GB/T 41996-2022 开关设备数字化车间运行管理模型指南

　　ICS 29 . 130 . 10 CCS K 43

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41996—2022

　　开关设备数字化车间运行管理模型指南

　　Guide of operation management model for the digital workshop

　　of switchgear

　　2022-10-12 发布 2023-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 41996—2022

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 缩略语 2

　　5 开关设备数字化车间运行管理模型构建基础 2

　　5 . 1 开关设备数字化车间运行管理模型分析 2

　　5 . 2 运行管理模型基本要求 3

　　6 生产计划调度模型 3

　　6 . 1 运行模型 3

　　6 . 2 驱动数据 6

　　6 . 3 运行过程 8

　　6 . 4 运行结果输出 9

　　7 产线运行模型 10

　　7 . 1 运行模型 10

　　7 . 2 驱动数据 11

　　7 . 3 运行过程 12

　　7 . 4 运行结果输出 14

　　8 物料配送模型 14

　　8 . 1 运行模型 14

　　8 . 2 驱动数据 15

　　8 . 3 运行过程 15

　　8 . 4 运行结果输出 17

　　9 设备管理模型 17

　　9 . 1 运行模型 17

　　9 . 2 驱动数据 18

　　9 . 3 运行过程 19

　　9 . 4 运行结果输出 20

　　10 质量检验模型 21

　　10 . 1 运行模型 21

　　10 . 2 驱动数据 21

　　10 . 3 运行过程 22

　　10 . 4 运行结果输出 24

　　11 产品模型 24

　　11 . 1 运行模型 24

　　Ⅰ

　　GB/T 41996—2022

　　11 . 2 驱动数据 24

　　11 . 3 运行过程 25

　　11 . 4 运行结果输出 25

　　12 工艺模型 26

　　12 . 1 运行模型 26

　　12 . 2 驱动数据 26

　　12 . 3 运行过程 26

　　12 . 4 运行结果输出 27

　　13 安全模型 27

　　13 . 1 运行模型 27

　　13 . 2 驱动数据 28

　　13 . 3 运行过程 28

　　13 . 4 运行结果输出 29

　　参考文献 30

　　Ⅱ

　　GB/T 41996—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 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。

　　本文件由中国电器工业协会提出。

　　本文件由全国高压开关设备标准化技术委员会(SAC/TC 65)归口 。

　　本文件起草单位：西安西电电气研究院有限责任公司、西安高压电器研究院有限责任公司、华中科技大学、华工制造装备数字化国家工程中心有限公司、西北工业大学、西安电子科技大学、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、中国电子技术标准化研究院、机械工业北京电工技术经济研究所、西安西电开关电气有限公司、西安西电高压开关操动机构有限责任公司、西电宝鸡电气有限公司、河南森源电气股份有限公司、天水长城开关厂有限公司。

　　本文件主要起草人：陈荣伟、颜莉萍、史亚斌、胡进寿、苏晓毅、张镁、闫兴浪、赵勇、王莎、王东、刘倩、蒋宗敏、刘景博、武胜斌、王海斌、刘壮、张实、朱海平、喻志民、耿俊浩、常建涛、熊文泽、赵向阳、邓伟、郭庆红、田天、江小刚、曹宏、顾总理、高国芳。

　　Ⅲ

　　GB/T 41996—2022

　　开关设备数字化车间运行管理模型指南

　　1 范围

　　本文件提供了开关设备数字化车间运行管理模型构建基础、生产计划调度模型、产线运行模型、物料配送模型、设备管理模型、质量检验模型、产品制造模型、工艺模型和安全模型等指南。

　　本文件适用于指导 72 . 5 kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备与 3 . 6 kV~40.5 kV 金属封闭开关设备和控制设备数字化装配车间运行管理模型搭建，其他开关设备可参照执行。

　　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/T 3906—2020 3.6 kV~40.5 kV交流金属封闭开关设备和控制设备

　　GB/T 7674—2020 额定电压 72 . 5 kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备

