T∕JQZN 001-2026 数字化车间建设指南

T/JQZN嘉兴市机器人与智能装备协会发布本标准按GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》规定的进行起草。作为组织生产和检验产品的依据，其中的各项技术要求将随技术进步及产品的改进而修改。本标准由嘉兴市机器人与智能装备协会提出本标准由麒盛科技股份有限公司、嘉兴大学、嘉兴视联智能科技股份有限公司、天通智能装备有限公司、海宁红狮宝盛航空科技股份有限公司、天通日进精密技术有限公司、嘉兴一路帮机电技术服务有限公司负责起草。本标准主要起草人：蔡孝挺、杨国、陈斌、徐晓华、周毅、裴忠、吴式胜，雷燕红、潘嘉怡、袁嘉本标准为首次发布。本文件规定了数字化车间建设的总体要求、建设原则、建设内容和技术要求、实施流程、评价与改进等本文件适用于数字化车间的规划、设计、建设、运行和优化。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/T37393-2019数字化车间通用技术GB/T20720.1-2019企业控制系统集成第1部分：模型和术语GB/T5226.1-2019机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T25485-2010工业自动化系统与集成制造执行系统（MES）功能体系结构GB/T38112-2019智能工厂通用技术要求GB/T39116-2020智能制造能力成熟度模型GB/T37413-2019数字化车间术语和定义3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1数字化车间Digitalworkshop管理和服务等活动进行数据采集、传输、分析、优化和集成，实现计划、调度、质量、设备、能效等精细化、透明化、智能化管理的车间组织形式。3.2信息物理系统Cyber-physicalsystem（CPS）通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统。3.3数字孪生DigitalTwin车间物理实体在虚拟信息空间的全要素数字化映射和实时同步模型，用于仿真、监控、诊断、预测和优化。3.4生产运营管控中心ProductionOperationControlCenter基于数据可视化技术，对车间生产、设备、质量、能源、物流等核心业务进行集中监控、统一调度与协同指挥的物理场所和信息系统。3.5数据采集与监控系统SupervisoryControlandDataAcquisition(SCADA)通过对生产过程中关键变量的实时采集、传输和分析，实现对设备运行状态、工艺参数的远程监控与异常报警的系统。3.6预测性维护PredictiveMaintenance基于设备运行数据与多传感器监测信息（振动、温度等通过算法模型预测设备故障并提前维护的技术手段。4缩略语下列缩略语适用于本文件。CAD：计算机辅助设计（ComputerAidedDesign）ERP：企业资源计划（EnterpriseResourcePlanning）MES：制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem）SCM：供应链管理（SupplyChainManagement）RCS：机器人控制系统（RoboticControlSystem）QMS：质量管理系统（QualityManagementSystem）SCADA：数据采集与监控系统（SupervisoryControlandDataAcquisition）5建设要求5.1总体要求数字化车间建设应以提升车间综合绩效（质量、效率、成本、柔性、安全、环保）为目标并满足以下要.战略性：与企业总体发展战略和智能制造规划相协同.系统性：注重物理系统、信息系统、组织管理的整体规划与协同。.集成性：实现设备、系统、数据、业务和人员的有效集成。.可靠性：确保网络、数据、系统和生产过程的稳定、安全与可靠。.可扩展性：采用模块化、开放性架构，便于未来功能扩展和技术升级。.经济性：注重投资回报，分步实施，务求实效。5.2建设原则.统筹规划，分步实施：应基于企业战略和实际需求进行顶层设计，明确阶段性目标和建设内容，分阶段、分模块稳步推进，确保系统间的兼容性与可扩展性。.数据驱动，智能决策：以数据作为核心生产要素，打通数据流，实现数据的自动采集、实时流动和深度挖掘，利用数据模型与分析工具支持生产优化与科学决策。.