路径: 主页 > GB/T > 第604页 > GB/T 45297-2025 | 标准编号 | GB/T 45297-2025 (GB/T45297-2025) | | 中文名称 | 机采棉加工生产数字化技术规范 | | 英文名称 | Technical specification for digital production of machine-picked cotton | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | B90 | | 国际标准分类 | 65.060.01 | | 字数估计 | 14,114 | | 发布日期 | 2025-02-28 | | 实施日期 | 2025-09-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 45297-2025
Technical specification for digital production of machine-picked cotton
机采棉加工生产数字化技术规范
Technical specification for digital production of machine﹘picked cotton
ICS 65.060.01
CCS B 90
中华人民共和国国家标准
2025-02-28发布
2025-09-01实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发 布
目次
前言 ··· Ⅲ
1 范围 ···· 1
2 规范性引用文件 ···· 1
3 术语和定义 ···· 1
4 缩略语 ··· 1
5 总体原则 ··· 2
6 体系结构 ··· 2
7 生产设备及设施数字化要求 ···· 2
7.1 生产设备 ···· 2
7.2 生产设施 ···· 2
8 数据采集及传输数字化要求 ···· 2
8.1 数据采集 ···· 2
8.2 传输网络 ···· 3
8.3 数据格式及通信协议 ··· 3
8.4 数据安全 ···· 3
9 生产管控数字化要求 ···· 4
9.1 生产过程 ···· 4
9.2 生产工艺 ···· 4
9.3 生产管理 ···· 4
9.4 物流调度 ···· 4
9.5 质量管控 ···· 4
9.6 设备管理 ···· 5
9.7 运维管理 ···· 5
10 管理决策数字化要求 ··· 5
10.1 资产管理 ···· 5
10.2 生产成本管理 ···· 5
10.3 生产绩效管理 ···· 5
10.4 生产决策分析 ···· 6
11 验证方法 ··· 6
11.1 现场检查 ···· 6
11.2 现场检测 ···· 6
参考文献 ···· 7
前言
本文件按照 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第 1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责任。
本文件由中华全国供销合作总社提出并归口。
本文件起草单位：山东天鹅棉业机械股份有限公司、济南煜立荣电气自动化有限公司、新疆天鹅现
代农业机械装备有限公司、内蒙古野田铁牛农业机械装备有限公司、中华全国供销合作总社郑州棉麻工
程技术设计研究所、石河子大学、新疆农垦科学研究院、新疆乌鲁木齐职业大学、山东大学、济南大
学、青岛农业大学。
本文件主要起草人：高海强、王新亭、王玉刚、田新安、李怀坤、李占涛、张宝国、王利民、陈兴桥、
冯显英、董全成、张若宇、客林廷、高忠燕、刘文普、赵鹏达、孔德华、毕新胜、李斌、柳新伟。
机采棉加工生产数字化技术规范
1 范围
本文件确立了实现机采棉加工生产数字化的总体原则、体系结构，规定了生产设备及设施、数据采
集及传输、生产管控、管理决策的数字化要求，描述了相应的验证方法。
本文件适用于机采棉加工生产装备及流程数字化的规划、设计、建设、验收和运营。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文
件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T 23023 信息化和工业化融合管理体系 生产设备运行绩效评价指标集
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
数字化 digitalization
将机采棉加工相关的信息、参数、指标等转化为数字码。
