ISO 15531-44:2010
(Main)Industrial automation systems and integration — Industrial manufacturing management data — Part 44: Information modelling for shop floor data acquisition
Industrial automation systems and integration — Industrial manufacturing management data — Part 44: Information modelling for shop floor data acquisition
ISO 15531-44:2010 provides models for the representation of data that are captured from the manufacturing control level, and stored and handled at the manufacturing management level for any purpose (e.g. quality, statistics, maintenance).
Systèmes d'automatisation industrielle et intégration — Données de gestion de fabrication industrielle — Partie 44: Modélisation de l'information de gestion de fabrication pour l'acquisition des données d'atelier
L'ISO 15531-44:2011 traite de la modélisation des données recueillies à partir de systèmes d'acquisition de données au niveau du contrôle qui doivent être stockées au niveau de la gestion de fabrication, puis traitées à ce niveau-là pour tout objectif de gestion (par exemple qualité, statistique, maintenance).
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15531-44
First edition
2010-12-15
Industrial automation systems and
integration — Industrial manufacturing
management data —
Part 44:
Information modelling for shop floor data
acquisition
Systèmes d'automatisation industrielle et intégration — Données de
gestion de fabrication industrielle —
Partie 44: Modélisation de l'information de gestion de fabrication pour
l'acquisition des données d'atelier
Reference number
ISO 15531-44:2010(E)
©
ISO 2010
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ISO 15531-44:2010(E)
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Published in Switzerland
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ISO 15531-44:2010(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope.1
2 Normative references .1
3 Terms, definitions, and abbreviated terms .2
3.1 Terms and definitions .2
3.2 Abbreviated terms.4
4 General purpose and scope of ISO 15531 .5
5 Purpose, principles and structure of this part of ISO 15531.6
5.1 Purpose of this part of ISO 15531.6
5.2 Basic principles of this part of ISO 15531 and overview of the main entities.7
5.3 Structure of shop floor data acquisition system .9
5.4 The captured data and their organization .11
5.5 The question of time.12
5.6 Size optimization .13
6 The EXPRESS schema definition of shop floor captured data.14
6.1 Shop floor captured data schema definition .14
6.2 Shopfloor_captured_data type definitions.15
6.3 Shop floor captured data entity definitions .16
6.4 Manufactured_product.17
6.5 Orders.18
6.6 Traceability.21
6.7 Productivity_and_maintenance .22
6.8 Quality.25
6.9 Resource .27
6.10 Time stamping and time reference .28
Bibliography .39
Index .40
Figures:
Figure 1: Functional Levels (From IEC 62264-1) .6
Figure 2 : Schema of the shop floor data acquisition and level 3 recording process.10
Figure 3: Organization of the model: main data captured.11
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ISO 15531-44:2010(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has
been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75% of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15531-44 was prepared by Technical Committee ISO/TC 184, Automation systems and integration,
Subcommittee SC 4, Industrial data.
A complete list of parts of ISO 15531 is available from the Internet.
http://www.tc184-sc4.org/titles
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ISO 15531-44:2010(E)
Introduction
ISO 15531 is an International Standard for the modelling of data used in the manufacturing management
(excepted product and component data as well as catalogue or library data that are modelled using ISO 10303
and ISO 13584). ISO 15531-31 and ISO 15531-32 address the modelling of data used for the management of
resources usage, whereas ISO 15531-43 addresses the modelling of manufacturing management data and
ISO 15531-42 provides a time model.
The other data that are used for manufacturing management include some data that are captured at the control
level of manufacturing, but that are stored at the management level and used at this level to manage
manufacturing for quality, maintenance, rescheduling or any other management purpose.
These data are very often captured in various formats that are determined by the device and process
constraints. The time stamping and time measure related to this data capture, as well as the batch and resource
to which this capture is associated, are also needed to manage manufacturing in an efficient way. Each
occurrence of time measure and time stamping is also specific to the resource and its result is further related to
a unique time model and reference.
After several translation operations and handling, the raw data collected from level 2 become level 3 data.
They are stored in a database that gathers and organizes all the collected data in accordance with level 3
models that are predefined to be reusable. Their subsequent usage in various manufacturing management
software implies that the corresponding models are well defined and unique for given information, even if that
kind of information can appear several times from several resources.
NOTE The definitions of functional levels used here are those of IEC 62264-1 and are repeated for information in
Clause 4 of this part of ISO 15531. The monitoring and control of physical devices belongs to level 2, while the
management of manufacturing operations belongs to level 3. This part of ISO 15531 addresses the modelling of level 3
data that are the result of the collection at level 2 of raw data and the result of their translation and handling.
The translation and handling are outside the scope of this part of ISO 15531.
It is the aim of this part of ISO 15531 to provide, for those data, models that are shareable by any software used
to manage and improve manufacturing.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15531-44:2010(E)
Industrial automation systems and integration ⎯ Industrial
manufacturing management data ⎯ Part 44: Information
modelling for shop floor data acquisition
1 Scope
This part of ISO 15531 addresses the modelling of the data collected from data acquisition systems at control
level to be stored at the manufacturing management level and processed further at this level for any
management purpose.
The following is within the scope of this part of ISO 15531:
⎯ quantitative or qualitative data collected from data acquisition systems at the control or management level
to be stored at the management level and used later on to manage manufacturing;
⎯ time stamping and time measurement provided from data acquisition systems for control and management
data.