标准先行，安全为基：优先采用或指定统一的数据、接口、通信和安全标准。将网络安全、数据安全、功能安全贯穿全过程。.人机协调，持续改进：重视人员在数字化系统中的核心作用，构建人机友好的交互环境。建立基于数据的持续优化与改进机制。5.3建设内容与技术要求5.3.1基础设施层.网络设施：应采用工业以太网、5G、Wi-Fi6等技术，实现生产设备、传感单元、控制系统、移动终端的可靠互联。通过工业防火墙或边缘计算节点实现IT网络与OT网络的互联与安全隔离，关键设备数据采集延迟≤100ms。.计算与存储设施：根据需求配置边缘计算节点、本地服务器或部署私有/混合云平台，提供足够的计算和存储资源。关键业务数据应建立异地备份机制，存储容量满足至少3年数据留存需求。.物理环境：车间布局应适应柔性化生产需求，为AGV、机器人等智能装备提供无障碍运行条件，具备必要的环境监控（温湿度、粉尘）能力。5.3.2智能装备层.数字化设备：选用自带数据接口（如OPCUA、MTConnect、ModbusTCP、TCP/IP）的生产设备或智能传感器与检测设备，支持设备状态、工艺参数、产量、报警信息的自动采集。.老旧设备数字化改造：对不具备通信能力短期又无法替换的设备，通过增加智能传感器、工业网关等方式进行数字化改造，实现设备状态和数据采集。.精益物流装备：应用AGV/RGV、智能输送线、自动化立体仓库等智能物流设备，实现物料精准配送和追溯。5.3.3车间信息系统.制造执行系统（MES）：应实现生产计划排程与下发、作业指导书电子化、生产过程实时监控、物料跟踪、质量管理、设备管理、绩效分析等核心功能。MES需与ERP、PDM及底层自动化系统集成，确保工单下达至生产完工的信息传递全自动，无需人工干预。.数据采集与监控系统（SCADA）：实现对生产线上关键设备与工艺参数的集中监视与控制。.产品生命周期管理（PLM）/计算机辅助工艺过程（CAPP）集成：实现产品设计数据、工艺数据向生产现场的准确、自动下发。.车间数字孪生：可构建车间物理模型与车间物理实体的虚拟映射，用于仿真、模拟和优化，模型精度误差应≤5%。.质量管理系统QMS：实现质量标准管理、在线/离线检验数据采集、SPC分析、质量追溯与改进闭环。.设备管理与预测性维护系统：建立设备电子档案，基于设备运行数据与振动、温度等多传感器信息，构建预测性维护模型，实现设备故障预警准确率≥90%。5.3.4信息化框架设计.建设方法：宜采用以下方法对数字化车间建设的信息化框架进行设计并建立数字化模型：计算机集成制造开放系统体系结构（CIM-OSA）方法；集成的信息系统体系构成（ARIS）方法；ICAM分析（IDEF）方法；决策活动关联图（GRAI）/GIM方法；集成化企业建模（IEM）方法；企业资产管理（EAM）方法。.信息化架构：数字化智能柔性生产线的信息化架构包括基础平台层、数据库层、功能层等。.基础平台层设计：包括软件（如CAD、PDM、ERP、CAPP、MES等）、硬件（如计算机、传感器）及公共服务（如接口标准、信息安全），公共服务需满足GB/T22239—2019《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》。.数据库层设计：包括设计类、工艺类、试验类、制造类、管理类数据及数据标准体系库，数据分类应符合GB/T33745—2017《信息技术数据分类指南》。.功能层设计：包括工厂布局、产品设计、工艺规划、生产仿真、虚拟装配、实验验证。.生产管理层设计：宜包括生产任务管理、工序计划与派工管理、领料与投料管理、生产过程管理、检验过程管理、原材料及产品库存管理，关键工序管理应实现全流程可追溯，追溯精度至单个产品或批次。5.3.5系统安全设计5.3.5.1数字化车间安全要求数字化车间安全要求包括但不限于以下内容：a)数字化车间安全防护应符合GB15760-2004、GB/T5226.1-2019的规定；b)工件自动储运系统内、各单元与数控设备交互时应有应答。各轴线应设置极限限位硬挡块，限位应c)计算机信息控制系统应具有抗干涉动作命令执行的功能；d)数字化车间防护措施的取消和启动应与数控设备的起动和停止联锁(调整状态除外)；e)数字化车间的噪声声压级不宜超过83dB(A)，对于特殊噪音岗位，现场应配备相应噪声防护用品；不应有异常振动、不规则的尖叫声和冲击声；f)数字化车间应能回收运行中产生的废油、废水，并对其进行处理。5.3.5.2电气系统安全要求生产线电气系统的各种标记、安全性能、配线技术和三项试验(保护联结电路的连续性、绝缘电阻检验和耐压试验)应符合GB/T5226.1-2019的有关规定。