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GB／T 40647-2021 智能制造 系统架构.pdfGB/T 406472021
包括： a） 产品需求分析； 6 产品企划； ） 外观与产品设计； d 工艺设计； e） 系统测试规划； f 试验验证； g） 最终设计； 最终试验； i） 设计定型。 注：上述过程对新产品设计、生产系统设计均适用。宜使用产品数据管理、产品生命周期管理、模拟仿真实现设计 过程。在设计过程中可接受如生产、服务等阶段对设计的反馈，并在设计过程中及时调整改进， 示例：在流程制造行业中，设计是指根据企业的所有约束条件以及所选择的技术对需求进行构造、仿真、验证、优化 等研发活动过程。可包括需求分析、概念定义、规划设计、质检规划、试验验证、辅助制造、设计与制造集成等业务活动， 并同相应数字化工具、信息系统相结合的完整过程，流程行业中设计阶段测试验证主要采用模拟仿真方法。
生产是指通过将物料进行加工、运送、装配、检验等活动创造产品的过程。生产一般包括： a） 设备安装调试： b）加工； c 装配； d）运送； e）检验。 示例：通过计划排产、质量管理、能源管理等生产管理方法，联合自主控制系统实现生产过程。可利用智能制造装 备、实时数据采集、大数据分析等技术手段实现对生产现场的透明管控，质量问题的优化分析，生产过程的智能调度等 用检测技术全流程控制技术等实现生产过程的优化运行
SY／T 6028-2020 探井地质实验分析项目及取样要求.pdf物流是指物品从供应地向接收地的实体流动过程。物流一般包括 a）运输； b）储存； c）装卸搬运； d）包装； e）配送。 示例：使用自动导引运输 物流仿具其软件实现物流过程
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服务是指产品提供者与客户接触过程中所产生的一系列活动的过程及其结果。服务一般包括： 客户培训； b）产品维护； ） 配件管理； d）返厂维修； e） 报废回收。 示例：对智能装备、产品开展远程运维服务，并收集产品在使用中的实时数据，开展故障诊断、预测性维护等业务 寸用以优化产品的设计过程
设备层是指企业利用传感器、仪器仪表、机器、装置等，实现实际物理流程并感知和操控物理流程的 层级，是其以上所有层级的基础。该层级的实际物理位置的映射一般为：流程型行业为设备单体，离散 型行业为单机、单体装置。层级功能是生产过程的传感和操纵。 实现其功能的应用装置或系统一般包括： a）输人装置：传感器、仪表、编码识别、信号转换； b）输出装置：执行机构、驱动器、状态指示； C）输入输出混合装置：人机界面
车间层是指实现面向工厂或车间的生产管理的层级，是连接相邻层级的接口层级。层级功能是为 生产预期最终产品进行工作流程及方法控制。包括保持记录并优化生产过程、分派生产、详细生产调 度、可靠性保证等。 实现其功能的应用系统一般包括： a）生产制造执行系统； b） 物流仓储管理系统； C）人员、设备、资源及环境管理系统； d）车间监控可视化系统，
车间层是指实现面向工厂或车间的生产 产预期最终产品进行工作流程及方法控制 、可靠性保证等。 实现其功能的应用系统一般包括： a）生产制造执行系统； b) 物流仓储管理系统； c）人员、设备、资源及环境管理系统； d）车间监控可视化系统。
注，列举的应用系统的功能可能有所交叉重叠
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企业层是实现面向企业经营管理的层级，是其下部层级的信息转化为商业运营活动的层级。层级 功能一般是财务会计、市场营销、生产运作、人力资源、企业研发与采购管理。 实现其功能的应用系统一般包括： a）设计研发方面：计算机辅助工程和制造系统、信息知识库系统； b 生产运营方面：企业资源计划管理系统、产品全生命周期管理系统、办公自动化系统； C 采购物流方面：供应链管理系统； d 销售和服务方面：客户关系管理系统； e 财务与人力资源方面：财务、人力资源管理系统 可视化方面：商业智能和企业可视化系统。 注，列举的应用系统的功能可能有所交叉重叠
协同层是企业实现其外部信息互联和共享，实现跨企业间业务协同的层级，层级功能是其下部层级 的信息通过企业外部网络活动实现互联互通的层级。 实现其功能的应用系统一般包括： a）设计协同； b）生产协同； c）供应链协同； d）销售协同
资源要素是指企业从事生产时所需要使用的资源或工 应包活智能制造过程中涉及的所有的物 理实体和信息对象。 物理实体包括人员、设备、原料、产品、能源等， 信息对象包括设计、生产、物流、销售、服务等过程中产生的所有数据
