增材制造装备远程运维参考模型

T/CAMETAXXXXX-20XXⅡT/BIAIMXXXXX-20XX增材制造装备远程运维参考模型1范围本文件给出了增材制造装备远程运维参考模型的层级划分以及设备层、运维支撑层、应用层、安全层的功能描述。本文件适用于增材制造装备的在线运营管控以及智能运维管理。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本文件的引用而成为本文件的条款。下列文件对于本文件的应用是必不可少的。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文件，然而，鼓励根据本文件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文件。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术语与定义下列术语与定义适用于本文件。3.1增材制造additivemanufacturing;AM以三维模型数据为基础,通过材料堆积的方式制造零件或实物的工艺。[GB/T37461-2019,定义3.1]3.2远程运维remotemaintenance远程实现对运维对象状态监测、故障诊断、故障预警、故障告警、运维管理、设备管理、远程维护、预测性维护等功能。4缩略语DED:定向能量沉积（DirectedEnergyDeposition）EBM:电子束熔化（ElectronBeamMelting）ERP：企业资源计划(EnterpriseResourcePlanning)FDM:熔融沉积成型（FusedDepositionModeling）MES：制造执行系统(ManufacturingExecutionSystem)PLM：产品全生命周期管理(ProductLifecycleManagement)SLA:立体光固化（Stereolithography）SLM：选择性激光熔化（SelectiveLaserMelting）SLS：选择性激光烧结（SelectiveLaserSintering）WAAM:电弧增材制造（WireArcAdditiveManufacturing）5增材制造装备远程运维参考模型5.1概述增材制造装备远程运维参考模型应实现对增材制造加工装备的状态监控、故障诊断、寿命预测，可用性评估等功能，模型可分为设备层、运维支撑层、应用层和安全层，如图1所示。图1增材制造装备远程运维参考模型架构5.2设备层设备层是将制造资源转化为产品的基础层，应包含但不局限于增材制造典型工艺加工装备以及进行数据采集、传输的辅助设备，相关设备应具有数据传输以及网络通信的功能,是实现运维的基础。5.3运维支撑层5.3.1概述运维支撑层为运维活动提供数据支撑、网络支撑以及技术支撑，是远程运维的核心层级。5.3.2数据层数据层应具有数据采集、数据传输、数据存储、数据分析的功能，具体描述如下：数据采集：针对增材制造工艺装备的运行状态以及制件加工数据进行采集，并支持数据的边缘预处理,如数据清洗、数据压缩等。数据传输：满足设备通过公共网络、专用网络、无线网络进行数据传输，并支持不同通信协议的适配转换。数据存储：支持多种类型数据的集中式或分布式的存储方式，并具备冗余的数据存储能力。数据分析：具备多种数据分析模型，用于支持设备状态以及制件质量的评估监测。5.3.3网络层网络层应具有标准协议、协议转换、智能网关的功能，具体描述如下：标准协议:支持Modbus、PROFIBUS、PROFINET、EtherCAT、RS232/485等标准通讯协议。协议转换：可根据需求进行设备通讯协议的适配。智能网关：可采集传感器、摄像头、主机等设备数据，兼容多协议（如Zigbee、蓝牙），支持第三方设备接入。5.3.4功能构件层功能构件应具有三维模型几何特征识别、工艺特征提取、质量检测、跨尺度数值仿真云端协同、自适应调整等功能，为相关应用提供技术支撑，具体描述如下：几何特征识别：利用边缘特征点检测、轮廓和几何体抽取、机器学习等方式识别制件三维特征。工艺特征提取：通过融合几何分析、统计建模与深度学习等技术实现高效表征与关键工艺参数的精准提取。工艺特征规划：融合智能算法与数字化工具，将提取的工艺特征与工艺知识库匹配，自动生成工艺方案。跨尺度数值仿真：利用热场-力场-流场-成分场耦合的多模块仿真方法，建立包含微观组织-介观形貌-宏观结构的跨尺度数值仿真模型，实现全维度多物理信息的成形仿真。高效高精度预测：结合试验与仿真结果对数值模型进行修正，对复杂结构单元成形过程中产生的温度、流场、应力、组织等信息进行计算，基于测算数据融合实现微观组织、冶金缺陷、残余应力的高精高效预测。自适应调控：建立基于先验知识与实时状态识别的预警模型和工艺参数动态反馈调控机制，实现工艺过程质量的自适应闭环调控和质量评价。智能诊断：对边缘侧部署数据感知节点，利用云边交互快速响应技术和稀疏门控自适应多专家网络对装备群进行云端协同智能诊断。5.4应用层5.4.1概述应用层是运维模型的功能表现层次，为用户提供功能服务。5.4.2装备管理装备管理应实现设备状态监测、设备故障诊断、装备群评估等功能，具体描述如下：设备状态监测：实时监控设备的运行状态，积累相关历史数据，为设备的故障诊断提供数据基础，为制件评估提供辅助依据。设备故障诊断：根据现场的设备运行状态以及监测的设备故障数据进行故障的识别，并针对设备故障的方式提供可行的解决方案。装备群评估：结合缺陷演化预测，通过异常质量识别与工艺参数动态反馈机制，构建装备群云端智能诊断与运维管理模型，进行装备群的评估。5.4.3制件管理制件管理应提供制件监测、自适应调控、质量评估等功能，具体描述如下：制件监测：实时采集制件的生产数据，与系统模型库进行对比分析，监测制件的形成过程。自适应调控：建立相应的缺陷检测模型，根据制件加工过程中产生的缺陷类型，调整系统加工参数，保证制件的加工质量。质量评估：将加工完成的制件进行缺陷检测，评判工艺质量，采用大数据等方式对工艺进行迭代优化，提高工艺研发效率。5.5安全层安全层为整个远程运维模型提供设备、数据、网络等安全保障,应满足GB/T16655—2008、GB/T40218—2021规定的相关条款。

参考文献[1]GB/T42136—2022