GB／T 41996-2022  开关设备数字化车间运行管理模型指南

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/（1一损耗率）一现有库存十安全库存一预计入库量十已 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

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/（1一损耗率一现有库存十安全库存一预计入库量十已 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，

1）批对批： 计划订单量最小订货量十取大整数[（净需求量一最小订货量)/批量增量］×批量增量。 2） 固定批量： 计划订单量=（固定/经济批量）十取大整数[净需求量一（固定/经济批量）/（固定/经济批 量）×（固定/经济批量）。 3）再订货点： 计划订单量一固定/经济批量。 4）期间订货： 计划订单量=最小订货量十取大整数[（净需求一最小订货量）/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。 逐个时段计算PAB初值。 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O；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。 如果净需求量为O，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O， 则需要计算计划产出量。 计算计划产出量。 计算PAB值 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安全生产标准规范范本，可以计算计划投入量和可供销售量

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

生产订单 生产订单包含的数据信息，如表1所示

产品数据包含的数据信息，如表2所示

装配工艺数据包含的数据信息，如表3所示

设备数据包含的数据信息，如表4所示。

库存数据包含的数据信息，如表5所示。

库存数据包含的数据信息，如表5所示。

GB/T419962022

表7物料配送反馈信息

划调度的运行过程如图

运行过程具体内容如下所示。

图4生产计划调度运行过程

结合72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备或3.6kV～40.5kV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 纳人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

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 于当前已经人库及生产投料信息的齐套性

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

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 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

表8装配作业计划数据

物料需求计划数据包含的数据信息，如表9所示

表9物料需求计划数据

72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备或3.6kV～40.5kV金属封闭开关设备和控制设备 化车间包含产品总装线和部装线等。产线运行模型在装配作业计划的驱动下，按照产线的固定 干始装配。产线运行模型如图5所示。

产线运行模型的物理模型为开关设备装配产线的虚拟模型，与开关设备数字化车间现场实际产线 保持一致，包含传输线、装配工位、装配专机、检测设备等。 产线运行模型的逻辑模型为产线的节拍，在生产计划的驱动下，按照生产节拍生产产品（含装配及 检验工位），最终输出产品。产线运行模型宜能展现车间生产过程。 一个产品生产计划的开工时间为t。，生产线的生产节拍为t，生产线的顺序工位数（不含重复工位） 为N，工位数为n；则产品在第k个顺序工位的完成时间见公式（1）。

当k=N时，TN为产品的完成时间

产线运行模型的驱动数据为生产计划调度模型输出的装配作业计划，参照产品MBOM、按照 过程进行生产，检验工位按照基于工位的检验标准进行检验。 a）装配作业计划 装配作业计划为生产计划调度模型输出数据， b）产品MBOM 产品MBOM数据包含的数据信息，如表10所示

基于工位的工艺数据包含的数据信息，如表11所示

表11基于工位的工艺数据

d）基于工位的检验标准

于工位的检验标准包含的数据信息，如表12所示

表12基于工位的检验标准

产线运行过程如图6所示

运行过程具体内容如下所示

在装配开始前，可在装配线上每个工位扫描上一工位流转下来的产品工单条码或识别RFI 调取相应的工序作业计划，同时调取本工位装配的产品MBOM、装配工艺及操作指导、工位的 检验标准等信息，并在工位看板上进行展示，工人按照MBOM取物料，按照工艺操作指导进 行装配操作，按照检验标准进行检验。可支持生产计划号或工单号实时查询产品及工艺信息 并调用。 6 完工汇报 各工位装配作业完成，进行完工汇报。自动装配工位能够自动汇报，人工装配工位可人工汇报 完工汇报有防错装、漏装提醒，按照产品MBOM进行检查。将生产进度反馈至生产计划调度 模型。 ）计划与实绩看板 在装配产线上计划看板展示当日计划及完成情况， 需要实时采集生产过程中的实时工艺参数和生产绩效信息，实现生产跟踪， 采集的信自包括，

