GB-T 23024-2024制造业数字化仿真 分类.docx

ICS35.240.5()CCS1.67SB中华人民共和家标准GBZT230242024制造业数字化仿真分类Digita1.simu1.ationinmanufacturingindustryC1.assification202408-23发布2024T2-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会MI1.1.引言IV2规范性引用文件3术语、定义和缗珞语3.1 术语和定义3.2 缩略谱4分类原则4.1 通用性4.2 正交性4.3 全面性5分类维度5.1 概述25.2 制造业数字化仿真应用维度25.3 制造业数字化仿真系统维度25.4 制造业数字化仿真方法维度26从制造业数字化仿真应用的维度分类36.1 概述36.2 从制造业生产类31子维度分类36.3 从产品生命同期子维度分类36.4 从制造系统范因于维度分类47从制造业数字化仿典系统的维度分类57.1 概述57.2 从制造业数字化仿真系统的运行模式子维度分类57.3 从制造业数字化仿真系统架构子维度分类58从制造业数字化仿真方法的维度分类68.1 概述68.2 从制造业数字化仿真的学科原理子维度分类68.3 从制造业数字化仿真的模型原理子维度分类79制造业数字化仿真分类与编码89.1 编码方法89.2 分类代码表8参考文献IO本文件按照GB,T1.1-2020E标准化工作导则第I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贡任.本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。本文件由全国信息化和工业化融合管理标准化技术委员会（SAQTC573Wu1.本文件起草单位：北京航空航天大学、国家工业信息安全发展研究中心、北京仿真中心、北京临近空间飞行湍系统工程研究所、安世亚太科技股份有限公F、成都飞机工业（集团）有限贲任公司、重庆川仪词丫，闺行限公司、深圳市螂尔思时装有限公司、工业云制造（四川）创新中心有限公司、北京华如科技股份有限公M、卡奥斯工业智能研究院（有岛）有限公M、北京空间飞行总体设计部、航天云网科技发展有限责任公司、浙江江山变压器股份有限公司、山东浪潮智能生产技术有限公司、浙江科力车辆控制系统有限公司、浙江欧迪恩传动科技股份有限公司、浙江戮力汽车空网有限公司、昆仑数智科技有限贡任公司、捷匠网络科技（大连）行限公司、摘忠智造科技股份有限公司、上海彬章电气股份有限公司、高祝科技（苏州）股份有限公司、上海科梁信息科技股份有限公司、宁波汉科医疗器械行限公nJ、三一重工股份有限公司、梳州鄂达精密机电科技有限公司、北京纳兰德科技股份有限公司、汉威广园（广州）机械i殳备有限公司、彩虹显示器件股份有限公司、中国电子工程设计院股份有限公司、K立机电（苏州）有限公司、海目星激光科技集出股份有限公司、广东关的留房电器制造有限公司、福建省神悦铸造股份有限公司、来也科技北京）有限公司、中核第七研究设计院有限公司、上海联泰科技股份有限公司、宇宏工艺（深圳）有限公司、深圳市今天国际软件技术有限公司、常州天正工业发展股份彳!限公司、浙江关科太阳能科技彳!限公司、江西冠英智能科技股份有限公司、武汉新威奇科技有限公司、中科云宇宙（北京）科技有限公司、金蝶软件（中国）有限公司、天津光电聚能专用通佶设备有限公司、中创新航科技股份有限公司、武汉华工赛百数据系统有限公司、苏州华兴海创科技股份有限公司、浙江远算科技有限公司、上海轩田智能科技股份有限公司、唐山达意科技股份有限公司、上海漉程智造科技创新研究院有限公司、北京京仪自动化装备技术股份有限公司、贵州电子伯总职业技术学院.