【国家标准(GB)】 工业自动化系统与集成 制造软件互操作性能力建规 第1部分：框架

ICS 25.040.40
中华人民共和国国家标准
GB/T 19902.12005/IS0 16100-1:2002工业自动化系统与集成
操作性能力建规
制造软件互
第1部分：框架
Industrial automation systems and intcgration-Manufacturing softwarecapability profiling for interoperability--Part 1:Framework(ISO 16100 1,2002,IDT)
2005-09-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2006-04-01实施
规范性引用文件
术许和定义
制造业应用
6制造软件互操作性框架
7—-致性
附录A（资料性附录）
制造应用参考模型
附录B（资科性附录）
制造活动参考模型样例
使用情况
附录C（资料性附录）
附录（资料性附求）其他术语和定义次
GB/T 19902.1-2005/I0 16100-1;200212
GB/T 19902.1—2005/ISO 16100-1:2002GB/T19902《工业自动化系统与集成制造软互操作性能力建规》出以下部分组成：-第1部分：框架：
一第2部分，建规方法论
一第3 部分：接口协议及模板：一第4 部分：-致性测试方法、标准及报告。本部分为GB/T19902的第1部分，本部分等间采用IS016100-1：2002《工业自动化系统与集成制造软件互操作性能力专规第1部分：批架，其技术内容和结构与IS016100-12002一致。本部分的附录A、附录B.附录心、附录D为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提山.本部分由全国工业自动化系统标准化技术委贫会归口。本部分主要起草单位北京机械工业自动化研究所，本部分梦如起草单位：东南大学。本部分主要起草人：黎晓东、工茜。m
GB/T19902.1—2005/ISO16100-1:2002引言
编制GR/T19902(1S016100ID1)的动机来自于国际标推化组织工业自动化系统与集越技术委员会/体系结构、通信和集成相架分技术委员会（ISO/TC184/SC5）提出的工业和经济环境。尤其足在工业界中已经泛认可了应用软件和软件应用的专门技术是企业资产的一部分。工业界的反馈信息表明了需要改进并继续发展当前设计以及制造业标推使得软件其有万操作性。BT19902详细说明了个例造信息偿型，它描述了软件接几的需求。有了接口要求的清晰说劳，标准接口就能更容易、快速地用接口定义语言（IDI.）或适当的综程语言（如Iava和C语言）进行开发。这些标接口望实现制造软件工具中《程序块或系统)的互操作性。心B/T15门2中用统一建模语言【UML）对这些接口进行建模。同时，使用像可扩展标记语(XMI.)这样的语言，制造信息模型也可以用来开发通用可共享的数据库模式，制造工业的各个行业一一-如汽车、航空、机床制造、计算机外围设备制造和铸模及冲模制造，这些人量运用计算机辅助设计（CAI>）.计算机辅助制造（CAM）数控（NC)、计算机辅助工程（CAF）、产品数据管理（PDM)和制造执行系统(MES)的行业将真接受益于本标推。术标准中的软件接口要求将会促进以下发展：
a）可上.操作的设计和制造软件工具，这些工具可缩短产品的开发时间；b）易与现有技术集成的新型软件工具，这些工具使市场的选挥多样化，c）新的应用软件，这种软件可降低取代原有系统所花的资金（即重用康有系统从而降低费用)；d）通用的程序接口和数据库模式.因为不必开发专门的点对点软件集成接口从而节约了资金。最终的结果将是减少了牛产和制造信息管理费用并降低了产品成本。该标推通过提供以下儿个有面便制造软节能够集戴：a标准接口规范，使得不同商开发的工业自动化系统软件单元间能够进行信品交换；b）软件能力专规，就尽用·个标准的方法使用能够选择满足他们功能需求的软件单元；）保证软件集成完整性的性测试。GB/T19902由4个部分纽成。第1部分描述丫制造软件产品5.操作性的架，这些软件产品用丁制造领域并集成于制造应用中。第2部分说明了建立制造软件能力的专规的方法学，其中既包括了建规方法学丈包括了在开发制造应用阶段如何使用这些专规。第3部分阐述了而丁各种制造应用的接口协议和模板。第4部分叙逆了对1～3部分进行一致性评价的概念和规则。一范围
