TCI 033-2023 新型装配式钢结构建筑智能综合生产线技术要求

ICS25.040.01CCSJ40/49团 体 标 准T/CI033-2023新型装配式钢结构建筑智能综合生产线技术要求Technicalrequirementsofintelligentintegratedproductionlinefornewtypeprefabricatedsteelstructurebuilding2023-3-20发布 2023-3-20实施中国国际科技促进会发布T/CI033-2023T/CI033-2023PAGEPAGE10前 言GB/T1.1-20201本文件包含（ZL202010971786.7、ZL202010970822.8、ZL202021016021.X、ZL202021016008.4、ZL202120656796.1、2020SR0912239、2020SR0899362、2020SR0912218、2020SR0899195）九项专利，具体事项由新蔚来智能科技（山东）有限公司负责解释。本文件由中国国际科技促进会标准化工作委员会提出。本文件由中国国际科技促进会归口。（山东（深圳有限公司、青岛科技大学、山东联兴绿厦建筑科技有限公司、山东省青东智能科技有限公司、（北京国际信息科学研究院。本文件为首次发布。新型装配式钢结构建筑智能综合生产线技术要求范围本文件规定了新型装配式钢结构建筑智能生产线的术语和定义、总则、基础环境要求、功能模块要求、系统集成要求等内容。本标准适用于新型装配式钢结构建筑智能生产线的规划、建设和验收。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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 51231 装配式混凝土技术标准GB/T 40399-2021 装配式混凝土建筑用预制部品通用技术条件GB 11291.1-2011 工业环境用机器人 安全要求第1部分：机器GB/T 41255-2022 智能工厂通用技术要求GB 37393 数字化车间通用技术要求GB/T 36132-2018 数字工厂的评价要求术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1装配式建筑prefabricatedbuilding由预制部品部件在工地装配而成的建筑。3.2钢结构steelstructure3.3工序operation一个或一组工人在同一工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程被称为工序。3.4生产线productionline专用于生产特定数量产品或产品系列的一系列设备。3.5智能生产线intelligentproductionline利用智能制造技术实现产品生产过程的一种生产组织形式。3.6工业机器人industryrobot3.7桁架机械手trussmanipulator是一种建立在直角X，Y，Z三坐标系统基础上，对工件进行工位调整，或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备。其控制核心通过工业控制器（如：PLC，运动控制，单片机等（（Z三轴之间的联合运动，以此实现一整套的全自动作业流程。3.8工业相机industrialcamera机器视觉系统3.9应用application机器人系统的预期使用，即机器人系统的加工工艺、任务和预期目的。示例:点焊、切割、喷漆、装配、码垛等。3.10自动控制automaticcontrol缩略语下列缩略语适用于本文件。AC：自动控制AutomaticControlERP：企业资源计划EnterpriseResourcePlanningPLM：产品全生命周期管理ProductLifecycleManagement总则体系架构1所示，（不在本标准范围内图1新型装配式钢结构建筑智能生产线体系架构相关工艺及原理该生产线成套设备在型材和大型异形件自动加工工序、钢框架自动焊接成型工序和钢框3D生产线智能设备之间通过车间内5G5GAI智能制造和AGV主要生产工艺流程如下图所示：图2生产线工艺流程图运用该生产线可实现将外墙板、内墙板、楼（屋）面板、楼梯板等构件在工厂自动化和智能化生产，钢切割、焊接为钢结构骨架，骨架两面绑扎钢丝网，并预置水、电、新风系统AFC以制作内墙板为例，运用该生产线生产成品其加工过程可分为以下几个阶段:钢结构框架自动下料阶段。