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ISO/IEC 81346是个什么标准?

13.1 工程中的"通用语言"

ISO/IEC 81346 是关于《工业系统、装置和设备以及工业产品结构原理和参考代号》的系列标准,发布于2009 年。该标准的第1 部分(ISO/IEC 81346-1)定义了一般原则,第2 部分(ISO/IEC 81346-2)定义了对象分类和类别编码。IEC 和ISO 最近修改和更新的标准版本(ISO/IEC81346:2019),可适用于更广泛的行业,并为用户提供在创建参考名称时应用更详细分类的选项。

现代设计朝着机电一体化的方向发展,机电仪及工艺的控制更加密不可分。因为,无论面向机器设计或面向工厂生产线设计,通常是以工艺专业为牵头,以机械、电气、仪表的联合为一体的多专业的协同设计。项目设计中,面对复杂的系统,各个专业沟通密切,电话、E-mail、项目会议,沟通的方式和方法应有尽有,但是还是存在歧义,不理解或职责不清,沟通耗费了时间和成本。因此,在项目设计中,需要工艺设计人员和机电仪设计人员间进行高效的沟通,说同一种语言进行交流,这种工程中的"通用语言",即指"技术通用语言"。

电气工程设计的发起往往源于市场上客户的实际需求,企业的销售人员与客户沟通确认需求,反复沟通,在订单还没有签订前的报价阶段,工程师进行概念设计。当订单签订后,进行项目详细设计阶段。在详细设计阶段,利用先进的技术,机械、电气、仪表进行联合的跨专业的协同设计。当设计完成时,项目移交到生产车间。生产车间基于图纸进行钣金加工、钻孔信息加工、安装板布局、元件摆放。利用接线表的线缆长度进行线缆加工、切割、终端处理、打印线号、套线鼻子等,最后进行元件的接线。电控柜安装完成,经过调试测试后,交付给最终客户,进入运行和维护阶段。这个销售- 基础设计- 详细设计- 制造- 装配- 交付- 运营- 维护的过程是一个典型的工程设计流程,我们把这个流程定义为价值链。使每个环节间数据能够平滑链接传递,减少停滞时间,即各个部门间的数据有效传递,减少从销售到维护的时间,就是将这个价值链进行增值的过程。在这个价值增值的工程中,全体工程人员同样需要用"技术通用语言"进行高效沟通。

13.2 ISO/IEC 81346 标准中的术语

ISO/IEC 81346 标准的第1 部分和第2 部分,定义了关于系统、对象和视野等一系列术语和定义。深刻理解这些术语和定义,有助于工程设计人员更好地把标准应用到具体的工程项目设计中。

1.对象(Object)

术语对象的定义非常笼统,图13-1 就可作为一个对象,对象服从于系统整个生命周期中的活动。大多数对象都具有有形的物理存在(例如变压器、灯、阀和建筑物), 然而,有一些物体并不存在,而是为了不同的目的存在,例如:

  • 一个对象仅通过其子对象的存在而存在,因此考虑到的对象是为结构化目的(即系统)而定义的;
  • 用于识别一组信息。

图13-1 对象举例

2.方面(Aspect)

如果要研究一个对象的内部对象或这个对象与其他对象的相互关系,从不同的视图查看这些对象是很有用的。就ISO/IEC 81346 标准而言,这些观点称为方面。

  • 方面就像对象上的过滤器,如图13-2 所示,ISO/IEC 81346 标准涉及的方面主要如下:
  • 一个对象打算做什么或者它实际做什么——功能方面;
  • 这意味着一个对象做了它打算做的事情——产品方面;
  • 目标的预期或实际空间——位置方面。

图13-2 对象的方面

3.技术系统(Technical System)

技术系统是一组为特定目的共同工作的组件。技术系统是一个过程的"基础设施",该过程包括许多活动,如烹饪、筛选、运输、焊接和驾驶,以实现预期的结果。技术系统的组件是流程动态活动的静态前提。