GB/T19902.1-2005/IS0 16100-1.2002工业自动化系统与集成制造软件互操作性能力建规第1部分：框架
GB/T19902的本部分详述了一个应用于制造领域软件产品互操作性的框架，该框架促进软件产品与制造应用的集成（见附求A中有关制造应用的讨论）。这个框架若重介绍信息交换模型、软件对象模型、接口、服务、能力专规和一致性测试方法。2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过CB/T19002的木部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内奔）或峰订版均不适用于本部分，然而.鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注口期的引用文件，其最新版本适用于本部分．
GB/T18757—2002上业白动化系统企业参考体系结构与方法论的需要（ilISO15704：2000）IS015745-12003工业白动化系统和集成开放系统应用集成框架第1部分：一般的/通用参考描述
ISO/1FC195(1-1信息技术统一建模语言（UML）第1部分：规范TS0/1F762264-1:2003企业控制系统集成第1部分：模型和术证IEEE1320.11998美国电气及电子工释师学会（1EEE)功能建模语言的标准1DEF0的话法和语义
3术语和定义
下列术语和定义适用于GB/T19902的本部分。3.1
先进的计划advancdplanning
用处理物料和能力的约束模型所做的月或年时间段的生产计划。注：在某些情况下.计划系统包括主生产计划、物料需求计划或能力计划。3. 2
计算机辅助设计/产品数据管理（CAD/PDM）conpnterAidcddesigr/prolu:idatmHrHgement用丁产品设计和致模.工群设计产品数管理和过程数供管理的计算机系统。3.3
能力capability
心软件能力提供者所能提供的功能和服务以故一组对性能评价的标准。注：该定义与ISO15531-1:2004和ISO/DIS19439中的定义不同。在IS)15331-1：2C04和1S(/DIS19439中，能1被定义为能够执行给定活动的品质：参见IEC 62264-1。3. 4
能力建规capabilityprofiliag
在软件互操作性框架中选择一组中指定接T定义的已提供的服务。1
GB/T19902.1-2005/1S016100-1:20023.5
计算机辅助工艺过程设计/计算机辅助制造（CAPr/CAM）computeraidedprtkcessplanning/compater aided manufacturing
用丁工艺过程设计和数控机床程序设计的计算机系统。3.6
控制器controller
数字系统用于控制机床的混合硬件/软件系统。示例:分布式控制系统([XS),可编程逻辑控制器(LCS) 数控装查(VC)以及监控和数据采巢系统(以AI)A,)。3.7bzxz.net
数据采集data collectionl
定时地果集下件,叫间、个人、批或及其他用于生产管理的评价实体的信息。3.8
设计（所用）的知识designknowledge设计老用丁解决设计问题的·些准则和辑，包括设计和执行挂术，注：不同的设知识用于不同的设计活动例娜，分解知识、分配知识、有并如识和优化加识3.9
设计模式 design pattern