本文件主要起草人；张徐、李甘、丈莎、王昆玉、利殷强、施国强、铁河、田锋、蒋永兵、MJ是庆业、黄志孤李涛、陈敏杰、宋忐刚、盛国军、刘龈柴旭东、姜振军、展波、陈录城、张利君、黄俊峰、黄怒凯、张健、景凯、徐X鼬、丁闫、利继国、王5.郑旻、娄涌、李沌舷、张建明、羽冰军、张少特、梅莉莉、陈标程星华.王忠林、蒋志东、咽才、占菊风、汪冠东张星、干清饶、许富贤、爰必武、张肿吴、王艺澄、楮瑞、王奇怦.余俊、贺圣茗、王叶忠、苏锦秀、李淼、郑翔、搬1、陈文源、吴健明、陈远明、钟亮、贺仁龙、李轩、黄思齐。的着大数据、云计尊、人工智能等数字技术与制造业持续深度融合,制造业数字化转型步伐加速.充分发挥数字技术对制造业全要素生产率的赋能作用，足当前制造业商顺地发展的普加共识和共同选择,数字化仿真是推进制造业数字化转型的出要解决方案，在一定程度上反映了制造业数字化转型的水平和程度.提高数字化仿真应用能力，对于制造企业降低开发成本、提升自主创新能力、抢占市场攵分优势打造资源节约型、环境友好型、持续创新型企业具有重要的作用.当前，数字化仍出已在众笠制造领域产品研发设计中得到大母应用，并扩展到生产制造、试胎验证、运行维护等全生命周期中，成为制造活动中必不可少的方法工具.然而，大多数制造企业，对数字化仿真的认识和运用不够深入和系统.阻碍r数字化仿真效旎的充分发挥.总体来行.我国制造业数字化仿真的应用水平尚处于起步阶段.在此背景下,亟须研制形成可系统、科学、有效的规范和指导制造企业开展数字化仿真应用的标准，以适应数字化转型需求。本文件从多个斑:废对制造业正在使用和妹新涌现的数字化仿虫进行了分类梳理和系统附述，为制造业开展数字化仿口应用提供科学依据和指弓I,有利于加快数字化仿真在制造业的普及推广和深度应用，促进制造业数字化沛型升级和高质量发展.制造业数字化仿真分类本文件给出了制造业数字化仿真的分类原则、分类雄度和具体分类，规定了制造业数字化仿出的编码方法以及分类代码表，本文件适用于制造业数字化仿真应用.2提范性引用文件本文件没有规范性引用文件.3和、3.1 *WWtX下列术语和定义适用于本文件.6Hdft9化的实digita1.Siai1.aticnInBanufactui1.ngIndustiy针对制造业全生命周期各个环节,利用数字化模型更现实际系统中发生的某些本城过程，并通过时模型的试验来研究、分析、改进实际存在或尚处于设计阶段的系统的一系列活动.注:以卜简制方工3.2 me下列缩略诏适用于本文件.CAD:计算机辅助设计(ComPUtCrAidedDesign)CAE:计算机蝴助工程(COmPUterAidedEngineering)4分类则4.1建用住制造业数字化仿真分类需考虑制造业的共性特征，保证分类时于制造业全行业各细分缴域的数字化仿真具有通用性。4.2 Efctt制造业数字化仿真从多个不同维度进行分类,同一推发下分为多个类别.不同的维度之间.同一推度的不同类之间保证不重更、不交叉，彼此正交.4.3 全性制造业数字化仿此分类需包含制造业中正在使用和以新涌现的各类数字化仿真，保证粮靛的全面性。5分脱度5.1 雌按照分类原则,以制造业数字化仿真应用为牵引、仿真系统为支掠、仿典方法为依据.从制造业数字化仿真应用.制造业数字化仿典系统和制造业数字化仿女方法：个彼此关联、互相正交的维度对制造业数字化仿典进行分类，并在此基础上进行进一步细分f维度C制造业数字化仿支分类维度见图1,设多法仿式声找覆仿nVMttWX企业雅仿网ft½(雷放空IM造仿IS，流用性血仿包几何学的我、'山川那茨的彷在Mittm的磔训J律,哽:ssa制造系统A网f雄以9力构力学的口流体力仿R:JMh电修仿JK 光学仿式 声学的 拉力学仿式:圆郴 运办学伪口面向JU包?