The following is outside the scope of this part of ISO 15531:
⎯ any data only related to remote and real time measurement and management;
⎯ product definition data as modelled in ISO 10303 (see ISO 10303-1);
⎯ catalogue and library data as modelled in ISO 13584 and ISO 15926;
⎯ control data that are only used at the control level as well as those that are not used for manufacturing
management.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 10303-11, Industrial automation systems and integration – Product data representation and exchange –
Part 11: Description methods: The EXPRESS language reference manual
ISO 13584-1, Industrial automation systems and integration – Parts library – Part 1: Overview and
fundamental principles
ISO 13584-24, Industrial automation systems and integration – Parts library – Part 24: Logical resource:
Logical model of supplier library
ISO 15531-1, Industrial automation systems and integration – Industrial manufacturing management data –
Part 1: General overview
ISO 15531-31, Industrial automation systems and integration – Industrial manufacturing management data –
Part 31: Resource information model
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ISO 15531-44:2010(E)
ISO 15531-32, Industrial automation systems and integration – Industrial manufacturing management data:
Resources usage management – Part 32: Conceptual model for resources usage management data
ISO 15531-42, Industrial automation systems and integration – Industrial manufacturing management data –
Part 42: Time Model
ISO 15531-43, Industrial automation systems and integration – Industrial manufacturing management data –
Part 43: Manufacturing flow management data: Data model for flow monitoring and manufacturing data
exchange
3 Terms, definitions, and abbreviated terms
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1.1
beginning date
instance of point in time that identifies an event that is the starting point of something noticeable and durable
NOTE Point in time is defined in ISO 15531-42.
EXAMPLE Beginning date of a data capture occurrence, of a task, of a measure, or of a state change.
3.1.2
connection
junction of an identifier to another identifier related to an assembly operation
EXAMPLE Joining of a part batch number to a subset.
NOTE A connection does not have property or attribute while association is a semantic relationship.
3.1.3
ending date
instance of point in time that identifies an event which is the ending point of something noticeable that has had
duration
NOTE Point in time is defined in ISO 15531-42.
EXAMPLE Ending point of an activity, of a data capture.
3.1.4
event
something noticeable that takes or can take place at a given place and point in time
EXAMPLE The start of a given activity, the anniversary of another event, the end of machine failure.
3.1.5
genealogy
connection that relates unique identifiers
EXAMPLE Joining a serial number to another serial number.
NOTE Genealogy is not a semantic relationship. For example no property or attribute is associated to the junction
between the serial numbers of the previous example.
2 © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 15531-44:2010(E)
3.1.6
hazard event
noticeable failure during a manufacturing process
NOTE The failure is noticeable enough to be recorded in the database. It can be caused by the resource on which the
event appears or by a previous event.
3.1.7
manufacturing
function or act of converting or transforming material from raw material or semi-finished state to a state of
further completion
NOTE Definition adapted from APICS dictionary.
[ISO 15531-1:2004, definition 3.6.22]
3.1.8
manufacturing order
document, group of documents, or schedule conveying authority for the manufacture of specified parts or
products in specified quantity
NOTE 1 A manufacturing order identifies a unit of scheduled work to be manufactured; it includes, for example, a
reference, a quantity and a due date. The manufacturing order is also the event that triggers a manufacturing operation.
NOTE 2 Adapted from APICS dictionary.
3.1.9
manufacturing process
structured set of activities or operations performed upon material to convert it from the raw material or a
semi-finished state to a state of further completion
NOTE Manufacturing processes may be arranged in process layout, product layout, cellular layout or fixed position
layout. Manufacturing processes may be planned to support make-to-stock, make-to-order, assemble-to-order, etc., based
on strategic use and placements of inventories.
[ISO 15531-1:2004, definition 3.6.25]
3.1.10
operation mode
one of the ways of operation expected from a resource and set up in a given application
NOTE 1 Each machine can have one or more operation modes (e.g. automatic, step-by-step, manual) determined by
the type of machine and its application.
NOTE 2 The operation mode is selected from the available ones by the operator.
NOTE 3 The operation mode is represented in the model by the entity mode (see 6.7.2).
3.1.11
process
structured set of activities involving various enterprise entities, that is designed and organized for a given
purpose
NOTE The definition provided here is very close to that given in ISO 10303-49. Nevertheless ISO 15531 needs the
notion of structured set of activities, without any predefined reference to the time or steps. In addition, from the point of
view of flow management, some empty processes may be needed for a synchronisation purpose although they are not
actually doing anything (ghost task).
[ISO 15531-1:2004, definition 3.6.29]
© ISO 2010 – All rights reserved 3
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ISO 15531-44:2010(E)
3.1.12
product defect
anomaly identified, during a control, on a badly manufactured product
3.1.13
resource
device, tool and means at the disposal of the enterprise to produce goods or services
NOTE 1 Resources as defined in ISO 15531-1 except raw material, products and components that are considered
from a system theory point of view as parts of the environment of the system and do not belong to the system itself.
Furthermore, this definition includes the definition from ISO 10303-49 but is included in the definition that applies for
ISO 18629-14 and ISO 18629-44 that also includes raw materials and consumables as well as ISO 18629-13.