　　GB/T 18725—2008 制造业信息化 技术术语

　　3 术语和定义

　　GB/T 18725—2008 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　气体绝缘金属封闭开关设备 gas-insulatedmetal-enclosedswitchgear

　　至少部分采用高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备和控制开关。

　　[来源：GB/T 7674—2020 , 3 . 2 ]

　　3.2

　　金属封闭开关设备和控制设备 metal-enclosedswitchgearandcontrolgear

　　除外部连接外，全部装配完成并封闭在接地金属外壳内的开关设备和控制设备。

　　[来源：GB/T 3906—2020,3 . 102,有修改]

　　3.3

　　数字化 digitalization

　　以数字形式表示(或表现)本来不是离散数据的数据。 具体说来，也就是将图象或者声音转化为数字码，以便这些信息能由计算机系统处理与保存。 在信息化时代，数字化已经变成代表信息化程度的一个重要指标。

　　[来源：GB/T 18725—2008,3 . 83]

　　3.4

　　数字化车间 digitalworkshop

　　以物理车间为基础，以信息技术等为方法，用数据连接生产运营过程不同单元，对生产进行规划、管理、诊断和优化，实现产品制造的高效率、低成本、高质量。

　　1

　　GB/T 41996—2022

　　3.5

　　模型 model

　　以任何方式(包括数学、物理、符号、图形或描述等方式)对现实事务某一方面进行的抽象描述。

　　[来源：GB/T 25485—2010,3 . 32]

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　AGV：自动导引小车(Automated Guided Vehicle)

　　BOM：物料清单(Bill Of Material)

　　EBOM：工程物料清单(Engineering BOM)

　　GIS：气体绝缘金属封闭开关设备(Gas-Insulated metal-enclosed Switchgear)

　　MBOM：制造物料清单(Manufacturing Bill Of Material)

　　MRP：物料需求计划(Material Requirements Planning)

　　MTBF：平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure)

　　MTTR：平均修复间隔时间(Mean Time To Repair)

　　PAB：预计可用库存(Projected Available Balance)

　　PBOM：工艺物料清单(Process BOM)

　　RFID：射频识别 (Radio Frequency Identification)

　　RGV：有轨制导车辆(Rail Guided Vehicle)

　　5 开关设备数字化车间运行管理模型构建基础

　　5 . 1 开关设备数字化车间运行管理模型分析

　　以 72 . 5 kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备或 3 . 6 kV~40.5 kV金属封闭开关设备和控制设备的数字化车间为例，对开关设备数字化车间运行管理模型进行分析。 开关设备数字化装配车间包含至少一条装配产线，能适应一批订单下多种不同型号产品在装配线上的柔性装配。 开关设备数字化车间运行管理由生产订单驱动，将多种产品订单输入生产计划调度模型进行排产，输出装配作业计划和物料需求计划。 物料配送模型在物料需求计划驱动下，按照订单成套配送物料到生产线边，输出配送反馈。产线运行模型在装配作业计划驱动下，按照节拍进行装配，进行不同产品装配作业时可调用相应产品制造模型、工艺模型和质量检验模型进行作业，装配完成后输出生产反馈。 设备管理模型和安全模型为产线运行提供支撑。 配送反馈、生产反馈、设备保养计划等支撑生产计划的调度。 设备数据和人员数据为车间生产提供支持，数字化车间运行最终输出为客户满意的产品。 开关设备数字化车间运行管理模型如图 1 所示。

　　2

　　GB/T 41996—2022

　　图 1 开关设备数字化车间运行管理模型

　　5 . 2 运行管理模型基本要求

　　开关设备数字化车间运行管理模型可用于车间生产监控、车间异常管理及车间运行优化，宜满足以下要求：

　　a) 数字化车间运行管理模型搭建之前对开关设备数字化车间进行分析，分析车间内包含的装配产线、物流配送过程等，确定模型的范围;

　　b) 运行管理模型搭建之前对车间内生产的产品及其工艺过程进行分析，模型能够按照实际生产节拍反映产品的生产过程;