3.2
网络安全 cybersecurity
通过采取必要措施，防范对网络的攻击、侵入、干扰、破坏和非法使用以及意外事故，使网络处于
稳定可靠运行的状态，以及保障网络数据的完整性、保密性、可用性的能力。
[来源：GB/T 22239-2019，3.1]
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
CAN：控制局域网总线 （Controller Area Network）
EtherCAT：以太网控制自动化技术 （Ethernet for Control Automation Technology）
Ethernet/IP：工业以太网协议 （Ethernet Industrial Protocol）
MQTT：消息队列遥测传输 （Message Queuing Telemetry Transport）
MODBUS：串行通信协议 （Modicon Bus）
PLC：可编程逻辑控制器 （Programmable Logic Controller）
PROFINET：工业以太网实时总线 （Process Field Net）
RFID：无线射频识别 （Radio Frequency Identification）
TCP：传输控制协议 （Transmission Control Protocol）
UDP：用户数据报协议 （User Data Protocol）
UPS：不间断电源 （Uninterruptible Power Supply）
5 总体原则
5.1 机采棉加工生产过程尽量实现全流程数字化，避免数据壁垒。
5.2 新建或改建机采棉生产线时，优先选用成套数字化装备、数字化生产工艺。
5.3 关键设备运行参数、工艺数据、质量信息优先实现数字化。
6 体系结构
基于机采棉加工行业特点，机采棉加工生产数字化应分层实施，体系结构自下而上分别为：
生产设备及设施数字化：生产设备的数字化和生产设施的数字化；a）
数据采集及传输数字化：数据采集的数字化、传输网络、数据格式、通信协议和数据安全；b）
生产管控数字化：生产过程数字可视化、生产工艺数字化、生产管理数字化、物流调度数字
化、质量管控数字化、设备管理数字化、运维管理数字化；
c）
管理决策数字化：资产管理数字化、生产成本管理数字化、生产绩效管理数字化、生产决策分
析数字化。
d）
7 生产设备及设施数字化要求
7.1 生产设备
7.1.1 轧花机、皮清机、籽清机等关键生产设备应具备可快速识别的身份标识,如二维码、射频标
签等。
7.1.2 轧花机、皮清机、籽清机、打包机、烘干机等关键生产设备应具备通信接口，能够连接到车间的
现场总线网络并能实现实时数据交互。
7.1.3 轧花机、皮清机、籽清机、喂花机应能接收生产管控系统下发的参数配置及操作指令，并自
动执行。
7.1.4 轧花机、皮清机、籽清机、打包机、分离器、闭风阀等设备应具备状态检测、故障检测、电流检
测、转速检测等，检测数据应能与数字可视化系统互联。
7.1.5 应在车间安装数字化看板显示生产设备的运行状态、运行参数及报警信息。
7.2 生产设施
7.2.1 应具备本地服务器或云服务器，拥有满足数字化生产线各业务系统管理、配置、计算功能的运算
和存储能力。
7.2.2 应具备不低于 10 Mbit/s带宽的互联网接入，并有完善的网络安全防护措施。
7.2.3 生产车间应配置中央控制室，并具备可用于数字可视化及车间网络管理的硬件设施。
7.2.4 数字化系统的供电线路应配置稳压器及 UPS装置。
8 数据采集及传输数字化要求
8.1 数据采集
8.1.1 数据采集所使用的传感器宜选用带现场总线接口的智能型传感器，非智能型传感器应接入带通信
接口的 PLC、控制器或仪表。
8.1.2 采集的生产过程数据的模数转换精度不应低于 10位精度。
8.1.3 数据存储宜采用实时数据库与历史数据库相结合的方式，采用实时数据库存储生产现场实时性较
高的数据，采用关系型数据库存储非实时数据。
8.1.4 应具备信息安全策略，并支持更新和升级，如访问与权限管理、入侵防范、数据备份与恢复等。
8.1.5 无法实现在线自动实时采集的数据，如籽棉信息等，宜通过条形码、二维码、RFID标签等进行
编码后，由具备无线联网功能的识别设备进行采集并自动上传系统。
8.1.6 采集的数据经信号调理后显示精度误差不应超过 1%，数据采集软件应具备掉线、超限报警提示
功能。
8.1.7 生产线实时数据采集响应时间应不大于 2 s。
8.1.8 宜采取在线检测与实验室检测相结合的方式进行质量信息数字化采集，检测结果应存入数据库并