互联互通是指通过有线或无线通信网络、规范化通信协议与接口，实现资源要素之间以及企业之间 的数据传递与参数语义互换的层级，包括工厂内和工厂外两种互联互通类别， 互联可以是某一个工厂内部生产现场的资源要素和信息管理等系统间的网络连接与数据传输（工 内互联），也可以是企业上下游间、企业与用户、企业与产品间的网络连接与数据传输（工厂外互联）。 互通是指建立数据的结构和规范，使资源要素间以及企业之间传递的数据和信息能够被正确/准确 理解和利用.使得异构数据在参数语义层面能够互换
融合共享是指在互联互通的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息通信技术，基于信息标 规范化，实现信息协同共享的层级。 融合是指综合多源智能制造信息，通过数据存储、数据清洗、数据转换等多级多层面的处理，以 确的对象状态估计，完整、及时的对象属性、态势和影响估计，使不同设备、不同信息系统之间实
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合目标。 共享是在融合基础上，结合分布式协同等先进技术实现智能制造数据、信息、知识的交流与共用。 融合共享的前提是互联互通，融合共享为系统集成层级提供可靠的数据信息资源。融合共享贯穿 于智能制造全生命周期管理的全流程，同时为系统层级各阶段提供必要的数据信息资源支撑。
系统集成是指企业实现智能制造过程中的智能装备、智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能 工广之间，以及智能制造系统等不同功能系统之间的数据交换和功能互联，为企业提供基础的信息集 成、应用集成、过程集成和商业集成服务。智能制造涉及贯穿企业设备层、单元层、车间层、工厂层、协同 层不同层面的纵向集成，跨资源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态不同级别的横向集成 以及覆盖设计、生产、物流、销售、服务的端到端集成 系统集成层级涵盖了系统层级维度，为系统层级中车间层、企业层以及协同层等的集成提供技术支
新兴业态是企业为形成新型产业形态进行企业间价值链整合的层级。包括但不限于以下三种 模式： a） 大规模个性化定制，是指通过新一代信息技术和柔性制造技术，以模块化设计为基础，以接近 大批量生产的效率和成本满足客户个性化需求的服务模式； b）运维服务，是指通过对设备（系统）的状态远程监测和健康诊断，实现对复杂系统快速、及时、正 确诊断和维护，全面分析设备现场实际使用运行状况，为设备（系统）设计及制造工艺改进等后 续产品的持续优化提供支撑的服务模式； 网络协同制造，是指基于网络化制造资源协同云平台，构建面向特定需求的基于网络的制造系 统，突破空间对企业生产经营范围和方式的约束，实现资源优化配置的服务模式
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图A.1CAD在智能制造系统架构中的位置
目前，CAD正逐渐从传统的桌面软件向云服务平台过渡。下一步，结合CAD的云端化、基于模型 定义（MBD)以及基于模型生产（MBM)等技术发展趋势，将制定新的CAD标准。CAD在智能制造系 统架构中的位置相应会发生变化，见图A.2。
目前，CAD正逐渐从传统的桌面软件向云服务平台过渡。下一步，结合CAD的云端化、基于模型 定义（MBD)以及基于模型生产（MBM)等技术发展趋势，将制定新的CAD标准。CAD在智能制造系 统架构中的位置相应会发生变化，见图A.2
图A.2CAD在智能制造系统架构中的位置变化
工业机器人位于智能制造系统架构生命周期的生产和物流环节、系统层级的设备层级和单元层
以及智能特征的资源要素，见图A.3
以及智能特征的资源要素，见图A.3
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图A.3工业机器人在智能制造系统架构中的位
工业网络主要对应生命周期维度的全过程，系统层级维度的设备、单元、车间和企业，以及智能特 的互联互通，见图A.4
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图A.4工业网络在智能制造系统架构中的位置
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附 录 B （资料性） 生命周期维度与系统层级维度之间的关系
