TCI 299-2024 離散制造產(chǎn)品質(zhì)量智能管控技術(shù)規(guī)范

CCSL702024-03-18發(fā)布中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)發(fā)布I III 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14離散制造生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集 25離散制造生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)分析與可視化 66設(shè)備故障檢測(cè)與預(yù)測(cè)性維護(hù) 87產(chǎn)品質(zhì)量溯源 13本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由河南科技大學(xué)提出。本文件由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)歸口。本文件起草單位：河南科技大學(xué)、龍門(mén)實(shí)驗(yàn)室、中航光電科技股份有限公司、中信重工機(jī)械股份有限公司、機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司、三六零數(shù)字安全科技集團(tuán)有限公司、洛陽(yáng)理工學(xué)院、東南大學(xué)、河南群智信息技術(shù)有限公司。本文件主要起草人：張明川、吳慶濤、鄭瑞娟、冀治航、張波利、楊磊、劉勇、朱軍龍、余洋、魏寶、張建新、劉牧華、王國(guó)勇、趙旭輝、董璐、劉波、張晨璐、馮嘉美、張茉莉。為拓展離散制造產(chǎn)品質(zhì)量智能管控技術(shù)的應(yīng)用，以及進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)離散制造與信息技術(shù)緊密結(jié)合，同時(shí)為了順應(yīng)我國(guó)離散制造產(chǎn)品質(zhì)量管控技術(shù)的智能化提升和升級(jí)改造需求，本文件制定了離散制造產(chǎn)品質(zhì)量智能管控技術(shù)規(guī)范。本文件針對(duì)離散制造產(chǎn)品質(zhì)量管控，主要包括生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集（設(shè)備數(shù)據(jù)采集、物料生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)分析與可視化、異常檢測(cè)（設(shè)備異常檢測(cè)、人員行為異常檢測(cè)）和設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)、產(chǎn)品質(zhì)量溯源等。1離散制造產(chǎn)品質(zhì)量智能管控技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了離散制造產(chǎn)品質(zhì)量智能管控的術(shù)語(yǔ)和定義、離散制造生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集、離散制造生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)分析與可視化、設(shè)備故障檢測(cè)與預(yù)測(cè)性維護(hù)、產(chǎn)品質(zhì)量溯源。本文件適用于離散制造的產(chǎn)品質(zhì)量智能管控。2規(guī)范性引用文件本文件沒(méi)有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1離散制造discreteManufacturing離散制造是一種新的生產(chǎn)方式，其特點(diǎn)是產(chǎn)品由多個(gè)獨(dú)立的零部件組成，每個(gè)零部件的加工裝配過(guò)程獨(dú)立，最后經(jīng)過(guò)部件裝配和總裝配階段后形成最終成品。3.2質(zhì)量智能管控qualityIntelligentControl質(zhì)量智能管控是運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能反饋，提高產(chǎn)品質(zhì)量水平的管理方法。3.3生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集productionProcessDataCollection生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集是指在生產(chǎn)過(guò)程中，使用各種傳感器、儀器或設(shè)備來(lái)收集有關(guān)生產(chǎn)環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)等方面的數(shù)據(jù)。3.4生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)分析與可視化productionProcessDataAnalysisandVisualization生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)分析與可視化是一種將生產(chǎn)過(guò)程中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究、理解和展示的方法。3.5質(zhì)量溯源技術(shù)qualityTraceabilityTechnology質(zhì)量溯源技術(shù)是一種通過(guò)獲取、追蹤和記錄產(chǎn)品生產(chǎn)和流通環(huán)節(jié)中的相關(guān)信息，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全，并提供透明度和可追溯性的技術(shù)手段。2語(yǔ)義規(guī)范層語(yǔ)義規(guī)范層數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入4.1.1.3客戶層3根據(jù)檢測(cè)設(shè)備的特點(diǎn)采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(如TCP/IP)或通信接口(如USB)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑z測(cè)數(shù)4.1.2.3客戶層語(yǔ)義規(guī)范層44.2.2感知層層，同時(shí)將通信層指令數(shù)據(jù)寫(xiě)入RFID卡內(nèi)。感知層通過(guò)通信接口(如RS-232)與通信層相連接。4.2.3通信層通過(guò)通信接口(如RS-232)與服務(wù)層相連，并利用無(wú)線通信(如ZigBee)主副模塊分別完成對(duì)數(shù)4.2.4服務(wù)層包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、RFID中間件服務(wù)器、企業(yè)物料管理系統(tǒng)、交換機(jī)等組件，其中負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理物料資源的相關(guān)數(shù)據(jù)，RFID中間件服務(wù)器負(fù)責(zé)處理RFID數(shù)據(jù)，交換機(jī)則用于將各個(gè)服服務(wù)層通信層通信接口通信接口圖3物料數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求4.3產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求面向離散制造過(guò)程，本文件所提供的產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求如圖4所示。