技术系统可以作为完整的组装系统交付。但是,技术系统的部件可以单独交付,也可以作为组装件交付。

在结构化的上下文中,技术系统被视为一个对象,其组件被视为物理子对象。

4.结构(Structuring)

为了有效地指定、设计、制造、维修或操作系统,系统和有关系统的信息通常分为若干部分。

每一部分都可以进一步划分。这种对部分的连续细分和这些部分的组织被称为"结构"。

结构用于以下4 个方面:

 有关系统的信息组织,即如何在不同的文档和/ 或信息之间分发信息(参见IEC 62023);

 每个文件中内容的组织(参见IEC 61082-1);

 系统信息中的导航;

 参考名称的构造。

5.功能(Function)

技术系统的目的是执行一个技术过程,通过考虑特定参数,将输入量(能量、信息、物质)加

工成输出量(能量、信息、物质)。

在ISO/IEC 81346 标准中,"功能"表示一个对象的任务,而不知道或不考虑其实现。这样的

对象可以是所讨论的技术系统的一部分,并且在以后的规划中与其他结构相关联。

6.产品和组件(Products and Components)

产品通常被定义为过程的结果。过程的结果通常是以下3种:

 拟出售(如现货产品);

 待交付(按双方约定);

 在另一个过程中被用作一个成分,作为输入或工具。

因此,无论可交付成果是什么,任何可交付成果都是一种产品。因此,一个技术系统或工厂可

以被视为一个产品,因为它们是一个过程的结果,而且也是交付的。

7.位置(Location)

就ISO/IEC 81346 标准而言,位置表示由对象构成的空间(例如建筑结构内的房间或区域、控

制装置结构内安装框架的槽、机器结构内的板表面)。这样的对象可以是设计的技术系统的一部分,

并且在以后的规划中,与其他结构相关联。

当谈到对象在结构上的位置时,对象内部定义的空间是指对象本身在系统中所占的空间。在对

象上应用位置方面的结果是其内部的面向位置的结构。

位置可以包含任意数量的组件

13.3.1 系统

任何事物都可以被认为是一个系统,例如在标准中定义的"烹饪、筛选、运输、焊接和驾驶"系统,日常生活和工作中经常遇到的生产系统、交通系统、电力系统、计算机系统、教育系统、医疗系统、企业管理系统等。

系统与系统之间,系统中元素或对象按一定方式相互联系。它们之间的相关性可以用3 种方法进行描述,即部分关联、类型关联和实用关联。

(1)部分关联用来将任何系统细分为多个部分,被视为系统元素,这使复杂系统可以无限细分,是ISO/IEC81346 标准第1 部分的内容。

(2)类型关联用于创建系统类,以方便识别系统,并防止信息"野化",是ISO/IEC81346 标准第2 部分的内容。

(3)实用关联假定系统被定义成部分关联,然后处理系统之间的集成。

13.3.2 方面

图13-2 所示的对象,用正方体标识系统中的对象,用正方体的一个面来描述方面,每个面代表了不同的视角,ISO/IEC 81346-1 应用方面的概念并用以下符号进行分类和标识不同的对象的技术信息,表达清晰易懂。

 = :功能(方面)。

 + :位置(方面)。

 - :产品(方面)。

我们可以从日常生活中了解方面(Aspect)技术,例如,城市地铁线路图显示了你可能使用的不同线路以及换乘点,但地铁线路图并不能告诉你车站的实际地理位置。关键是,地铁线路图在一个特定方面向你显示某些信息,如果你需要其他信息,例如关于车站位置的信息,你必须在另一个方面(例如在高德地图中)寻求这些信息。

这个原理同样适用于使用ISO/IEC 81346 创建任何技术系统的"地图"。但这将不是一个真正的"地图",而是一个实际的系统或项目,一种技术清晰的概述,使工程设计人员能够在技术系统甚至是非常复杂的技术系统中得到导航。

图13-3 所示是一个实际工程案例。机器人单元代表一个系统,系统包含许多不同的对象。例如,一个物体是控制灯。对待控制灯这个对象,必须考虑3 个方面:功能(=)、位置(+)和产品(-)。要使控制灯能够在系统内识别,需要做出更多的定义。

 功能方面(=):控制灯的用途或功能是什么?