　　c) 数字化车间运行管理模型的业务模块包含生产计划调度、产线运行、物料配送、设备管理、质量检验、产品、工艺、安全等;

　　d) 运行管理模型可反映数字化车间的生产状况，可通过导入车间生产数据，驱动模型运行，查看输出的结果是否符合车间实际;

　　e) 运行管理模型需便于调整，可对模型不断迭代优化;

　　f) 运行管理模型投入使用之前宜利用车间实际数据驱动模型运行一段时间，使模型能够稳定运行;

　　g) 运行管理模型具有可视化功能，能够获取运行过程数据，可对数据统计分析，直观展示运行结果。

　　6 生产计划调度模型

　　6 . 1 运行模型

　　生产计划调度模型如图 2 所示。

　　3

　　GB/T 41996—2022

　　图 2 生产计划调度模型

　　生产计划调度模型的逻辑模型为计划排产模型，可参考 MRP 模型，对生产订单进行处理，考虑产品库存量。 算法见图 3 。

　　4

　　GB/T 41996—2022

　　图 3 MRP算法

　　运行过程具体内容如下所示。

　　a) 明确整个计划需要的数据环境，如需要明确排产计划编制 日期，划分时段，时区，确定需求时界、生产批量、批量增量、安全库存量和提前期等。

　　b ) 计算毛需求量，在中低压行业里，毛需求量等于订单量。 毛需求量的计算即取剩余未出库的订单数。 即总的订单数减去已经出库的数量，得到剩余未出库的订单量，结合 BOM 将每层相同物料合并，再乘以父件数量，逐层计算出毛需求。

　　c) 计算净需求量，净需求量=[毛需求量/(1-损耗率)-现有库存+安全库存-预计入库量+已分配数量]。

　　d) 计算计划订单量，不同的订货策略，计划订单量有不同的算法。

　　5

　　GB/T 41996—2022

　　1) 批对批：

　　计划订单量=最小订货量+取大整数[(净需求量-最小订货量)/批量增量]×批量增量。

　　2) 固定批量：

　　计划订单量=(固定/经济批量)+取大整数[净需求量-(固定/经济批量)/(固定/经济批量)]×(固定/经济批量)。

　　3) 再订货点：

　　计划订单量=固定/经济批量。

　　4) 期间订货：

　　计划订单量=最小订货量+取大整数[(净需求-最小订货量)/批量增量]×批量增量。

　　e) 计算当期 PAB。

　　当期 PAB指编制计划 日期时可用的库存量。

　　f) 逐个时段计算 PAB初值。

　　g) 计算本时段净需求量。

　　如果 PAB初值大于或等于安全库存量，表示不需要补充，因此净需求量为 0;如果 PAB 初值小于安全库存量，则需要补充库存，这时净需求量为安全库存量减去 PAB初值。