NOTE 2 Resources, as they are defined here, include human resources considered as specific means with a given
capability and a given capacity. Those means are considered as being able to be involved in the manufacturing process
through assigned tasks. That does not include any modelling of an individual or common behaviour of human resource
excepted in their capability to perform a given task in the manufacturing process (e.g. transformation of raw material or
component, provision of logistic services). That means that human resources are only considered, as the other ones, from
the point of view of their functions, their capabilities and their status (e.g. idle, busy). That excludes any modelling or
representation of any aspect of individual or common “social” behaviour.
NOTE 3 Adapted from ISO 15531-1:2004, definition 3.6.43.
3.1.14
state
condition or situation during the life of an object during which it satisfies some condition, performs some
activity, or waits for some event
[ISO 15745-1:2003, definition 3.31]
NOTE The meaning of state here is similar to the meaning of state in “state automaton”.
3.1.15
work order
unit of scheduled work, that can be dispatched to a resource and addresses a specific phase of the
manufacturing process
NOTE A work order can be dispatched to a physical device and/or a human (or group of humans), that are the two
subclasses of the entity resource. This work order consists of lower level elements and is a component of a
manufacturing order.
3.2 Abbreviated terms
KPI Key Performance Indicator
LAN Local Area Network
PLC Programmable Logic Controller
PLIB Parts Libraries (ISO 13584)
MANDATE Manufacturing Data Exchange (ISO 15531)
STEP STandard for the Exchange of Product model data (ISO 10303)
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ISO 15531-44:2010(E)
4 General purpose and scope of ISO 15531
ISO 15531, also known as MANDATE, specifies the characteristics for a representation of manufacturing
management information over the entire industrial process, with the necessary mechanisms and definitions to
enable manufacturing management data to be shared and exchanged within the factory, with other plants or
with companies.
Exchanges are made through different computer systems and environments associated with the complete
industrial process. ISO 15531 (see ISO 15531-1, ISO 15531-31, ISO 15531-32, ISO 15531-42 and ISO
15531-43) focuses on discrete manufacturing but is not limited to it. Nevertheless, any extension to industrial
processes which does not belong to discrete manufacturing is always under consideration when it does not
imply any contradiction or inconsistency with the initial objective of ISO 15531.
The following are within the scope of ISO 15531:
⎯ the representation of production and resources information including capability capacity, monitoring,
maintenance constraints and control;
NOTE 1 Maintenance constraints and relevant maintenance management data are taken into account from the point of
view of their impact on the flow control.
⎯ the exchange and sharing of production information and resources information, including storing,
transferring, accessing and archiving.
The following are outside the scope of ISO 15531:
⎯ enterprise modelling;
NOTE 2 That means that tools, architecture and methodologies for the modelling of an enterprise as a whole are not
within the scope of ISO 15531.
⎯ product data (representation and exchange of product information);
⎯ component data (parts library: representation and exchange of computer-interpretable parts library
information);
⎯ cutting tools (electronic representation for exchange of cutting tool data);
⎯ technical maintenance information (technical information such as those included in devices repair,
operation and maintenance manuals).
IEC 62264-1 identifies the following five levels for the functions related to manufacturing operation:
⎯ Level 0 that addresses actual physical process;
⎯ Level 1 that addresses functions involved in the sensing and manipulating the physical process;
⎯ Level 2 that addresses functions involved in the monitoring and controlling of the physical; process
⎯ Level 3 that addresses functions involved in managing the work flows to produce the desired end-
products;
⎯ Level 4 that addresses functions involved in the business-related activities needed to manage a
manufacturing organization;
© ISO 2010 – All rights reserved 5
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ISO 15531-44:2010(E)
Figure 1 shows the hierarchy of functional levels
Business Planning & Logistics
Level 4
Plant Production Scheduling,
Operational Management, etc
Level 3
Manufacturing
Operations & Control
Levels
Batch
Continuous
Discrete
2,1,0
Control
Control
Control
Figure 1: Functional Levels (From IEC 62264-1)
ISO 15531 addresses the modelling of any data (excepted product data) that are suitable to manage
manufacturing operations (See ISO 15531-31, ISO 15531-32 and ISO 15531-43). Even if in this context ISO
15531 addresses level 3 or level 4 functions it models any data suitable for the management of manufacturing
operations including data that are collected at other levels.
5 Purpose, principles and structure of this part of ISO 15531
5.1 Purpose of this part of ISO 15531
The data acquisition process in a shop floor collects data at level 2 (shop floor level), it provides their
identification and their content before their provision to the level 3 (Manufacturing management level). These
manufacturing data may address the devices, the manufacturing batches, the products or the staff. They are
requested for the KPI calculations, for the manufacturing and quality monitoring and for the improvement of
manufacturing operations. They enable also the validation of shop floor models and scheduling scenario.
The compliance to a model eases the collection and organization as well as the handling of the data in the
database built at level 3 (Manufacturing management level) for historic and management purpose and the set
up, of shop floor monitoring systems as well of their interoperability,
6 © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 15531-44:2010(E)
5.2 Basic principles of this part of ISO 15531 and overview of the main entities
According to the fact that the model shall be as generic as possible and easy to specialize, the entities
described in the model are themselves as generic as possible. Their specialisation, if needed, shall be obtained
through the use of PLIB libraries (See ISO 13584-1 and ISO 13584-24). In that case the specialisation process
is roughly described in the standard.