5.3.5.3数控系统安全要求a)生产线数控系统的环境适应性、安全性、电源适应能力、电磁兼容性和制造质量应符合GB/T29482.1-2013的规定；b)数控系统应满足数字化生产线的功能要求，应具有自动、手动操作能力，程序编辑功能，自诊断功能和报警显示功能。5.3.5.4设计过程的监控组织宜对设计过程的关键控制点进行监控，制定监控方案或计划，宜包括：a)监控的责任人及责任部门；b)监控的时机；c)监控的方法：如采取评审、研讨、专家座谈会等方式进行。5.3.6网络和信息安全设计5.3.6.1网络要求数字化车间生产线应建有互联互通的网络，可实现设备、生产资源与系统之间的信息交互。为执行数字化智能柔性生产线基础层的工作任务处理，实现控制设备与现场设备之间的通信，可采用如下通信方式：a)现场总线：可采用MODBUS、CANopen等协议；b)工业以太网通信：可采用PROFINET、EtherCAT等协议；c)无线通信：工业无线3G/4G/5G等协议。5.3.6.2信息安全要求5.3.6.2.1数据采集与存储数字化车间生产线数据采集应结合数据的实时性要求，利用合理的网络通信方式与数据存储方式进行数据的采集与存储，并与企业级数据中心实现对接。包括但不限于以下内容：a)应能对车间所需数据进行采集、存储和管理，并支持异构数据之间的格式转换，实现数据互通；b)宜采用实时数据库与历史数据库相结合的存储方式；1)实时数据库：采集和储存生产现场实时性较高的数据，支待执行层的各项应用，如OEE统计等；2)历史数据库：宜采用关系数据库，采集和储存工艺设计和制造过程所需的相关主数据及过程数据。c)应具备信息安全策略，并支持更新和升级，如访问与权限管理、入侵防范、数据容灾备份与恢复等。5.3.6.2.2保障生产安全要求保障生产安全要求包括但不限于以下内容：a)信息安全措施应有利于增强安全相关系统对内部攻击、外部攻击和误操作的防御；b)信息安全措施不应对生产紧急事件处理产生妨碍，或者虽有影响但经过充分评估后可以实施。5.3.6.2.3保障连续生产要求保障连续生产要求包括但不限于以下内容：a)信息安全技术措施不应对自动化控制装备的通讯端口、控制网络产生连续或阶段性的网络冲击对控制实时性和连续性的不利影响应控制在允许范围；b)对控制设备和操作站点采取信息安全技术措施前，应充分测试和验证该技术措施是否影响控制设备和工业软件的运行。5.3.6.2.4不影响控制设备互联互通要求采取信息安全管理和技术措施前应考虑到事实上多种工业控制协议设备间的互联互通，对于采用私有协议或国际现场总线标准的控制和通讯设备可考虑采取网段隔离等措施，不宜更改相关通讯标准协议。5.3.6.2.5动态性要求应考虑数字化车间生产线全生命周期内风险与信息安全需求的变化，及时采取相应措施。6实施指南6.1车间设备互联互通宜通过采用现场总线、以太网、物联网和分布式控制系统等信息技术和控制系统，建立车间内互联互通网络。包括但不限于以下内容：a)支持异构数据的采集和存储，通过实时数据库和历史数据库相结合的方式进行数据存储，数据库应满足数据读写响应时间≤1秒；b)根据应用场景的环境因素不同，选择适用的通讯协议。6.2生产线智能化改造生产线智能化改造应包括但不限于以下内容：a)离散型企业宜应用智能装备、自动化成套装备优化工艺流程，建设柔性智能制造单元，柔性生产切换时间应≤30分钟/批次；b)流程型企业宜应用智能仪表、数据采集和监控系统替代人工记录，关键生产环节工艺数据实现自动采集，数据采集覆盖率≥90%。6.3生产过程实时调度生产过程宜根据生产模式进行生产活动、生产过程跟踪和控制。包括但不限于以下内容：a)生产设备运行状态宜实现实时监控、故障自动报警和诊断分析，生产任务指挥调度实现可视化，关键设备可自动调试修复，故障修复时间≤2小时；b)车间作业计划自动生成，生产制造过程中物料投放、产品产出数据实现自动采集、实时传送，并可根据产品生产计划实现实时调整。6.4质量管控宜采用规范的编码机制对产品进行统一标识，并利用自动识别技术对产品信息进行采集。包括但不限于以a)宜在关键工序采用智能化质量检测设备，产品质量实现在线自动检测、报警和诊断分析，检测准确率b)宜在原辅料供应、生产管理、仓储物流等环节采用智能化技术设备实时记录产品信息，每个批次产品均可通过产品档案进行生产过程和使用物料的追溯。6.5物料配送自动化生产过程宜采用条码、二维码、电子标签、移动扫描终端等自动识别技术设施，实现对物品流动的定位、跟踪、控制