智能下料系统深度采集三维六轴切割机器人、型钢加工钢结构框架焊接成型阶段。下料完成后进行钢结构框架焊接成型。物料拼装好后，3D3D超高性能泡沫混凝土和砂浆保护层浇筑阶段。成品钢结构框架由翻转双臂桁架机械手搬运至转料平台。运输到灌浆预制区的灌浆模具内。然后进行灌浆并得到预制构件。智能化生产线安全要求针对新型装配式钢结构建筑智能化生产线的工艺和网络布局，应选择适用的信息安全防护措施。在新型装配式钢结构建筑生命周期各阶段的功能安全和信息安全工作应符合相关标准要求。技术特征新型装配式钢结构建筑智能化生产线应具有的技术特征包括：自动化。数字化。将生产线资产和制造过程的信息转变为计算机能够识别的信息并进而进行加工和处理，以支持生产运营过程不同单元的活动。网络化。智能化生产线应建有连续的、相互连接的计算机网络、数控设备网络和生产物联/物流网络，所有信息相关者，应可实现基于网络的互联互通。系统化。智能化生产线应具有覆盖各项任务的信息系统。可集成。各信息系统可实现内部集成，也可与企业ERP系统等相集成。可视化。智能化生产线可以通过工序通讯与监测系统，实现生产过程的透明化和可视化基础环境要求新型装配式钢结构建筑智能化生产线基础设施架构在不同类型的设备以及现场装置通过工业网络（实现了与执行层各功能模块进行数据的交互和处理，如图3所示。图3新型装配式钢结构建筑智能生产线基础设施架构图信息基础设施要求关键要素新型装配式钢结构建筑智能生产线信息基础设施关键要素包括：互联互通：应保证智能化生产线内人员与设备之间、设备与设备之间能够有效通信；功能保障：应部署相应网络冗余设备，保证车间内通信不受突发事件影响；信息安全：应能够进行人员及设备的身份鉴别与访问控制，具备数据加密保护措施，智能化生产线涉及的网络可进行逻辑隔离，能抵抗一般性质的入侵事件；环境适应性：应满足生产线内防尘、防潮、抗高温、抗低温、防噪音、防辐射以及抗震的要求。功能要求数据传输要求可采用有线和/或无线的传输方式，应保证智能生产线内语音、数据、图像、视频、控制等信息无缝传输。使用公共通信网络传输时应采取一定的信息安全管理措施。数据处理/转发要求新型装配式钢结构建筑智能生产线数据处理/转发要求包括：数据存储要求数据安全要求智能生产线设备要求关键要素（应构建在工业通信网络以及现场总线的基础之上实现与其他设备及上层运作系统进行数据交互的功能，包括：现场设备与邻近设备联网实现协调动作、信息交换与互锁现场设备与辅助设备联网实现协调动作、信息交换与互锁工厂信息网络与上位管理信息系统实现联网与数据交互功能要求三维六轴切割机器人功能要求应具备三维六轴切割机器人切割下料装备代替人工切割下料的功能；应具备自主定制下料长度尺寸的功能；应具备三维空间内任意角度的切割、打孔、坡口等功能（精度大于等于0.5mm）。桁架机械手功能要求应具备采用桁架机械手搬运的功能。应具备设备之间信息通信、协同作业的能力。3D应具备采用3D工业相机引导焊接机器人自动焊接的功能；应具备实时焊缝跟踪的功能，其中跟踪精度可达0.1mm-0.3mm。钢框架自动精准入模装备功能要求应具备钢框架自动精准入模的功能；应具备3D视觉识别定位的功能。泡沫混凝土精准配料装备功能要求（1）应具备泡沫混凝土精准配料的功能；泡沫混凝土自动浇筑装备功能要求应具备泡沫混凝土精准配料的功能；应具备泡沫混凝土自动浇筑的功能。生产计划管理标准生产计划与调度关键要素新型装配式钢结构建筑智能生产线的生产计划排产与调度模块的关键要素如下：支持精益生产，多品种小批量能实现均衡化（混流）生产，按订单设计生产能实现优化排产；支持插单和生产计划变更，以灵活应对市场变化；通过多种技术手段，加强作业过程的管控；提高生产线管理实时性和透明化，实时调度和反馈、实时监视生产情况；支持与ERP功能要求详细生产排产生产总量的均衡。将连续两个时间段之间的总生产量的波动控制到最小程度，减少生产量波动造成的设备、人员、库存及其它生产要素的高配置浪费。产品品种数量的均衡。在生产期之间，合理安排不同产品的投产顺序和数量，消能够快速地适应每月中每天的市场需求的变化，为准时化的实施提供强有力的支撑；成品库存数量保持较低水平，并且可以及时满足客户的需求；可以使工序间的在制品数量减少到最低，并可以进一步消除，实现“零库存”。对于按单设计生产模式，智能生产线的详细生产排产应基于瓶颈理论（TOC），确定某时间段内的瓶颈资源，并根据瓶颈资源排产，提高资源利用率及有效产出。