在装配产线上计划看板展示当日计划及完成情况。 需要实时采集生产过程中的实时工艺参数和生产绩效信息，实现生产跟踪。 采集的信息包括：

a）产品信息：当前工位正在装配的产品； b）设备状态信息：当前工位设备的实时状态，设备开机、关机、运行、故障、待机等； 质量检验信息：当前工位的检测数据或试验数据，质量检验信息宜自动上传： d）物料信息：对当前工位消耗的原材料及零部件，通过扫码或读取RFID方式获取 能够根据收集到的各类生产相关数据，实现对车间生产绩效的统计分析、生产报表与绩效精确分析 及反馈、生产可视化等，可展示生产任务完成情况、关键重要件生产进度、车间预警/异常信息、合格率统 计以及车间通知等信息

产线运行模型的运行结果为完工信息和生产反馈 完工信息 完工信息包含的数据信息，如表13所示

生产反馈包含的数据信息，如表14所示

开关设备数字化车间物料配送包含自动配送及人工配送等。物料配送模型实现车间内物料的准

时、准确配送，物料配送模型如图7所示

物料配送模型的物理模型是车间的物流路径，即零部件从立体仓库配送到生产线边，成品从生产线 配送到立体仓库的可执行的路线。 物料配送模型的逻辑模型是车间物流规划模型： AGV数量为K，载重量为Q，最大行驶距离为D。从立体仓库向装配产线上配送物料，产线上 有N个工位，每个工位的物料需求为q：（i=1，2，，N），Q表示第k台AGV配送给第i个工位的物 料数量，工位i到工位i的距离为D；。N（N：三O表示未使用第k台AGV)为第k辆AGV配送的工 位数。R表示第k条路径，r表示工位在路径k中的顺序，令ro=0表示立体仓库，式中S（N）为0 或1的变量。AGV从工位i到j时的行驶速度为Uij、行驶时间为tij。 配送时间乙见公式（2）：

建立最小化配送时间的优化模型见公式（3）：

约束如下，见公式（4）：

物料配送模型由物料需求计划驱动。 物料需求计划为生产计划调度模型输出结果

物料配送运行过程如图8所示

(N≥1) S(N): 0 其他 D. 使用第k辆AGV U 10 其他

物料配送运行过程主要包括以下内容 a）物流路径规划

物料配送运行过程主要包括以下内容。 a）物流路径规划

图8物料配送运行过程

物流路径规划的依据是物料需求计划。物流路径规划还需遵守相应的约束条件： 1）时间：基于物流过程总时间要求的物流路径规划时间条件，以及物料配送计划中的批次 路线、区域等要求，规划出合理的物流时间范围和与物流作业细节相关的各阶段时间； 装载：基于车间环境、物料存储区域和物料配送计划要求，规划各次物流运转所装载的物 料及在制品、 物流路径规划宜输出相应的信息文件，内容包括：物料数量、批次组合、物流路线、物料需求时 间和送达时间等基本信息，并形成物料配送计划。标准件、通用件根据安全库存配送到线边 关键重要件按照计划配送到线边 在物流系统运行中，实时获取物流运行过程信息，支持物料配送过程监控，获取信息包括： 1）物流调度指令； 2）物料位置、物料种类及数量的实时信息； 3）物料配送路径； 4）物料实际配送时间和实际送达时间。 物料领取与配送 车间内标准件、通用件按照类码管理，批次追溯，关键重要件物料实行一物一码管理，单件追 溯。物料扫码出库，按照物料配送计划通过车间内物流设备将物料配送至车间生产线边。 线边物料管理 线边进行物料接收时扫码确认，并反馈配送完成信息。可支持生产线边呼叫物流系统进行物 料配送

车间内标准件、通用件按照类码管理，批次追溯，关键重要件物料实行一物一码管理，单 溯。物料扫码出库，按照物料配送计划通过车间内物流设备将物料配送至车间生产线边， 线边物料管理 线边进行物料接收时扫码确认，并反馈配送完成信息。可支持生产线边呼叫物流系统进 料配送。