The model is mainly focused on the relationships between the manufacturing process events, activities, state
changes, it enables nevertheless the modelling of any data collected at level 2 for a manufacturing
management and or improvement purpose (level 3).
The main entities defined or used in the model are listed and outlined below:
NOTE 1 Some entities that are referenced from other schema and/or are service entities are just described and
specified in clause 6, but they are not listed nor described below
⎯ Duration_reference;
⎯ Equipment;
⎯ Equipment_header;
⎯ Hazard_event;
⎯ Manufacturing_batch;
⎯ Manufacturing_order;
⎯ Manufacturing_order_header;
⎯ Manufactured_product;
⎯ Material_consumption;
⎯ Measurement_result;
⎯ Mode;
⎯ Product_defect;
⎯ State;
⎯ Stock;
⎯ Time_reference;
⎯ Work_order.
The batch entity addresses the lot of products or components scheduled to be produced or the lot of products
or components that is produced in a range of operation.
NOTE 2 For discrete products or components the batch may be a standard set of products or components scheduled to
be manufactured, while for non-discrete products the batch is the quantity that is planned to be produced in a given
period based on a formula or recipe that is often developed to produce a given number of end items (APICS dictionary).
© ISO 2010 – All rights reserved 7
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ISO 15531-44:2010(E)
NOTE 3 This standard only describes and use the manufacturing_batch entity which is a specialisation of the batch
entity according the the fact that it is mainly focused on discrete part manufacturing. In case of non-discrete product it is
up to the user to modify this manufacturing_batch entity to take in account non-discrete products, or to add the parent
entity (batch) or to add another specialisation of the batch entity that addresses non-discrete products.
The duration_reference entity specifies a specific duration to which all the collected duration have to refer or
to be related in order to guarantees the consistency between the durations collected.
The equipment entity describes a physical device that is used during a manufacturing process to transform
raw material and/or component into a more finished component or product. Equipment is a sub-class of
resource. The other specialisation of the entity resource is human which is not used and not modelled in this
standard.
The equipment_header entity includes all the needed information that is predefined and related to the
equipment independently of its mode, status and of the work-order it operates.
The entity hazard_event addresses unexpected noticeable incidents that occur during the manufacturing
process.
EXAMPLE 1 A failure on a resource (equipment, human,…) is an hazard_event. The failure shall be important enough
to be recorded.
The entity manufacturing_batch, which is a specialisation of batch for manufacturing products, addresses a
lot of products manufactured or to be manufactured in the same range of operation.
EXAMPLE 2 a set of products which will undergo the same work order.
The entity manufacturing_order represents the document or group of documents associated to a lot of
components and/or products scheduled to be produced.
The manufacturing_order_header entity includes all the needed information that is predefined and not
modified by the manufacturing process actually running.
The entity manufactured_product refers to the product all along its manufacturing life cycle.
NOTE 4 Manufactured_product is a specialisation of the ISO 10303 product entity (see ISO 10303-1 and ISO 10303-
41 ed3).
The material_consumption entity describe for traceability purpose the volume, number and supplier batch
number of raw material and parts of all kind used and consumed during the manufacturing process and
corresponding to a given phase of the work order.
The entity measurement_result represents the result of a control. Measurement_result is a specialisation of
the measure entity of ISO 10303-41.
The entity mode reflects the operation mode that is one of the ways of operation expected from a resource and
set up in a given application.
EXAMPLE 3 An operating mode of a machine may be: normal, degraded, closed.
The entity product_defect is a description of an anomaly detected on a product, semi-finishedproduct or sub-
assembly. This detection leads to a discard of the concerned pr
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15531-44
Première édition
2010-12-15
Systèmes d'automatisation industrielle et
intégration — Données de gestion de
fabrication industrielle —
Partie 44:
Modélisation de l'information de gestion
de fabrication pour l'acquisition des
données d'atelier
Industrial automation systems and integration — Industrial
manufacturing management data —
Part 44: Information modelling for shop floor data acquisition
Numéro de référence
ISO 15531-44:2010(F)
©
ISO 2010
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ISO 15531-44:2010(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2010
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Web www.iso.org
Version française parue en 2011
Publié en Suisse
ii © ISO 2010 – Tous droits réservés
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ISO 15531-44:2010(F)
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et abréviations . 2
3.1 Termes et définitions . 2
3.2 Abréviations . 5
4 Objet et domaine d'application généraux de l'ISO 15531 . 5
5 Objet, principes et structure de la présente partie de l'ISO 15531 . 7
5.1 Objet de la présente partie de l’ISO 15531 . 7
5.2 Principes de base de la présente partie de l'ISO 15531 et aperçu des principales entités . 7
5.3 Structure du système d'acquisition des données d'atelier . 10
5.4 Les données recueillies et leur organisation . 11
5.5 La question du temps . 12
5.6 Optimisation de la taille . 13
6 La définition du schéma EXPRESS des données recueillies dans l'atelier . 14
6.1 Définition du schéma de données recueillies dans l'atelier . 14
6.2 Définitions des types de shopfloor_captured_data (données recueillies dans l'atelier) . 15
6.3 Définitions des entités de données recueillies dans l'atelier . 16
6.4 Manufactured_product (produit fabriqué) . 17
6.5 Ordres . 17
6.6 Traçabilité . 21
6.7 Productivity_and_maintenance (productivité et maintenance) . 22
6.8 Qualité. 24
6.9 Resource (ressource) . 26
6.10 Horodatage et date de référence . 27
Annexe A (normative) Enregistrement d'un objet d'information . 29
Annexe B (normative) Liste du langage EXPRESS . 30
Annexe C (informative) Diagrammes EXPRESS-G . 36
Bibliographie . 37
Index . 38
© ISO 2010 – Tous droits réservés iii
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ISO 15531-44:2010(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 15531-44 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 184, Systèmes d'automatisation et intégration,
sous-comité SC 4, Données industrielles.