中等舰模模式,小于体系结构模式的现模·但比专用的编程讲言的可惯用要高一个层次\。注：设计模式的应用不影响较件系统的基础结构。但是对于分系统的体系结构有根大的影响。3.10
制造软件manufacturing software一种自动化系统中的软件资源，对制造应月(例如C.AJ)/PDM)的价值在于使得控制流和信息流能够在制造过程自动化系统组件之间流动，或者在这些组件和其他企业资源间流动，或者在企业间的供应链或需求链上流动：
制造软件组件manmfactringsnftware conponent一类制造软件资源，用于支持某种制造们务的执行3.12
制造软件单元
manufaeluring software ugit
一类软件资源，由一个或多个制造软件组件组成，在制造活动中执行一个特定的功能哦征务，同时文持与其他单元的公共信息交换的机制。注，个软仆元能用 UMI.建惯成-个软性对象3.13
制造系统manufaeluringsyslen
由一个特的信息模型所指定的系统，它支持制造过程的执行和控制，制造厂的制造过程叶包括信息蔬、物流和能源流。
制造软件能力nannfacturingsoftwarecapability组制造获件的功能和服务，它对应着组给定的制造条件下评价性能的标准。注：见附录心4包括制道软件能力的用例和情关的情质，1）费见：面向式的款件件采结均.JohW训y心n.6-2。2
GB/T19902.1—-2005/IS016100-1:2002制选软件能力专规maoufacturing snftwarc capability prafile制造软件能力的明的表述，以适应制造应用的需求。3.16
较体系结构software architecture嵌入组件的软件系统的基本组织，组件之间的关系，与环境的关系，以及指导设计的原则和改进的原测
:IEEE 1471-2000]
软件环境 yuftware envirnanent计算机系统中的其他制造资源，它们会影响制造软件单元的运行情况。注：软件环境能够包含其偿系统，宅帽暖可以宜接通过界面又式以通过问拨捡轻与相关的亲鱿相互快用。环境决定了边界，该边界定义了系统的作用范固。3.18
供应链计划supplychainplanning用信息使术使用模型在不同的层次和不同详细程度上做证划和解决物流问题，用于生产线、生产车间或者是一个具有多种需求的资源、供应商，牛产车间和配送法的完全的链。注：供应链让划可以用来同步生产，其于及时发跨，小库存、最人利狗等目标求平衡约束条件。4缩写
AG自动导向小车
自动编程工具
BOM物料猜单
CAD计算机辅助设计
CAM计算机辅助制造
CAPP计算机桃辅助工艺过程设计ERP企业资源计划
制避执行素统
NC数控装置
PTM产品数据节理
供应链管理
A工A蓝控和数据采集
SQC统计质量控制
XML可扩展标记讲言
UMI，统一建模语言
5制造业应用
5. 1替考应用框架
制造软件互操作性能力框架是建立在·个更通用的制造业应用的五操作性架之上的，这样的应用互操作性能力框架在1SO15745-1:2003中迅行了更详的说明，它提供了把自动控制系统体系结构与制造业应用体系结构相集成的基。集成的制造业应用模型是一组制造资源和一组信息单元的结合体，信息单元中的数据结构、语义种行为在制造资源中可以共享和互交换，如图1所示。制造资谢包括-用以支持相应过程及应用中所必须GB/T19902.1--2005/IS0 16100-1:2002的信息交换的通信网络，设备，软件、装备，物料和人员。在这个应用集成模型中，这个模型的各种元素有共享接门，以协同，合作的方式交焕物料，能源和信息。假如模型中的各元案所执行的功能可以互操作，制造过程就能相互协同。当软件单元执行这账功能时，软件单元必须与其他元素进行互操作，软件单元之间也必须进行互操作。制造业应用
制造过程
制造值悬
制进人员
制逆软件单元
随整题
自动化制境设备
转备效基础设施
碳料利制造件