智能制造系统架构的生命周期维度是产品、设备和服务的生命周期。系统层级维度是从现场设备 到协同制造的企业层级。这两个维度是制造的过程和基础。智能特征维度体现了数据生命周期，即资 源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态对应了数据的产生、采集、传输、分析和应用。为了说 明生命周期维度和系统层级维度之间的关系，将智能特征维度映射到生命周期维度和系统层级维度组 我的平面上，即将三维的智能制造系统架构压缩为两维的制造平面，并通过企业常用的软硬件系统来说 明智能制造与传统制造的区别与联系，见图B.1。 智能特征维度映射到生命周期维度和系统层级维度组成的平面见图B.1，即将图1三维的智能制 造系统架构映射为两维的制造平面。智能制造与传统制造的区别与联系见图B.1所列举企业常用的软 硬件系统。
图B.1生命周期维度与系统层级维度组成的两维制造平面关键软硬件系统示意图
生命周期维度与系统层级维度组成的两维制造平面关键软硬件系统示意图
工业云贯穿生命周期维度，处于系统层级维度的企业层和协同层，在制造平面中的位置见图B. 可利用工业云平台，管理客户、产品、流程、员工和设备等资产，或预测企业未来情况，规避风险。
图B.2工业云在制造平面中的位置
天数据分析贯穿生命周期维度 和协同层，在制造平面中白 见图B.3。企业使用大数据分析实现 信息，形成经营决策
图B.3大数据分析在制造平面中的位置
客户关系管理贯穿生命周期维度，处于系统层级维度的企业层和协同层，在制造平面中的位置见图 B.4。企业通过客户关系管理为生产研发、财务金融决策支持，优化业务流程，使企业资源合理利用，为 客户提供满意、周到的服务，以提高客户满款 意度和思诚度
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B.5产品生命周期管理
图B.4客户关系管理在制造平面中的位置
产品生命周期管理贯穿生命周期维度，处于系统层级维度的企业层和协同层。产品生命周期管 造平面中的位置见图B.5。企业使用产品生命周期管理实现对产品从创建到使用，到最终报废 命周期的产品数据信息进行管理
图B.5产品生命周期管理在制造平面中的位置
产品数据管理覆盖整个制造平面，在制造平面中的位置见图B.6。企业通过实施产品数据管理， 工程中的人员工具、设备资源、产品数据以及数据生成过程进行全面的管理
图B.6产品数据管理在制造平面中的位置
仓储管理处于生命周期维度的生产、物流和销售，系统层级维度的单元层、车间层、企业层和协同 层。仓储管理在制造平面中的位置见图B.7。企业通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚 仓管理等功能，实现对批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能的综 合运用，
图B.7仓储管理在制造平面中的位置
企业资源管理贯穿生命周期维度，处于系统层级维度的企业层。企业资源管理在制造平面中的位 置见图B.8。企业以系统化的管理思想，利用企业资源管理为企业员工及决策层提供决策手段的管理 平台
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图B.8仓储管理在制造平面中的位置
制造运营管理贯穿生命周期维度，处于系统层级维度的车间层和企业层。制造运营管理在制造平 面中的位置见图B.9。企业可通过制造运营管理，协调管理企业的人员、设备、物料和能源等资源，把原 材料或零件转化为产品
B.10计算机辅助研发设计
图B.9制造运营管理在制造平面中的位置
计算机辅助研发设计处于生命周期维度的设计和生产，系统层级维度的车间层、企业层和协同层。 十算机辅助研发设计在制造平面中的位置见图B.10。企业使用计算机辅助研发设计获取优化的设计 成果和效益。
B.11生产数据采集与监控
B.10计算机辅助研发设计在制造平面中的位置
生产数据采集与监控处于生命周期维度的生产和物流，系统层级维度的设备层和单元层。生产数 据采集与监控在制造平面中的位置见图B.11。企业通过生产数据采集与监控实现对现场的生产设备 和生产过程进行监视和控制
B.11生产数据采集与监控在制造平面中的位置
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附 录 C (资料性） 生命周期维度与智能功能维度之间的关系
智能制造系统架构的生命周期维度是产品、设备和服务的生命周期。智能特征维度反映了制造过 的智能化程度，体现了智能制造的客观规律和具象表达。为了说明生命周期维度和智能特征维度之 间的关系，将系统层级维度映射到生命周期维度和智能特征维度组成的平面上，即将三维的智能制造系 统架构压缩为两维的智能平面，并通过生命周期各环节产生的数据以及对数据的应用来说明智能制造 与传统制造的区别与联系。生命周期维度与智能特征维度组成的两维智能平面的数据衍变过程见 图C.1