科好的数字化物初垢业政月丽火力法推吱M肪业政字化仿R系维运行模式7沿或M道业再能的口加透业A世伪口.依辂业湿介检式仿化H½i.：制坡业数字化TW'V1.ifi业政/化仿立学Uift干城度M造业中机位负wiaziwA制渔业功续仿*一云uj共性冬发结构的射近业数字化t口Kr连埃校财”的亚仿汽基丁嘉I1.H臼校N的:MS(,帽f*率然HKt家的Via业仿R.林广人I：钟能模型的城也也的宾Mr多K他临机年的制造业仿真在J共他饭枭的切企业仿*1.螭犍软ff1.1ItiHA字化仿真分5.2 MaM字化仿真应用修度制造业数字化仿真应用维度从制造业对数字化仿在应用的场景出发，按照制造业生产类型、产品生命周期,制造系统范围等于维度对制造业数字化仿真进行分类,体现开展数字化仿真的内在牵引和本质驱动.5.3 眦Hft字化仿H系K制造业数字化仿真系统维度从刈造业数字化伤真支推系统的特点出发，按照制造业数字化仿真系统运行模式、系统架构等子维度时制造业数字化仿再诳行分类，为制造业数字化仿真系统的建立提供依据.是开展数字化仿真的重要基础和支撑.&4-«业数字化仿真方法雉度制造业数字化仿质方法维度从制造业数字化仿直运用的方法原理出发，按照制造业数字化仿直学科深理、仿真模型原理等子维度对制造业数字化仿其进行分类,为开展制造业数字化仿真提供针对性的方法模型参考，是开展数字化仿真的方法依据.6从例fc1.魔字斜t度分类6.1 «b£根据数字化仿真在制造行业中应用的具体场景、具体制脑环琳，按照制造业生产类型、产品生命周期和制造系统范用三个子维度对制造业数字化仿真进行细分。&2从tt业生产处推度分类&2.1Mtt9M三½*在施散型制造工业场景下，针对离散制造全生命周期过程所进行的一类仿典活动.离散型制造仿其通常具得以卜特点：a）考虑离散型制造行业产品的多体动力学、多学科、多粒度、多尺度等特性,对产品设W参数、多学科性能以及产从生命周期其他阶段进行数字化仿真分析和优化：b）针对离散型制造行业生产过程不连续、变化多,生产计划受动态订单影响大的问题，采用离散小件系统仿真方法对其生产过程、生产调度过程进行仿真.&22三mMKAx在流程型制造工业场生下，针对流程制造全生命周期过程所进行的一类仿真活动。流程型制造仿真通常具备以下特点：a）考虑流程制造行业产M物料的化学物理特性及加工设备的反应条件，通常包含稳态过程仿我和动态过程仿真，以分析、优化工艺流程：b）针对，应程型制造行业生产过程连续、和定的特点，梁用连续系统仿真方法对其生产过程、生产调度过程进行仿真.&2.3XefiMWMt在同时包含流程型制造过程和施散型制造过程的混合型制造工业场景下，针对混合制造全生命周期过程所进行的一类仿直活动。混合制造业仿真通常同时采用离散制造业伤女方法和流程制造业仿瓦方法。&3从产品生命JMFIt度分类&11面向需求的仿真为指导产品研发、生产、维护，在产M具体设沏介段之的，膜谿户对产苗产生的冬项具体湎求所进行的一类仿真活动，以物如I户需求、分析需求科学性，如用户需求仿其产品性1缔求仿我。&&2面向设仿真在产品设计阶段（包含对产品的概念设计、架构设计、分系统详细设计等），为论证、优化设计方案，使用细分额域名类CAD、CAE等软件生成产品仿真.模型，时所设计产品的性能进行仿真的活动，如产从物理特性仿真、产M功能特性仿真、产品协同设计过程仿女等。&33面向工艺的仿真为预先哙证加工工艺的可行性，发现并解决加工工艺何明保证投产成功率，使用对应的计算机辅助制造（CAM）、计究H剧助工艺过程设计（CAPP）等软件，财产出加工工艺进行预先验证的类仿真活动，如产M机加工工艺（切削，焊接，涂装等）仿真、过程工业工艺流程仿女、化工流程模拟等。