　　h) 如果净需求量为 0,表示不需要补充物料，因此，PAB 等于 PAB 初值。 如果净需求量不为 0 ,则需要计算计划产出量。

　　i ) 计算计划产出量。

　　j) 计算 PAB值。

　　k) 判断计划期中的各个时段是否已全部计算完毕。 如果没有全部计算完毕，需要计算下一个时段的数据。 计划期循环完毕之后，可以计算计划投入量和可供销售量。

　　6 . 2 驱动数据

　　生产计划调度模型由生产订单驱动，宜综合考虑产品数据、装配工艺数据、设备数据、生产反馈、配送反馈、库存数据等信息。

　　a) 生产订单

　　生产订单包含的数据信息，如表 1 所示。

　　表 1 生产订单数据

　　序号

　　数据项

　　说明

　　1

　　订单编号

　　区分订单的唯一识别号

　　2

　　装配产品

　　包含产品的名称、属性等

　　3

　　装配数量

　　装配产品的数量

　　4

　　完成时间

　　装配完成时间

　　b ) 产品数据

　　产品数据包含的数据信息，如表 2 所示。

　　6

　　GB/T 41996—2022

　　表 2 产品数据

　　序号

　　数据项

　　说明

　　1

　　产品编码

　　区分产品的唯一识别号

　　2

　　产品名称

　　—

　　3

　　产品 BOM

　　产品全结构 BOM

　　c) 装配工艺数据

　　装配工艺数据包含的数据信息，如表 3 所示。

　　表 3 装配工艺数据

　　序号

　　数据项

　　说明

　　1

　　产品名称

　　—

　　2

　　工艺路线

　　产品的工艺路线

　　3

　　工序名称

　　—

　　4

　　工序所需物料

　　包含物料名称、数量、属性等

　　5

　　工序需要的工装、工具

　　—

　　6

　　辅料

　　—

　　d) 设备数据

　　设备数据包含的数据信息，如表 4 所示。

　　表 4 设备数据

　　序号

　　数据项

　　说明

　　1

　　设备编号

　　设备唯一识别号

　　2

　　设备名称

　　—

　　3

　　设备能力

　　设备能完成的工作任务

　　4

　　设备维修保养计划

　　维修保养周期

　　5

　　设备维修保养记录

　　关注设备上次维修保养时间

　　6

　　设备状态

　　开机、停机、故障、待机等

　　e) 库存数据

　　库存数据包含的数据信息，如表 5 所示。

　　表 5 库存数据

　　序号

　　数据项

　　说明

　　1

　　物料编码

　　物料唯一识别号

　　2

　　物料名称

　　—

　　3

　　库存数量

　　包含仓库中已有数量，及采购中、检验中、场内制造中、外协制造中、是否到达车间等状态数量

　　7

　　GB/T 41996—2022

　　f) 生产反馈信息

　　生产反馈信息数据包含的数据信息，如表 6 所示。

　　表 6 生产反馈信息

　　序号

　　数据项

　　说明

　　1

　　当前生产订单编号

　　—

　　2

　　当前生产产品

　　—

　　3

　　当前生产进度

　　是否按计划进行，生产完工数量等

　　g) 物料配送反馈信息

　　物料配送反馈信息数据包含的数据信息，如表 7 所示。

　　表 7 物料配送反馈信息

　　序号

　　数据项

　　说明

　　1

　　当前生产订单编号

　　—

　　2

　　当前生产产品

　　—

　　3

　　当前配送物料

　　物料名称、规格、数量等

　　4

　　已配送数量

　　配送到达数量

　　5

　　配送地点

　　配送到哪条产线、哪个工位

　　6 . 3 运行过程

　　生产计划调度的运行过程如图 4 所示。

　　8

　　GB/T 41996—2022

　　图 4 生产计划调度运行过程

　　运行过程具体内容如下所示。

　　a) 生产计划编制

　　结合 72 . 5 kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备或 3 . 6 kV~40.5 kV金属封闭开关设备和控制设备的产品 BOM、工艺路线对生产订单按照产线、工位等进行装配作业计划和物料需求计划编制，还可考虑生产现场当前生产进度、车间设备保养计划、设备状态、设备产能、工厂 日历等信息，使资源获得最佳利用。 若已有计划未按时完成，会对详细生产排产产生一定影响，需纳入范围重新规划以满足车间生产计划的要求。

　　计划排程结果可视化展示，如订单甘特图、资源甘特图、资源负荷率等。

　　b) 齐套性检查

　　在计划下达之前对物料进行齐套性检查，根据物料需求计划，支持基于产品 BOM 和实时库存的齐套性分析，支持关键重要件(如断路器、互感器、灭弧室等)缺料的提醒和预警。 可分析基于当前已经入库及生产投料信息的齐套性。

　　6 . 4 运行结果输出

　　生产计划调度模型的运行结果包括装配作业计划和物料需求计划等。

　　a) 装配作业计划

　　装配作业计划数据包含的数据信息，如表 8 所示。

　　9

　　GB/T 41996—2022

　　表 8 装配作业计划数据

　　序号

　　数据项

　　说明

　　1

　　装配作业计划编号

　　计划唯一识别号

　　2

　　装配产品名称

　　—

　　3

　　装配产品数量

　　—

　　4

　　装配产线