1生命周期维度与智能功能维度组成的两维智
原始数据处于智能特征维度的资源要素，贯穿生命周期维度，并在生命周期维度实现从产品设计 料供应、生产制造、实物交付到售后服务过程的中数据的客观记录。可包括但不限于设计、生产、 销售、服务等过程中产生的数据
交互数据处于智能特征维度的互联互通层级，贯穿生命周期维度。交互数据来自于工业现场网络、 协议转换、视觉识别、编码识别、人机交互、执行器等系统中，可包含原始数据的转换或计算结果、控制指 令等，
业务信息处于智能特征维度的融 ，并在生命周期维度实现对业务需 求、设计、制造、销售、服务过程的数据化描述 务信息来自于对交互数据的存储、清洗、分析和处理过 程，可包括生命周期维度各阶段的量化指 务绩效的评价和考核
知识资产处于智能特征维度的系统集成层级，贯穿生命周期维度，并在生命周期维度建立企业运营 各环节的优化体系。在生命周期活动中将单一业务的信息进行系统化的集成，为绩效提供数据分析环 境，建立业务信息与知识的关联关系汉北某框架工程施工组织设计（DOC 114页），形成知识库。可包括工业知识、机理模型、专家系统等，可用于优 化决策。
智能服务外十智能特证维度的新兴业态层级， 贯穿生命周期维度，并在生命周期维度实现产业钅 间运营活动不同环节的协同。实现知识管理和协同调度，宜支持大规模个性化定制、远程运维、网 同制造等智能增值服务。
间运营活动不同环节的协同。实现知识管理和协同调度，宜支持大规模个性化定制、远程运维、网络 同制造等智能增值服务。 示例：智能平面上的生产维度 从智能制造系统的生产维度分析，在智能平面上可以呈现如下数据衍变过程： a）原始数据：智能制造的生产维度的原始数据包括设计数据、原料数据、生产数据、设备数据、工艺参数等。这些 原始数据是智能制造系统最基本的资源要素，原始数据通常来自各种状态的传感器，包括自动采集和人工抄表 统计。 b 交互数据：来自不同数据源的原始数据，通过自动化和网络系统实现数据汇集和交互。数据交互包括数据转损 计算、人机交互、指令执行等。交互数据实现各个系统之间的互联互通，建立智能制造系统的数据分析基础 平台 业务信息：在智能制造系统的数据分析基础平台上，针对生产过程、工艺参数、订单完成率、设备效率等可以展 开各种数据分析，采用统计分析方法，以及大数据分析方法可以得到包含某一个或多个维度的分析结果，成为 可以被各个模块使用的业务信息。业务信息是数据分析的结果，从原始数据中分析得到的业务信息提供给智 能制造系统的各个模块，实现融合共享 ） 知识资产：通过各子系统的系统集成，采用大数据和机器学习技术，实现对集成数据的进一步深化分析，使生产 工艺参数与其他维度之间的关联关系数字化，形成规则和知识，实现决策支持和操作指导。 智能服务：在业务信息和知识资产的基础上，可实现对工艺参数的自适应调整、预测性维护、远程运维、大规模 个性化定制等新兴业态
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附 录 D （资料性） 不同利益相关方对智能制造系统架构的使用
生，企业内部各业务单元之间也存在者价值链联结。 一项价值活动都会对企业最终能够实现多 大的价值造成影响。价值链对收益、国际分工以及经营战略具有重大作用 波特的"价值链”理论揭示，企业与企业的竞争，不只是某个环节的竞争，而是整个价值链的竞争，而整个价 直链的综合竞争力决定企业的竞争力。用波特的话来说：“消费者心目中的价值由一连串企业内部物质与技术 上的具体活动与利润所构成，当你和其他企业竞争时，其实是内部多项活动在进行竞争，而不是某一项活动的 竞争。”
D.3系统解决方案供应商
系统解决方案供应商处于相对于智能设备的下游应用端，为制造系统的使用者提供应用解决方案。 对现有设备进行升级和联网，提供工业控制、传动、通讯、生产与管理信息等方面的系统设计、系统成套、 设备集成及工程总承包（EPC）等服务。 系统解决方案供应商宜建立信息技术的统一接口和数据共享标准体系DB5227／T 077-2015 现代高效农业园区 建设 认定管理规范，以连接各层级的数据孤岛： 计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、建筑信息模型（BIM）、产品生命周期管理（PLM），制 造执行系统（MES）、企业资源规划系统（ERP）、供应链管理工具（SCM）等， 系统解决方案供应商对智能制造系统架构的使用包括以下方面： a）生命周期维度视角。信息和数据模型在集成商和分包商以及客户之间有的统一的传输标准和 接口； b） 系统层级维度视角。实现数据在层级间的共享； c）智能功能维度视角。实现各层级智能特征，产生新的商业模式，成为新型服务提供商