a3,4面雌7*三过程的仿真为协调匹配各类生产资源、提高生产效率、快速响应生任务、降低投产ift城本,对产品实际生产制ife过程、袋配过程等进彳渐一类仿真活动，如产线布局仿真排程仿真、奘配仿真、4产设符仿真、人员调度仿真、物流仓储仿真、过程控制仿真.6.3.5 .f¾msmx为南侬I试投入、保J障测试过程安全、提高测试质量,针对产品由岫过程中的试验、测试、质fit检验等环节所进行的一类仿真活动，如基丁虚拟仪器的虚拟测试仿式、越于软件仿式的虚拟测试、基于虚拟现实的虚拟测试、基于学生体檄加J虚拟试验.6.3.6为产品或设需使用企业及时发现和处理故障，提高产品使用寿命降低产品损失并重复利用可用资源，减少环境污染，IM绕产品或者设备的健康状态检测、安全检哙、预测性维护以及回收利用、退役退山等所进行的类仿式活动，如维护方案仿血、维护过程仿真、产M寿命预测、回收设备仿更、拆卸过程仿真、回收效益仿真等，6.3.7 百向其他过程的仿真除上述过程外,面向产品生命周期中其他过程开展的仿真活动.6.4.1设1Rg为降低设备损坏和故障率，提高设备使JH效率，针对项一生产设备，模拟设招真实运作情形所进行的一类仿典活动。设备仿真常用于i殳备参数预调试、操作培训、预期）性维护等，如设备功能特性仿直、设备运行过程仿真、设备操作仿真等.针对包括多个仿真实体（设得、人员等）的完整4产线，模拟生产线运作过程,对生产线设W、规划、控制、监控等进行优化分析的类仿瓦活动，如生产线设计方案仿瓦、生产线运行过程仿真、生产线设备利用率分析、生产线物料配送仿真等.6.4.3针对包含多条生产峭完整生产率何，模拟整个4涧的运作过程，对车间状态监控、产技布局、优化控制、产能预测等进行分析的一类仿真活动如车间布局仿真、任务调度仿真、生产流程仿真、资源管理仿真等。64.41.ftfiKK针对集成企业各个部门信息的完整制造企业，从多个维度、多个视角模拟企业运作状态,对企业业务、财务、人力、技和胡苗等进行分析优化的一类仿真活动,如企业规划仿真、企业管理仿真、企业运营过程仿真、企业m模式或架构仿真、企业资源调度仿真等，&45M1.HkfiKK为支持管理者分析和制定企业战略计划，针对由多个企业组成的制造体系，分析整个跨企业的制造体系表现出来的行为特性，模拟企业之间的协同运作所进行的一类仿真活动,如企业联盟仿真、产业燧仿宾.供应处仿宾等.7从«字化仿真系轴蟀度分类7.1 «B£根据数字化仿真系统的特点,按照制造业数字化仿女系统运行模式和仿真系统架构两个子维度对制造业数字化仿真进行细分。7.2 从热M字»8Sfi子雉度修7.2.1仿真模型以及仿典分析过程与被仿真的物理对望之间不进行实时数据交互的一类仿真活动.，宙线仿真.模型的结构或参数不随实际系统的变化而实时演变。利用CAD、CAE等各类工程分析软件开展的仿我通常都是卷线仿真。7.22 M9bkttM仿真模型暴于实时采集的实际物理对象信息，与实际时象之间迸行实时数据交互的一类仿真活动。在线仿真模型的结构或参数防实际系统变化而实时演变.如嵌入式仿真、数字挛生仿真等.7.23 MI21馍你K混合模式仿其系统中同时包含离线仿真部分与在线仿典部分，7.24 建I费字化仿Ig架MUE分类7.24.1将数字化仿真软件部署在本地单计算机架构上，通过集中式计魁行开展的一类仿直活动，适用于单平台开展的仿真任务,如各细分筑域中基于CAE单机软件开展的仿真7.12Mhksinx仿真系统进行服务装井n部署在云端，通过互联网，供JH户按甯使用的一类仿直活动。公仿真的主要特点在融合公计算、物联网、人工智能等信息技术，将仿真资源和能力整合化、服务化、共享化。