趋势以及可能