生产调度紧急情况的处理包括：发生紧急插单或生产计划变更时，采取相应措施满足计划要求；生产过程中发生质量异常，导致的返工返修等生产调度；设备、人员等发生异常情况，采取相应措施保证生产继续进行；若异常事件导致无法通过调度满足计划要求，则需通过详细生产排产重新进行优化排产。生产跟踪/系统/工序执行管理关键要素工序网络化执行：通过工序的数字化与生产线的网络化，实现作业文件、作业程工序智能化管理：以工序信息数字化为基础，借助一体化网络与智能生产线作业功能要求工序网络化执行生产子计划、物料清单生成根据产品BOM与生产计划，自动分解生成生产子计划和物料清单，实现生产计划细分、物料提前备料、工序流转自动采集、工位物料智能化配送等。派工单生成将生产子计划根据生产工艺过程进行分解为各工序的派工单。各工序根据产品BOM、生产工艺过程、日派工单实现生产前物料备料，生产线根据产品BOM、生产工艺过程、标准工时等实现各派工单智能化调度。作业文件下发标准工艺参数、作业程序下传通过以太网或总线方式将标准工艺参数自动下发到对应机台，防止由于人为因素导致现场机台工艺参数设置错误。作业程序可以自动下传到现场数字化装备实现自动加工或装配等作业。数据采集进行工艺信息在线交互式浏览、物料校验及开工条件检查；实时记录和上传生产现场出现的工艺技术问题和处理方法；工序数字化管理工序权限管理工序变更管理可视化工艺流程管理作业文件管理作业程序管理作业程序通过工艺编码或生产计划号、工单号与数字化装备关联，并以版本号区别。工艺优化管理对采集的机台工艺参数的实际值或质检数据，进行统计、分析、预警，实现工艺优化。生产求助管理质量控制和追溯关键要素生产线内部的传感器、设备和仪器具备联网能力，能够自动在线采集质量控制所需的关键数据。基于实时采集的海量数据，提供在线质量监测和预警方法。提供完备的、数字化的产品质量档案，根据产品唯一标记，能够以文字、图片或视频等方式反向追溯产品质量所涉及的相关数据。功能要求质量数据实时采集与处理能够采用实时数据库和关系数据库联合存储的方式存储在线实时采集的质量数据；能够直接采集并存储离线质量数据到到关系数据库；能够对原始采集数据按照质量管理需要按规则进行数据的过滤、剔除处理。质量监控基于实时数据库的指标监控。主要用于独立质量指标的原始数据监控，具有采集基于关系数据库的指标监控。主要用于综合质量指标的统计型监控，可以融合多SPC基于视觉的质量监控。利用工业相机、摄像头等视觉检测设备，对产品的外观质能够基于实时采集的质量数据所呈现出的总体趋势，利用以预防为主的质量预测和控制方法对潜在质量问题发出警告，以避免质量问题的发生。质量追溯（生产批号或唯一编码（质量改进生产物流管理关键要素生产物流管理应实时跟踪物料所在的位置、数量和当前状态。实时获取物料的位置转移，以获取库存消耗情况、辅助库存盘点。实现库存移动的自动化，以提高车间库存管理的实时性要求。功能管理物流规划与优化物流规划的依据是生产线计划与调度指令，应基于物流过程总时间要求的物流规规划作业应输出相应的信息文件，内容包括：物流运行的物件数量、批次组合、物流路线、物料需求时间和送达时间等基本信息。在物流系统运行中，应实时获取物流运行过程信息并采用相应的物流优化决策支持软件进行分析，给出持续或调整当前物流规划方案的相应内容物流优化决策支持软件应具有获取排产计划和调度输出的物流指令信息，获取物物流调度与优化物流调度应包括事前调度、事中调度和事后调度，其中，事前调度能够预先防范库存管理库存管理包括车间物料形态、数量、状态等属性变化的记录、追溯与分析。库存库存分析是指为了库存操作的持续改善而对于库存效率以及资源利用率进行分析生产线设备管理关键要素生产线内部的设备和监测传感器具备联网能力，能够自动在线采集反映设备状态所需的关键数据。基于实时采集的设备状态数据，提供设备故障监测和预警方法。针对典型故障，提供维护维修的专家知识库，能够基于采集的设备状态进行自诊断；对于维修过程，提供图文、视频等标准作业指导，确保设备安全稳定运行。功能要求设备状态监控能够采集设备状态信息、设备状态起始时间信息、设备运行及空闲时间、设备故能够采用图形化展示方式展示设备状态信息，以满足可视化监控要求。能够依据设备正常运行标准和要求，对指标参数的监控结果进行分析和判定，对有异常变化趋势的情况进行预警，对发生异常或故障的情况进行报警。预警和报警信息应按照异常等级与类型及时通知到