7.3.3将仿戊资源和能力部署或配置在边线网关等离生产设备较近的一恻，以满足生产执行过程中高实时性需求的一类仿女活动。边缘仿真能力受限,往往只能满足简单的仿真任务，7.14Iiet1.1.3»MqwX为同时满足工业生产过程中对仿其能力和高实时性的需求,将云仿JX和边缘（沿）仿真进行破合，利用相应的调度与控制算法，协同使用公端和边缘战的资源i行的-类仿此活动，云边协I可仿也可对生产过程的管理、调度和优化提供全方位支持。7.3.5*F）UMgmtt三ft字化仿真除上述外，在制造业应用场景下，范于其他系统架构的数字化仿真，8从血业依字化仿真方法的罐度分类&1侬根据生产制造活动所依据的原理以及数字化仿真模型所蒸含的原理.按照制造业数字化仿真学科原理和模型原理两个子斑度时制造业数字化仿真进行进一步细分。8.2从帕H敷字化仿真的学科皿于雉度分类&21几何学仿真针对制造产品的二维外形，利用相关计算机软件，分析产品的几何尺寸、空间物理协得关系等所进行的仿此活动。&2.2第种力学仿真针对制造产品所依据的结构力学原理,利用相关计算机软件，分析产品内部结构特性所进行的仿真活动.a2.3三E体加助真针对制造产处所依据的流体力学原埋.利用相关计究机软件，分析流体（包含气体、液体、等而于体等）现象及其相关力学行为所进行的仿式活动.&2.4*M针对制造过程各环节所依据的动力学原理.利用相关计售机软件分析产品或拧设饴的动力特性所进行的仿我活动。a2.5电子电修饰寓针对制造产品所依据的电子电路原埋、电磁像理.利用相关计算机软件,分析集成电路、各类电子产品其实行为特性以及产品电学特性、磁学特性以及电磁交互特性等进行的仿真活动.&26针对制造产品所依据的电破原理.利用相关计算机软件，分析产品相关的电磁效应所进行的仿真活动，&27针对制造产晶所依据的光学原理，利用相关计算机软件，分析产品光学特性所进行的仿真活动。&28针对却造产品所依据的出学原理，利用相关计交机软件分析产品相关的声学特性所进行的仿真活动.&29k*M价对制造产品所依据的热学原理，利用相关计算用国:件，分析产品在热状态下所产生的性质和行为变化规律所进行的仿真活动，8210化学仿双价对制造产品所依据的化学原理，利用相关计算由国:件，分析产品本身的化学IJi理或者产品在不同场城下的化学特性演变等所迸行的仿真活动.&2.Uawm*针对制造活动中所依据的控制论屈理,利用相关由荆怵件，分析触三程中开环、闭环等各类控制系统的稳定性、鲁棒性、准确性、快速性等各类性能所ifi行的仿真活动a2.12运筹学仿真针对制造活动各环节的运笫规划和管理，利用相关计算月供件，改善或优化现有制造过程整体或某几个环节的性能、成本、利河等所进行的仿真活动.a2.13面向其他学科皿的ft字化仿真除上会学科领域外，针对其他应用场景，运用其他学科原理所进行的数字化仇戊活&3从道业数字化仿真的酗值于It度分类&3.1ImS1.MSU基丁制造产品的物理、化学机理，将所研究的问明描述成解析方程（组）求解问叁，结合相应的数强计克方法在计算机Ja行的一类仿真活动，如流体力学仿典、有限元仿真、工业济程仿真等.&&2圻MMmsaMM将离散裂件系统描述为一组操作序列，系统状态受相应部件影响并随时间离散变换，而不依赖解析方程的类仿女活动，如离散制造系统生产调度仿真，KiiJ.也机器状态而动态变更，引发整个生产计划离散变更。&&3针对产M制造、W1.1.,维护过程中可做I1.现的不确定性向Sfi或坪亿根据随H1.H程原理，利用映槌计方法描述不确定性过程或系统，并利用计仪机模拟该类系统行为特性的一类仿真活动，如利用马尔科夫植蒙特卡洛方法模拟生产过程中各类故障发生的概率分布等。