可用于工艺优化。
8.1.9 宜对籽棉回潮率、皮棉回潮率、皮棉含杂率、设备电流等工艺过程参数进行数字化采集及处理。
8.2 传输网络
8.2.1 机采棉加工生产车间应建有互联互通的网络，可实现车间设备、生产资源与系统之间的信息
交互。
8.2.2 车间采集控制系统网络与企业办公网络之间应划分为两个独立区域，区域间应采用单向的技术隔
离手段；车间控制网络单独组网，在物理层上实现与互联网的安全隔离。
8.2.3 宜优先选择有线网络，当布线有困难时也可选用无线网络，但应确保其稳定性，并对无线通信采
取传输加密措施。
8.2.4 采用以太网通信时，传输距离超过 100 m时应选用光纤作为传输介质。
8.2.5 数据采集及控制系统的以太网通信交换机应采用工业交换机。
8.3 数据格式及通信协议
8.3.1 应建立机采棉加工生产线数据字典，对各类数据、编码进行定义、描述。
8.3.2 接入生产线数字化系统的传输数据，供应方应公开其数据格式及通信协议。
8.3.3 通过扫描或录入的非实时数据按原有格式存储。
8.3.4 存入本地服务器或云服务器数据库的实时数据应做打包处理，一组数据包含三个因素：数据编
号、采集时间、数据值。
8.3.5 优先选用公有协议进行数据传输，如 P R O F I B U S 、 M O D B U S 、 C A N 、 P R O F I N E T 、
Ethernet/IP、EtherCAT 、MQTT、TCP、UDP等。
8.4 数据安全
8.4.1 生产实时数据应进行备份存储，可将数据备份到本地服务器或云服务器。
8.4.2 应在感知层网络传输的数据中加入数据发布的序列信息如时间戳、计数器等，以实现感知层网络
数据传输新鲜性保护。
8.4.3 应采用由密码技术支持的完整性检验机制，以实现数据传输的完整性保护，并在发现完整性被破
坏时进行恢复。
8.4.4 应进行严格的数据隔离控制，只准许车间控制网络的数据单向流出到其他网络。
8.4.5 应定期对历史数据进行备份，备份周期应不超过一周，历史数据保存时间不小于 2年。
8.4.6 可视化系统、管理系统、数据库的访问、操作应设置权限和密码，并在登录或访问时进行身份验
证，对异常访问进行报警。
8.4.7 应在规定周期内完成数据采集，确保数据不被篡改、不丢失、不延误，确保及时响应和处理事
件，保护系统的同步机制、校时机制，保持控制周期稳定、现场总线轮询周期稳定。
8.4.8 应采用由密码技术支持的保密性保护机制，以实现通信网络数据传输保密性保护。
9 生产管控数字化要求
9.1 生产过程
9.1.1 应实现机采棉加工过程中各类数据、信息的一体化集成，实现综合数字可视化监控。
9.1.2 设备运行状态、运行参数、设置参数、故障信息、历史数据等应以图形、颜色、数值显示等方式
实现可视化。
9.1.3 应实现生产设备运行参数、工艺参数的异常监测、预警、报警。
9.1.4 应对喂花机、打包机、皮清机等关键设备及危险区域实现视频监控及视觉识别。
9.1.5 应能对生产数据、质量数据、能耗数据、物料信息等以图表、数字显示等方式实现可视化。
9.2 生产工艺
9.2.1 应通过车间网络和可视化技术实现工艺信息数字化处理，并实现工艺参数的数字化管控。
9.2.2 应建立与效率、质量提升相关的数字化模型算法。
9.2.3 应建立数据库对关键工艺参数进行监控、统计、分析、预警。
9.2.4 各预警、报警信息应上传到可视化管理系统，并触发声光报警、显示终端、广播等。
9.3 生产管理
9.3.1 采用数字化手段综合考虑生产计划完成情况、车间设备等资源可用性、实际产能及节省能源等因
素，生成基于精益生产理念的生产计划。
9.3.2 应能实时获取生产进度、各生产要素运行状态，以及生产现场各种异常信息，具备快速反应能力。
9.3.3 应能自动获取生产相关数据，统计生产过程中各种资源消耗，并反馈给相关系统或部门。
9.3.4 车间计划与调度应支持可视化信息管理，即通过车间生产流程监测、控制系统反馈的信息，以可
视化的形式展现生产计划执行进度、工艺调整、物流、产成品等信息，以辅助人员在线实时监控、参
与、调整生产计划。
9.4 物流调度
9.4.1 应对棉模、棉包及其他进入物流计划的物料附加数字化标识，并可使用扫描枪等识别设备快速识
别该标识并将采集的信息导入系统。
9.4.2 物流规划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。
9.4.3 物流方案应使物流批量与工艺指令相匹配，用准确的物料流量来满足工艺需求。