注：矩形方框表示对象(事物]的类。违接方框的线表示对象(事物)间的联系。一个关联有两个作用(每个方向有一个），一个作用可以由一个标签米命名，从A到B的作用在B终止，应之亦然，不作另外说明，作用是一对-的。“个作用可以足多重的，例如标了“1.。*“的作用是用来在·对忘或多对多关系中表示许存。关联线一义的变形表示部分的关系。而涂黑的变形表示组成(成分)录合的关系,例如：制造业虚用拥有(由组成）制造过程制造信息和制造资源。这案说明来自 [SD/IEC.19551-1。图1制造应用中部分模型的类图
5.2制造领域
制造领域(包含离散、批量和逆续控制的制造)包括多种类型的工业。比如，汽车制造业是离散控制工业，制药业是批量控制工业，石油工业则是连续控制工业。对于制造软件来说，工厂管理系统和车间控制系统间的接口是用同样方法描述的,与控制系统是离敏的、批量的还是连续的无关。类似地，控制系统中的控制流也是用同样的方法描述的，与系统是离散的、批量的还是逆续的无关。虽然制造领域存在于许多工业，这些工业中企业间的关系止随着信息技术T基础结树的最新发展快速改变着，如在供应链管理系统中。因此：这个标准设定了个目标制造领域，包制造操作和控制活动、离散控制活动、批量控制活动、逆续控制活动和制造过程设计活动，如图2所示。5.3制造过程
产品设計
静直窗城
高股致制
I厂管理
源热行和控期
批照接围
GB/T19902.1—2005/IS0 16100-1.2002供理管理
企业资源管理
制服现段改计
连维控带
图2GR/T199021dt1S016100)的目标领域个制造过程建模为组遵循特定序列的活动。每项活动关联一组均能，这些功能是按时间顺序或由…-系划中件触发而执行的
与制造过程相关联的功能应视为一组制造资源上的执行。要考虑选拆和配置制造资源来支持与过程相美的指定的制造活动刻所需的物料流、息流和能源流。当一个制造过程必须与另一个过程合作或协作时，这些相互作用过程的相关功能应当能点柑合作或协作：在这种情况下为互操作，要求这些合作或协作的功能满足组公共的标准和条件。执行这些功能的软件单元应当符合相美的互操作性的条件和标准。5.4制造资源
制造应用所需的制造资源应当依照制造过程中管理和支持的流的类型进行组织，流的类型有物料流，控制流信息流或能源流。这组流的集成表示了个巢成的制造应用或制造系统体系结构。集成制造资源形成一个制造系统结构这个体系结构应当支持制造应用需求，这紫制造资源，包括制造软件单元，提供与制造过程相关的功能：在适当的操作坏境中，各类软件单元所具备的组合能力将根据生产计划和资源分配来控制和监视制造过程。
操作环境应当出相关的软件单元所需的制造资源米进行区别。过些制造资源包括处理、存储、用户界面、通信，外围设备以及执行软件单元所需的其他系统软件。5.5制造倍息
一组信息结构提供知识的基础结构来管理制造应用中的各类流。这些信息组包拓属于产品的、过程的，设备的数据。
制造软件单元应当是处理、传送，维护这些信息结构的主要途径：5
GB/T19902.1—2005/1S016100-1:20026制造软件互操作性框架
6.1制造软件单元互操作性
在制造应用中，制造软件单元应当能够执行制造系统结构定义的一组指定的功能。在执行这些功能时，制造软件单元与其他制造软件单元进行合作（协同）并参与事务处理。每个软件单元执行的功能应尚是制造应用体系结构描述了的。这些软件单元间交执的信息应当使这些制造功能能够协作地执行。
一组制造活动的软件互换作性要描述为与制造活动相关的软件单元的互操作性，软件五操作性架是由描述支持制造应用需求的软件单元的能力的一组元素和规则组成的。支持这些需求的能力应当涵益该软件单元执行的能力以及与运行在同一制造系统或应用中的另一制造系统中的软件单元交换数据的能力。软件互操作性架应当基于以下儿个方面：a）制造软件单元间共章的语法和语义！b）制软件单元间的功能关系；