物料配送模型的输出结果为物料配送反馈信息，如表15所示

表15物料配送反馈信息

开关设备数字化装配车间的设备 含自动化立体仓库、AGV、RGV、智能料架等仓储物流设备；包含机械特性测试仪、耐压测试设备

阻测试仪、磨合试验设备、检漏设备、雷电冲击试验设备等试验设备。设备管理模型如图9所示。

设备管理模型的物理模型为设备的三维模型及技术参数。设备管理模型的逻辑模型为设备维修保 养计划模型，实现设备的预防性维修。 可靠度为R(t)，累积失效概率为F(t)=1一R（t)，失效概率密度f(t），失效率函数入(t)=f(t)/R(t) T为预防维修间隔周期，T，是预防维修时间，Tu表示一个周期内设备正常工作时间，Tc是修理时间， TM是一个周期内设备不能正常工作的时间。 设备可用度A=T/（T+TM）=T/（T+T+T.).整理得公式（5)

Tu+ TM T+ Tp + Tc α(t)dt

设备管理模型由设备参数驱动，综合考虑设备维修保养记录进行设备维修保养计划制定 a）设备参数 设备参数包含的数据信息，如表16所示

设备维修保养记录 设备维修保养记录包含的数据信息，如表17所示

维修保养记录包含的数据信息，如表17所示

表17设备维修保养记录

设备管理运行过程如图10所示。

图10设备管理运行过程

运行过程具体内容如下所示。 设备维修保养计划制定 设备维修保养计划主要由设备参数决定，并为生产计划的制定提供支持。设备维修保养计划 还可根据设备维修维护情况（包含上次维修时间、维修内容等）和设备指标统计分析结果等进 行调整。 b）设备维修维护 建立标准化维修维护体系，以计划工单为主要管理形式，可利用智能移动终端完成维修维护的

运行过程具体内容如下所示，

执行和反馈： 1）周期性维修维护：根据设备的维修保养计划，基于配置信息自动生成维修维护工单，并通 知和下发给相应岗位人员，通过执行工单的反馈信息跟踪执行状态。 2） 预防性维修维护：基于对设备运行数据，特别是设备运行日志文件数据的分析，对设备的 运行状态进行有效评估，进而动态、及时地发现设备运行的潜在异常情况，并生成具有针 对性的维修维护解决方案。 c）设备状态管理 由设备控制与数据采集系统采集设备状态数据实现对设备状态管理。对于不同类型的设备， 数据采集方式也不同，如对于具有以太网等标准通讯接口的设备，可以直接按相应接口协议采 集；对于没有通信接口的设备，可通过增加专用采集终端进行采集。 设备监控信息一般包括： 1 设备启停状态信息； 设备开关机时间； 3） 设备运行及空闲时间； 设备故障信息； 5） 设备报警信息； 6） 设备运行参数信息； 设备生产产品数量； 8）设备生产合格品及不合格品数量。 设备监控信息采用图形化展示方式，以满足可视化监控要求， d 指标统计分析 基于设备实时状态采集和维护维修过程中搜集的过程数据，自动统计汇总与设备相关的指标， 主要包括设备完好率、设备利用率、设备故障率、停机（或停产）时间、停机（或停产）次数、设备 MTBF、MTTR等。

基于设备实时状态采集和维护维修过程中搜集的过程数据，自动统计汇总与设备相关的指标 主要包括设备完好率、设备利用率、设备故障率、停机（或停产）时间、停机（或停产)次数、设 MTBF.MTTR等。

设备管理模型输出结果为设备维修保养计划和设备状态数据安全标准，为生产计划调度模型计划的制定 持， 设备维修保养计划 设备维修保养计划包含的数据信息，如表18所示，

表18设备维修保养计划

设备状态数据包含的数据信息，如表19所示

质量检验模型如图11所示

质量检验模型的物理模型为车间质量关口地图，包括各质量检测点的质量检验标准，质量检验模型 的逻辑模型为质量判定模型。 产品有N个检验项管道标准规范范本，第k个检验项的检验标准为（L，H），L为下限值，H为上限值，检验值为 D：第k个检验项的质量判定结果见公式（6）

示第尺个检验项不合格，2= 表示第个检验 量判定结果见公式(7)。

若ZZ=0表示产品不合格，ZZ=1表示产品合格。