La liste complète des parties constituant l'ISO 15531 est disponible sur Internet.
http://www.tc184-sc4.org/titles
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ISO 15531-44:2010(F)
Introduction
L'ISO 15531 est une Norme internationale relative à la modélisation des données utilisées dans la gestion de
fabrication (à l'exception des données de produits et de composants ainsi que des données de catalogue et
de bibliothèque qui sont modélisées à l'aide de l'ISO 10303 et l'ISO 13584). L'ISO 15531-31 et l'ISO 15531-32
concernent la modélisation des données utilisées pour la gestion de l'emploi des ressources, tandis que
l'ISO 15531-43 concerne la modélisation des données de gestion de fabrication et l'ISO 15531-42 offre un
modèle de temps.
Les autres données utilisées pour la gestion de fabrication comprennent certaines données qui sont
recueillies au niveau du contrôle de la fabrication mais qui sont stockées au niveau de la gestion et utilisées à
ce niveau-là pour gérer la fabrication en termes de qualité, de maintenance, de replanification ou de tout autre
objectif de gestion.
Ces données sont très souvent recueillies dans différents formats qui dépendent des dispositifs et des
processus utilisés. L'horodatage et le mesurage du temps relatifs à ce recueil de données ainsi que le lot et la
ressource auxquels ce recueil est associé sont également des éléments nécessaires pour gérer la fabrication
de manière efficace. Chaque occurrence de mesurage du temps et d'horodatage est propre à la ressource et
son résultat est associé à un modèle de temps et à une référence uniques.
Après plusieurs opérations de traduction et de gestion, les données brutes recueillies au niveau 2 deviennent
des données de niveau 3. Elles sont stockées dans une base de données qui rassemble et organise toutes
les données recueillies conformément aux modèles de niveau 3 qui sont prédéfinis pour être réutilisables.
Leur utilisation ultérieure dans différents logiciels de gestion de fabrication implique que les modèles
correspondants soient bien définis et uniques pour des informations données, même si ce type d'informations
peut apparaître plusieurs fois depuis plusieurs ressources.
NOTE Les définitions des niveaux de fonctions utilisés sont celles de la CEI 62264-1 et sont reprises à titre informatif
dans l’Article 4 de la présente partie de l'ISO 15531. La surveillance et le contrôle des dispositifs physiques appartiennent
au niveau 2, tandis que la gestion des opérations de fabrication appartient au niveau 3. La présente partie de l'ISO 15531
traite de la modélisation des données de niveau 3 qui sont le résultat du recueil de données brutes au niveau 2 et le
résultat de leur traduction et de leur gestion. La traduction et la gestion ne font pas partie du domaine d'application de la
présente partie de l'ISO 15531.
La présente partie de l'ISO 15531 vise à fournir, pour ces données, des modèles qui peuvent être partagés
par n'importe quel logiciel utilisé pour gérer et améliorer la fabrication.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15531-44:2010(F)
Systèmes d'automatisation industrielle et intégration —
Données de gestion de fabrication industrielle —
Partie 44:
Modélisation de l'information de gestion de fabrication pour
l'acquisition des données d'atelier
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 15531 traite de la modélisation des données recueillies à partir de systèmes
d'acquisition de données au niveau du contrôle qui doivent être stockées au niveau de la gestion de
fabrication, puis traitées à ce niveau-là pour tout objectif de gestion.
Le domaine d'application de la présente partie de l'ISO 15531 couvre les éléments suivants:
les données quantitatives ou qualitatives recueillies à partir de systèmes d'acquisition de données au
niveau du contrôle ou de la gestion et qui doivent être stockées au niveau de la gestion et utilisées
ultérieurement pour gérer la fabrication;
l'horodatage et le mesurage du temps provenant des systèmes d'acquisition de données pour les
données de contrôle et de gestion.