）制造软件单元提供的服务接口和协议；d能够提供制造软件单元能力专规。矩架元素出任务，活动和工品组成，当处理制造过程、制造信息和制造资源时，它们与软件实体相美.框架规则应当包括构造能力类（见GB/T19902.2）、专规类（见CB/T10902.2）和组件类（见IS016100-3)所需的关系，模板及一致性说明。在1S)161003，软作单元的组织，关系和任务以及制造软件组件表示为框架元素和规则。图3丧明广软件五操作性框架的各片面和该框架的导出框架（通用的应用互操作性框架）之问的关系。
遍的应用止摄作性的推架
(丘操作性的方法和规则)
心龚模工具
*文和语法的语言
理用的放用功操作性的恒型
用于创建
建立短域中特定的功服关系糖型+既用型
·伯息模型
环境模裂
联射到
其片上腺作性的相能
恢体系结构和设计慎式
制造软件单元接口、阻务、协识势口牢义的法学【形式化语首）川于建规
软性随力整规
甲制造循动类、软件单元能力、教件能力专规、软件组件
件功能
·制造应川互控作性标准
来自其他制适资源的的束
软件单元的非功能特性
图3软件互操作性各方面的关系
6.2制造软件单元间的功能关系
在图2所示的制造领域中，叮以有一个或多个通过特定的接口/协议协同工作的软件单元来共同完6
GH/T19902.1—2005/ISO16100-1,2002成该键域中所需的单一的制造功能。在特定的计算机系统的软件环境中，这微认为是制造资源的一个组件，由一个执行指定作用的指定的软件设计模板来实现。反过求，一个恢件单元可以执行一个或多个制造功能。一个或多个制造功能能够通过五操作来执行，控制，监视或誉理一个具体的制造活动。前一组活动又可以以一个措定的序列来完成-一个制造过程。图4描述了牧件单元的类及其环境以没相互间的关系。
在这个框架中，功能执行的顺序和时间的安排应当中组成其体过程的活动的顺序和时间的安排来决定，为执行功能而配置的制造软件单元应尚按点与它们相关的功能所要求的顺序和时问的安排来执行。
制造过程的互操作可以看成是功能的互操作，也可以君成是制造资源（包括制造软件单元）的互操作。附录中有设计、制造计划和执行活动中的信息流的样例。整避短城
型通信
换口！协识
谢培迁程
期造活动
制造动能
谢造软件单元
数把激中
制选应用
缺村环境
计算系统
1. 越行
软件体系
软件设计菌租
图4一个制造应用中的软件单元及其环境和关系的类图一个软件单元应当建模成一组软件组件，这些软件纠件已连接起米，执行.个明确的制造功能。创个软件单元应当表达或一个UML对象。制造软件单元要提供一个服务接口用于配置、执行和维护。执行制造功能的软件单儿的能力应当包括在其服务接口上所能提供的服务的描述。制造较件单元的能力要在能力专规中用XMI语言做明确的说明，制造活动的顺序和时间安排为相关的-纠制造软件单,心的百操作决定了的特定的标推。GE/T19902.2定义能力专规中所包拓的或所参号的信息结构，6. 3 服务、接口和协议
制造软件单元应建模成为一系列制造软件组件，这些组件相互连接起来执行确定的制造功能.在相回操作环境下，如果前者请求的服务能由后者提供，制造软件单元之间应当实现互操作，以支F
GB/T 19902.1—2005/IS0 16100-1:2002持制造活动。服务、接口和协议在ISO16100·3中给以定义，6.4制造软件单元能力建规
用能力专规来简要说明制造软件单元能力。能力专规包括制造活动类、所执行的软件功能、制造应用的标准、资障紊件或配置（软件使能器）、测量单元，制造软件单儿名称、所要交换数据、服务接口和相关的操作条件。
示例.制造活动类：牛产控制
较件功能：调度操作、监现、报告、报警适成用要求，完整性，及时性、精确度资源案或配置：操作系统外固设蓄，网渐，驱动器、监现器型单元：平均故障问隔时间，平均继护时间、维护人员数量（每种技术类型）制道软件单元名称：RSI企业批整理这个专规提供了最小量的信息并基于XMI.格式进行了组织，在附录中刻举了使用情说。制造软件能力专规的结构、计法和分类在ISO161(H,-3中给予定义。7一致性
能力专规的-致性评估的概态和现则在ISO161I-4中定文。
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