9.4.4 应采取防错措施，用文字、语言、标识和必要的物理装置来警示，防止人对物料、物体和设备实
施错误的操作、移动或变更。
9.4.5 应实现车间库存数字化管理，包括库存数据采集与追溯、库存分析。
9.5 质量管控
9.5.1 质量数据采集
质量数据主要包括籽棉、皮棉、棉包的质量在线检测数据、企业品控检验数据、棉花质量公证检验
数据。数字化生产线应能进行质量数据的自动采集，对质量控制所需的回潮率、含杂率等数据应能自动
在线采集。宜尽可能提高数据采集的实时性，为质量数据的实时分析创造条件。
9.5.2 质量检测
9.5.2.1 应对机采棉加工过程质量数据进行检测,并对变化趋势进行可视化监控，对综合指标进行统计。
9.5.2.2 应基于采集的历史数据建立质量模型和算法，依据实时质量数据所呈现的趋势对加工过程
中存在的质量风险进行识别、判断，通过设定质量指标参数的报警界限，对超出界限的数据进行预
警、报警。
9.5.3 质量追溯
以棉包标识作为追溯条件，以数据、文字、图片、视频等方式，追溯产品生产过程中的棉模信息、
进厂检验信息、加工工艺信息、加工设备信息、加工时间、企业品控检验信息、棉包信息、棉花质量公
证检验信息等关键信息。
针对追溯发现的质量问题，应设计质量在线调优算法，形成程序化的质量改进流程，提供质量异常
原因分析工具，并不断积累形成完备的质量改进经验库。
9.6 设备管理
9.6.1 应建立设备基础管理数据，如设备名称、固定资产编号、品牌、型号、规格、位置、功能性能参
数、使用部门、使用状态、技术资料及备品备件信息等。
9.6.2 设备实时状态信息应采用图形化展示方式。对于关键设备宜结合设备图纸和采集数据构建能够模
拟设备实时运行状态的数字化模型。
9.6.3 依据设备运行的标准和要求，应对设备的运行参数进行分析和判定，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。
9.7 运维管理
9.7.1 机采棉加工企业可建立维护维修经验库，对于典型故障能够基于采集数据进行自诊断，对维修过
程可提供图文、视频等作业指导，确保设备安全稳定运行。
9.7.2 应根据设备类型制定相应的周期性维护计划，基于系统配置信息自动提醒维护。
9.7.3 宜基于设备运行日志文件和设备运行数据的分析，动态、及时地发现设备潜在的异常情况，并进
行预防式维护。应对关键零部件进行更换时间记录并对超期使用的零部件进行报警提示。
10 管理决策数字化要求
10.1 资产管理
10.1.1 应将资产进行数字化编码，并将资产信息录入数据库。
10.1.2 应对设备资产购置、安装、使用、维修、改造、报废等过程进行信息化管理。
10.1.3 基于生产数据的分析，企业宜以提高资源利用效率、降低运行维护成本为核心安排维修计划及
相关资源配置。
10.2 生产成本管理
10.2.1 应能自动采集并汇总主要成本构成要素相关信息，如产量、能耗等。
10.2.2 宜在数据和算法的基础上建立成本分析系统并实现分析结果的可视化展示。
10.3 生产绩效管理
10.3.1 机采棉加工生产线运行时间、设备状态、空转时间、带料运行时间等宜实现自动采集、统计，
并能依据 GB/T 23023规定的计算方法自动计算生产设备综合效率、生产设备产能利用率。
10.3.2 宜自动识别设备故障，并能自动统计故障时间和修复时间，从而依据 GB/T 23023规定的计算方
法自动计算故障停机率、平均故障间隔时间、平均修复时间。
10.3.3 应能自动采集能耗数据、产量数据，并能自动计算设定生产周期下的每吨皮棉平均消耗的
电能。
10.3.4 应能依据 GB/T 23023规定的计算方法自动统计安全生产平均持续时间、危害因素检测合格率。
10.4 生产决策分析
10.4.1 应采用数字孪生等技术在设备数字化和海量生产数据的基础上建立生产模型，并可在虚拟生产
线结合数据算法进行生产预测。
10.4.2 宜通过生产信息集成可视化，对生产、库存、设备、质量、效率等关键指标进行集中展示，全
面反映生产线的实时运行情况。
10.4.3 宜建立针对不同关键指标的预测模型，对异常关键指标预警和挖掘分析。
10.4.4 宜在经验数据基础上建立用于辅助分析和决策的数字化模型。
11 验证方法
11.1 现场检查
通过文件查阅、数据查询、系统演示、现场查验等手段检查机采棉加工生产线设计、运行、管理是
否符......
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