Le domaine d'application de la présente partie de l'ISO 15531 ne couvre pas les éléments suivants:
toute donnée relative uniquement au mesurage et au télémesurage en temps réel;
les données de définition de produit telles que modélisées dans l'ISO 10303 (voir l'ISO 10303-1);
les données de catalogue et de bibliothèque telles que modélisées dans l'ISO 13584 et l'ISO 15926;
les données de contrôle qui sont uniquement utilisées au niveau du contrôle ainsi que celles qui ne sont
pas utilisées pour la gestion de fabrication
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables à l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 10303-11, Systèmes d'automatisation industrielle et intégration — Représentation et échange de
données de produits — Partie 11: Méthodes de description: Manuel de référence du langage EXPRESS
ISO 13584-1, Systèmes d'automatisation industrielle et intégration — Bibliothèque de composants — Partie 1:
Aperçu et principes fondamentaux
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ISO 13584-24, Systèmes d'automatisation industrielle et intégration — Bibliothèque de composants —
Partie 24: Ressource logique: Modèle logique de fournisseur
ISO 15531-1, Systèmes d'automatisation industrielle et intégration — Données de gestion de fabrication
industrielle — Partie 1: Aperçu général
ISO 15531-31, Systèmes d'automatisation industrielle et intégration — Données de gestion de fabrication
industrielle — Partie 31: Modèle d'information des ressources
ISO 15531-32, Systèmes d'automatisation industrielle et intégration — Données de gestion de fabrication:
Gestion d'emploi des ressources — Partie 32: Modèle conceptuel pour les données de gestion d'emploi des
ressources
ISO 15531-42, Systèmes d'automatisation industrielle et intégration — Données de gestion de fabrication
industrielle — Partie 42: Modèle du temps
ISO 15531-43, Systèmes d'automatisation industrielle et intégration — Données de gestion de fabrication
industrielle — Partie 43: Données de gestion des flux de fabrication: Modèle de données pour suivi des flux et
échange des données de fabrication
3 Termes, définitions et abréviations
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1.1
date de début
instance du moment qui identifie un événement constituant le point de départ de quelque chose de
remarquable et de durable
NOTE Le terme «moment» est défini dans l'ISO 15531-42.
EXEMPLE Date de début d'une occurrence de recueil de données, d'une tâche, d'une mesure ou d'un changement
d'état.
3.1.2
connexion
liaison entre un identifiant et un autre identifiant associé à une opération d'assemblage
EXEMPLE Liaison d’un numéro de lot de partie à un sous-ensemble.
NOTE Une connexion ne possède ni propriété ni attribut alors qu'une association est une relation sémantique.
3.1.3
date de fin
instance du moment qui identifie un événement constituant le point de fin de quelque chose de remarquable
et qui a duré dans le temps
NOTE Le terme «moment» est défini dans l'ISO 15531-42.
EXEMPLE Moment correspondant à la fin d'une activité, d'un recueil de données.
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3.1.4
événement
quelque chose de remarquable qui a lieu ou qui peut avoir lieu à un endroit donné, à un moment donné
EXEMPLE Le début d'une activité donnée, l'anniversaire d'un autre événement, la fin d'une défaillance de matériel.
3.1.5
généalogie
connexion qui relie des identifiants uniques
EXEMPLE Liaison d’un numéro de série à un autre numéro de série.
NOTE La généalogie n'est pas une relation sémantique. Par exemple, aucune propriété et aucun attribut n'est
associé à la liaison entre les numéros de série de l'exemple précédent.
3.1.6
aléa
défaillance remarquable lors d'un processus de fabrication
NOTE La défaillance est suffisamment remarquable pour être enregistrée dans la base de données. Elle peut être
causée par la ressource sur laquelle l'événement apparaît ou par un événement antérieur.
3.1.7
fabrication
fonction ou acte de conversion ou de transformation effectué sur un matériau pour le convertir de l’état de
matières premières ou de produit semi-fini en un produit d'un niveau d'achèvement supérieur
NOTE Définition adaptée du dictionnaire de l'APICS.
[ISO 15531-1:2004, définition 3.6.22]
3.1.8
ordre de fabrication
document, ensemble de documents ou calendrier régissant la fabrication de pièces ou de produits spécifiés
suivant une quantité spécifiée
NOTE 1 Un ordre de fabrication identifie une unité de travail programmé à fabriquer. Il inclut, par exemple, une
référence, une quantité et une échéance. L'ordre de fabrication est également l'événement qui déclenche une opération
de fabrication.
NOTE 2 Adapté du dictionnaire de l'APICS.
3.1.9
processus de fabrication
ensemble structuré d'activités ou d'opérations effectuées sur un matériau pour le convertir de l'état de
matières premières ou de produit semi-fini en un produit d'un niveau d'achèvement supérieur
NOTE Les processus de fabrication peuvent être organisés selon un schéma de processus, un schéma de produit,
un schéma cellulaire ou un schéma de position fixe. Des processus de fabrication peuvent être programmés pour aider à
la fabrication pour les stocks, à la fabrication sur commande, au montage sur commande, etc. d'après l'utilisation
stratégique et les positionnements des stocks.
[ISO 15531-1:2004, définition 3.6.25]
3.1.10
mode de fonctionnement
l'une des manières de fonctionner attendues d'une ressource et définie dans une application donnée
NOTE 1 Chaque machine peut avoir un ou plusieurs modes de fonctionnement (par exemple automatique, pas à pas,
manuel) qui dépendent du type de machine et de son application.
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NOTE 2 Le mode de fonctionnement est sélectionné par l'opérateur parmi tous les modes disponibles.
NOTE 3 Le mode de fonctionnement est représenté dans le modèle par l'entité mode (voir 6.7.2).
3.1.11
processus
ensemble structuré d'activités impliquant plusieurs entités d'entreprise, conçu et organisé dans un but donné
NOTE La définition donnée dans le présent document est très proche de celle donnée dans l'ISO 10303-49.
Toutefois, dans le cadre de l'ISO 15531, la notion d'ensemble structuré d'activités est nécessaire, sans référence
prédéfinie au temps, ni aux étapes. En outre, du point de vue de la gestion du flux, des processus vides peuvent s'avérer
nécessaires à des fins de synchronisation bien qu'ils ne prévoient aucune tâche réelle (tâche fantôme).