 位置方面(+):控制灯在哪里?

 产品方面(-):控制灯是由什么组成的?

图13-3 实际工程中的对象方面、

13.3.3 结构化

上述功能、产品和位置方面的标识是必要的,几乎适用于对象(工厂、系统、设备等)的每个生命周期阶段。因此,应将其视为主要方面,用于结构构建。或将对象按其功能、产品和位置进行有效拆分,这个过程称为结构化。

结构化遵循的原则:

  1. 技术系统的结构化应以应用对象方面的概念、选区关系为基础;
  2. 应按照自上而下或自下而上的方法逐步建立结构。

通常自上而下的方法的步骤如下:

(1)选择一个对象;

(2)选择适当的方面(Aspect);

(3)确定所选方面中的子对象(如果有)。

对于建立的每个子对象,重复以上步骤,并视需要多次重复。

通常自下而上的方法的步骤如下:

(1)选择一个要使用的方面(Aspect);

(2)选择要一起考虑的对象;

(3)建立一个上级对象,所选对象是所选方面(Aspect)的组成部分。

对于建立的每个上级对象,重复以上步骤,并视需要重复多次。在结构化的过程中,有两种不同的结构建立:产品导向和功能导向结构。

产品导向结构基于使用中间或最终组件实现、构建或交付系统的方式。它显示了在不考虑这些对象可能的功能和/ 或位置方面的情况下,系统在产品方面细分为组成对象。

功能导向结构基于系统的目的,它显示了在功能方面将系统细分为组成对象,而不考虑这些对象的可能位置和/ 或产品方面。

13.3.4 分类和标识

在系统设计中,需要标识系统及其元素。可以通过命名系统来实现,但随着复杂性的增加,需要系统及其元素的特定标识符。通常,在实际工程中,除了特殊说明外,系统和系统元素及其相关模型根本没有被标记,或者没有为携带一系列信息而创建的某种标签号或标识。这样的标签号很少符合国际规则,而是公司特定的。

ISO/IEC 81346 标准系列是为系统及其元素创建明确标识符的唯一国际标准。其范围非常明确,

它定义了参考命名系统(Reference Designation System,RDS)的规则,其中输出是参考命名(Reference Designation,RD)。

13.4 电气设计中应用的ISO/IEC 81346 标准

图13-4 概括了参考命名标准的范围及其演化的进程。ISO/IEC 81346 标准系列为能够明确识别系统和系统元素的参考命名系统(RDS)提供了原则和规则,主要包括以下3 个方面。

(1)根据系统设计的不同方面,系统及其元素按组合层次结构进行结构化。应用4 个基本方面描述系统结构,即功能(=)、产品(-)、位置(+)和类型(%)。

(2)结构中的所有子系统和系统元素都使用一个由字母代码表示的简单功能分类方案进行分类。

图13-4 参考命名标准范围

(3)所有子系统和系统元素都编号。

通过组合结构、分类和编号,可以为系统的每个元素分配一个参考名称(RD),作为系统生命周期中关联对象之间的同步点。

电气设计中应该参考的ISO/IEC 81346 标准如下(仅供参考)。

(1)ISO/IEC 81346-1(2019):《工业系统,装置和设备以及工业产品. 结构原理和参考代号. 第1部分:一般原理》。

(2)ISO/IEC 81346-2(2019):《工业系统,装置和设备以及工业产品. 结构原理和参考代号. 第2部分:对象分类和类别编码》。

(3)ISO/TS 81346-3(2012):《工业系统,装置和设备以及工业产品结构原理和参考代号. 第3部分:参考命名系统应用规则》。

(4)ISO/TS 81346-10(2015):《工业系统,装置和设备以及工业产品. 结构原理和参考代号. 第10 部分:电厂》。

(5)ISO/TS 81346-12(2018):《工业系统,装置和设备以及工业产品. 结构原理和参考代号. 第12 部分:建筑工程和建筑服务》。

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