a圻人E纬Otmfc1.dMK基于制造过程中产生的各类大数据，针对研发设计、生产制造、运行维护的优化、预测、决策等问即，使用机器学习、深度学习、强化学习等人工智能技术构建并训练相应的人工料能摸a.并运用模型开展仿真试验的类仿女活动，如通过采集大鼠的工件运行时序数据，训练神经网络模型，用于预测工件婀余寿命等.&15针对岫全生命周期过程中的调.度、优化问题.将实际系统描述为多个具有自主性、自治性、交互性的智能体单元构成的多智能体系统模型，模拟分析实际系统中各实体的行为特戊，以优化、控制实际系统的一类仿口活动，如将多个制造单元模块描述为多智能体模型，进行生产线调度仿真等。&&6除上述模型外，基干其他模型所进行的仿真活动.9业敷字化仿真分9.1 MR懒制造业数字化仿真分类采用层次代码结构，由7位数字代码表示。其中.编码的前两位为分类的一级维度,如(H代表制造业数字化仿真应用维度,箱眄的中间两位为二级维度,如O1.OI代表制造业数字化仿真应用一级维度下的制造业生产类组二缎维度，编码的后三位为三级维度，如O1.OIc1.OI代衣制造业生产类型二级维度下的离放壁制造仿真类别。制造业数字化仿式的分类代码结构见图2,二维常.慢.：»*«级雉度图2帔&敷字化仿真的分类代码第相9.2分类代码赛制造业数字化仍应分类代码见表1。«1帧修敬字化仿真分类代码代码8WbS代码二代码三级维度O1.刖造业数字化仿其应用O1.对i2c业生产类S1.OO1.岛n¾型制造仿口002流程型M道仿典00302产一生命周期Oo1.面向需求的仿女002面向收计的仍直IXO沏向工苫的仿nOOI而向生产制透过程的仿女005面向1.Wi鼓正的的0006面向修护月收的仇血007而向其他过程的伤兵»1M*M字化仿真分类代Sr续）代码一彼雄度代码二媛港度代码三依雄度O1.刎彘业数字化仿乩喙用D3BI造系线范mOO1.设番8仿真002产找级仿其003车间级伪过OOI企业级的立005蹈企业依仿H02制造业数字化伪口系钱O1.制造业数字化伪H系统的运行模式OO1.:Wjfi业*找仿”002对边业在找仿”003制造业混合模式仿真02弱渔业数字化仿直系统的果构OO1.IW造业单机仿汽002制造业云伪人003制造业边年仿真OOI刎造业云边柳同仿其005于其也系统架构的制造业数字化仿女03M造业数字化仇"法01业敛字化数字的学科岚理OO1.儿何学仿真002结构力学仿真003渝体力学仿女00-1功力学仿典005电子电路仿JX0061.½fft007光学伪立008声学仿真009热力学仿其010化学仿RO1.1.控制仿真012运筠学仿女013面向其也学科加现的数字化的宜02制造业数字化伤女的模型KI理OOI拢于连城Ht!fi的M造业仿在002从于离代事件怏鱼的制造业仿H003干微奉统H做型的制造业仿真OOI携人工抻8f1.S梨的制造业仿真005A多智能体校家的刎造业的a006M于其他模型的M造业仿H¼4*|IJGB?T32297-2015航天控制系统仿典要求12GBT36457-2018红杂产品虚拟样机建模方法3GB.'T38554-2020云制造仿我服芬通用要求4JGB.T39334.1-2020机械产品制造过程数字化仿真第】部分：通用要求15GBT3933422020机械产品制造过程数字化仿真第2部分：生产线规划和布局仿其要求6GB.T39334.3-2020机械产品制造过程数字化仿真第3部分：袋配车间物流仿真要求17GB.T39334.4-2020机械产品制造过程数字化仿真第4部分：数控加工过程仿真要求8GBb39334.5-2020机械产品制造过程数字化仿典第5部分：典型工艺仿典要求9SH.3187.2017石油化工数字化工厂数字总图技术规莅10