[ISO 15531-1:2004, définition 3.6.29]
3.1.12
défaut du produit
anomalie identifiée lors d'un contrôle sur un produit ayant un subi un défaut de fabrication
3.1.13
ressource
dispositif, outil ou moyen à disposition de l'entreprise pour produire des biens ou des services
NOTE 1 Ressources, telles qu’elles sont définies dans l'ISO 15531-1, à l'exception des matières premières, des
produits et des composants qui sont considérés comme faisant partie de l'environnement du système mais pas du
système en lui-même. En outre, cette définition inclut la définition donnée dans l'ISO 10303-49, mais est incluse dans la
définition qui s'applique pour l'ISO 18629-14 et l'ISO 18629-44 qui inclut également les matières premières et les
consommables ainsi que l'ISO 18629-13.
NOTE 2 Les ressources, telles qu'elles sont définies dans le présent document, incluent les ressources humaines
considérées comme moyens spécifiques dotés d'une capacité et d'une aptitude données. Ces moyens sont considérés
comme pouvant être impliqués dans le processus de fabrication via des tâches assignées. Cela n'inclut aucune
modélisation d'un comportement de ressources humaines individuel ou commun, sauf dans leur capacité à effectuer une
tâche donnée dans le processus de fabrication (par exemple transformation d'une matière première ou d'un composant,
mise à disposition des services logistiques). Cela signifie que les ressources humaines ne sont considérées, tout comme
les autres ressources, que du point de vue de leurs fonctions, de leurs capacités et de leur statut (par exemple inactives,
occupées). Cela exclut toute modélisation ou représentation du caractère individuel ou commun d'un comportement
«social» quel qu'il soit.
NOTE 3 Adapté de l'ISO 15531-1:2004, définition 3.6.43.
3.1.14
état
condition ou situation de la vie d’un objet pendant laquelle il satisfait à une condition, exécute une activité ou
attend un événement
[ISO 15745-1:2003, définition 3.31]
NOTE Le sens du terme «état» dans le présent document est similaire à celui du terme «état» dans «automate
d'état».
3.1.15
ordre d'exécution
unité de travail planifié, qui peut être distribuée à une ressource et qui concerne une phase du processus de
fabrication en particulier
NOTE Un ordre d'exécution peut être distribué à un dispositif physique et/ou à une personne (ou à un groupe de
personnes), lesquels constituent les deux sous-classes de l'entité ressource. Cet ordre d'exécution se compose
d'éléments de niveau inférieur et est un composant d'un ordre de fabrication.
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3.2 Abréviations
KPI Key Performance Indicator (Indicateur de performance clé)
LAN Local Area Network (Réseau local)
PLC Programmable Logic Controller (Automate programmable industriel, API)
PLIB Parts Libraries (Bibliothèques de composants) (ISO 13584)
MANDATE Manufacturing Data Exchange (Echange de données de fabrication) (ISO 15531)
STEP STandard for the Exchange of Product model data (Norme pour l'échange de données de
produit) (ISO 10303)
4 Objet et domaine d'application généraux de l'ISO 15531
L'ISO 15531, également appelée MANDATE, spécifie les caractéristiques de la représentation des
informations de gestion de fabrication tout au long du processus industriel, ainsi que les mécanismes et
définitions nécessaires au partage et à l'échange des données de gestion de fabrication au sein même d'une
usine mais également avec d'autres sites et entreprises.
Les échanges sont effectués via différents systèmes et environnements informatisés associés au processus
industriel complet. L'ISO 15531 (voir ISO 15531-1, ISO 15531-31, ISO 15531-32, ISO 15531-42 et
ISO 15531-43) concerne principalement la fabrication discrète sans toutefois s'y limiter. Néanmoins, toute
extension à des processus industriels qui n'entrent pas dans le cadre de la fabrication discrète est toujours
prise en considération lorsqu'elle n'implique pas de contradiction, ni d'incohérence avec l'objectif initial de
l'ISO 15531.
Le domaine d'application de l'ISO 15531 couvre les éléments suivants:
la représentation des informations de production et de ressources, notamment sur la capacité, l'aptitude,
la surveillance, les contraintes de maintenance et le contrôle,
NOTE 1 Les contraintes de maintenance et les données de gestion de maintenance correspondantes sont prises en
compte du point de vue de leur impact sur le contrôle du flux.
l'échange et le partage des informations de production et de ressources, notamment le stockage, le
transfert, l'accès et l'archivage.
Le domaine d'application de l'ISO 15531 ne couvre pas les éléments suivants:
la modélisation d'entreprise,
NOTE 2 Cela signifie que les outils, l'architecture et les méthodologies de modélisation d'une entreprise dans son
ensemble ne sont pas couverts par le domaine d'application de l'ISO 15531.
les données du produit (représentation et échange des informations relatives au produit),
les données de composants (bibliothèque de composants: représentation et échange des informations
informatiques des bibliothèques de composants),
les outils de coupe (représentation électronique pour l'échange de données d'outil de coupe),
les informations de maintenance technique (informations techniques telles que celles qui sont incluses
dans les manuels de réparation, d'utilisation et de maintenance d'appareils).