5檢測(cè)任務(wù)下發(fā)檢測(cè)數(shù)據(jù)接收通信接口通64.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸4.4.3后端視頻監(jiān)控中心管理服務(wù)器管理服務(wù)器存儲(chǔ)服務(wù)器解碼服務(wù)器監(jiān)視器后端視頻監(jiān)控中心前端視頻數(shù)據(jù)采集遠(yuǎn)距離監(jiān)控點(diǎn)近距離監(jiān)控點(diǎn)視頻數(shù)據(jù)傳輸光纖收發(fā)器光纖收發(fā)器中心交換機(jī)交換機(jī)圖5人員數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求5離散制造生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)分析與可視化5.1.1離散制造車(chē)間主要數(shù)據(jù)離散制造車(chē)間主要數(shù)據(jù)如圖6所示。7人人員基本信息設(shè)備基本信息人員位置信息人員狀態(tài)信息物料質(zhì)量信息人員位置信息人員狀態(tài)信息物料質(zhì)量信息設(shè)備狀態(tài)信息設(shè)備位置信息設(shè)備狀態(tài)信息設(shè)備位置信息據(jù)編名材數(shù)物料基本信息碼稱料量編名材數(shù)在制品質(zhì)量信息在制品質(zhì)量信息物料狀態(tài)信息成品質(zhì)量信息成品質(zhì)量信息物料位置信息物料位置信息圖6離散制造車(chē)間主要數(shù)據(jù)采用歸一化等方法將數(shù)據(jù)映射到一個(gè)共同的數(shù)值范圍內(nèi)，以滿足后續(xù)數(shù)據(jù)分析任務(wù)的要求。8如表1所示。折線圖直方圖加工合格率、設(shè)備加工合格率、環(huán)形圖故障統(tǒng)計(jì)分析、各工位加工時(shí)間柱形圖帶平滑線的散點(diǎn)圖XX圖7設(shè)備故障檢測(cè)流程6.1.2數(shù)據(jù)預(yù)處理96.1.3模型訓(xùn)練利用支持向量機(jī)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、最近鄰等機(jī)器學(xué)習(xí)方法，對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練與分析，建立設(shè)備異常檢測(cè)模型。6.1.4故障檢測(cè)利用設(shè)備異常檢測(cè)模型，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。在離散制造車(chē)間中，具體的檢測(cè)方法應(yīng)根據(jù)場(chǎng)景和設(shè)備而定，表2列舉了一些常用的檢測(cè)方法，表3列舉了一些常用的設(shè)備異常情況與對(duì)應(yīng)的解決技術(shù)要求。表2部分設(shè)備異常檢測(cè)技術(shù)要求值值表3設(shè)備異常解決技術(shù)要求況，并根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整設(shè)備的工作狀態(tài)等等。電氣故障可通過(guò)定期檢修、更換老化電線、使用高質(zhì)量的電氣的電流電壓情況，并及時(shí)進(jìn)行維護(hù)等等?？赏ㄟ^(guò)定期校準(zhǔn)傳感器、使用高質(zhì)量的傳感器部件、使用多個(gè)傳感器對(duì)同一參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性等等?？赏ㄟ^(guò)定期更新軟件、備份程序、使用高質(zhì)量的控制據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整等等。6.2人員行為異常檢測(cè)方法及處理技術(shù)要求在離散制造車(chē)間場(chǎng)所中，對(duì)人員異常行為進(jìn)行辨識(shí)，可降低異常事件的發(fā)生。本文件所提供的人員行為異常檢測(cè)流程如圖8所示。圖8人員行為異常檢測(cè)流程6.2.1數(shù)據(jù)收集收集人員視頻的實(shí)時(shí)行為數(shù)據(jù)，如傳感器數(shù)據(jù)、攝像頭數(shù)據(jù)等信息，具體方法可參見(jiàn)4.4節(jié)。6.2.2數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等操作，其有助于減少數(shù)據(jù)噪聲、提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和降低計(jì)算成本。具體方法可參見(jiàn)5.1節(jié)。6.2.3模型訓(xùn)練利用自編碼器、生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)等機(jī)器學(xué)習(xí)方法，對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練與分析，建立人員行為異常檢測(cè)模型。6.2.4行為異常檢測(cè)利用人員行為異常檢測(cè)模型，對(duì)操作人員的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，監(jiān)測(cè)人員的行為狀態(tài)。在離散制造生產(chǎn)過(guò)程中，針對(duì)不同的人員行為異常，可采取相應(yīng)的解決技術(shù)要求。本文件所提供的人員行為異常解決技術(shù)要求如表4所示，具體技術(shù)要求如下：表4人員行為異常解決技術(shù)要求維護(hù)管理與執(zhí)行健康度預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)采集維護(hù)管理與執(zhí)行健康度預(yù)測(cè)設(shè)備圖9預(yù)測(cè)性維護(hù)流程圖數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型訓(xùn)練健康度預(yù)測(cè)圖10健康度預(yù)測(cè)流程圖6.3.2.2健康度預(yù)測(cè)6.3.3設(shè)備維護(hù)6.3.3.2實(shí)施維護(hù)操作根據(jù)維護(hù)計(jì)劃，監(jiān)控計(jì)劃的操作執(zhí)行。6.3.3.3記錄維護(hù)過(guò)程根據(jù)維護(hù)操作，記錄維護(hù)的實(shí)施過(guò)程。6.3.3.4評(píng)估維護(hù)效果根據(jù)維護(hù)記錄，建立一個(gè)完善的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，利用收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并建立預(yù)測(cè)模型以評(píng)估設(shè)備的健康狀況和故障風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)分析結(jié)果和合作反饋，不斷優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃。7產(chǎn)品質(zhì)量溯源7.1產(chǎn)品記錄管理辦法產(chǎn)品質(zhì)量溯源技術(shù)包括采集、記錄、分析和追溯相關(guān)信息。建立和實(shí)施產(chǎn)品質(zhì)量管理辦法，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量溯源。本文件所提供的產(chǎn)品記錄管理辦法分為三類(lèi)。7.1