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La CEI 62264-1 identifie les cinq niveaux suivants pour les fonctions relatives à l'opération de fabrication:
Le niveau 0 qui concerne le processus physique réel,
Le niveau 1 qui concerne les fonctions impliquées dans la détection et la manipulation du processus
physique,
Le niveau 2 qui concerne les fonctions impliquées dans la surveillance et le contrôle du processus
physique,
Le niveau 3 qui concerne les fonctions impliquées dans la gestion des flux de travail pour fabriquer les
produits finis souhaités,
Le niveau 4 qui concerne les fonctions impliquées dans les activités de l'entreprise nécessaires à la
gestion d'une organisation de fabrication.
La Figure 1 illustre la hiérarchie des niveaux de fonctions.
Figure 1 — Niveaux de fonctions (d'après la CEI 62264-1)
L'ISO 15531 concerne la modélisation de tout type de données (à l'exception des données de produit)
pertinentes pour gérer les opérations de fabrication (voir ISO 15531-31, ISO 15531-32 et ISO 15531-43).
Même si, dans ce contexte, l'ISO 15531 concerne les fonctions de niveau 3 ou de niveau 4, elle modélise
toute donnée pertinente pour la gestion des opérations de fabrication, notamment les données qui sont
recueillies à d'autres niveaux.
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5 Objet, principes et structure de la présente partie de l'ISO 15531
5.1 Objet de la présente partie de l’ISO 15531
Le processus d'acquisition de données dans un atelier permet de recueillir des données de niveau 2 (niveau
atelier). Il fournit leur identification et leur contenu avant qu'elles ne passent au niveau 3 (niveau de gestion de
fabrication). Ces données de fabrication peuvent concerner les dispositifs, les lots de fabrication, les produits
ou le personnel. Elles sont utilisées pour les calculs des indicateurs de performance clés (KPI), pour la
surveillance de la fabrication et de la qualité et pour l'amélioration des opérations de fabrication. Elles
permettent également la validation des modèles d'atelier et du calendrier.
La conformité avec un modèle facilite le recueil, l'organisation ainsi que la gestion des données dans la base
de données établie au niveau 3 (niveau de gestion de fabrication) à des fins d'historique et de gestion et
facilite l'installation des systèmes de contrôle en atelier ainsi que leur interopérabilité.
5.2 Principes de base de la présente partie de l'ISO 15531 et aperçu des principales entités
Conformément à l’exigence selon laquelle le modèle doit être aussi générique que possible et simple à
spécialiser, les entités décrites dans le modèle sont elles-mêmes aussi génériques que possible. Leur
spécialisation, si nécessaire, doit être obtenue via l'utilisation des bibliothèques de composants (PLIB) (voir
ISO 13584-1 et ISO 13584-24). Dans ce cas, le processus de spécialisation est brièvement décrit dans la
norme.
Le modèle porte principalement sur les relations entre les événements, les activités, les modifications d'état
du processus de fabrication. Il permet toutefois la modélisation de toute donnée recueillie au niveau 2 à des
fins de gestion de fabrication et/ou d'amélioration (niveau 3).
Les principales entités définies ou utilisées dans le modèle sont répertoriées et décrites ci-dessous:
NOTE 1 Certaines entités qui sont référencées depuis un autre schéma et/ou qui sont des entités de service sont
simplement décrites et indiquées dans l’Article 6, mais n'apparaissent pas ci-dessous.
Duration_reference (durée de référence),
Equipment (équipement),
Equipment_header (en-tête d'équipement),
Hazard_event (aléa),
Manufacturing_batch (lot de fabrication),
Manufacturing_order (ordre de fabrication),
Manufacturing_order_header (en-tête d'ordre de fabrication),
Manufactured_product (produit fabriqué),
Material_consumption (consommation-matière),
Measurement_result (résultat de mesure),
Mode (mode),
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Product_defect (défaut de produit),
State (état),
Stock (stock),
Time_reference (date de référence),
Work_order (ordre d'exécution).
L'entité batch (lot) correspond au lot de produits ou de composants dont la fabrication est planifiée ou au lot
de produits ou de composants fabriqué dans une plage d'opérations.
NOTE 2 Pour des produits ou composants discrets, le lot doit être un ensemble standard de produits ou de
composants dont la fabrication est planifiée, tandis que pour des produits non discrets, le lot correspond à la quantité dont
la fabrication est planifiée pour avoir lieu au cours d'une période donnée déterminée sur la base d’une formule ou d’une
recette qui est souvent développée pour produire un nombre donné d'articles finis (dictionnaire de l'APICS).
NOTE 3 La présente Norme ne décrit et n’utilise que l'entité manufacturing_batch (lot de fabrication) qui est une
spécialisation de l'entité batch (lot) dans la mesure où elle porte principalement sur la fabrication de pièces discrètes.
Dans le cas de produits non discrets, c'est à l'utilisateur de modifier cette entité manufacturing_batch (lot de fabrication)
afin de prendre en compte les produits non discrets, d'ajouter l'entité parent (batch (lot)) ou d'ajouter une autre
spécialisation de l'entité batch (lot) qui porte sur des produits non discrets.
L'entité duration_reference (durée de référence) spécifie une durée particulière à laquelle toutes les durées
recueillies doivent se référer ou être associées afin de garantir la c
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.