2021支持大规模定制生产的网络协同制造服务平台

支持大规模定制生产的网络协同制造服务平台参考架构II目 次前 言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1缩略语 2总体架构 3概述 3边缘层 3IaaS层 3PaaS层 4DaaS层 4KaaStu层 4SaaS层 4门户 4总体架构功能 4边缘层功能 4IaaS层功能 5PaaS层功能 5DaaS层功能 5KaaS层功能 5SaaS层功能 6附录 A（资料性）支持家电行业大规模定制生产的网络协同制造服务平台参考架构 7概述 7平台参考架构 7应用效果 8附录 B（资料性）支持渔具行业大规模定制生产的网络协同制造服务平台参考架构 9概述 9平台参考架构 9应用效果 10PAGEPAGE10支持大规模定制生产的网络协同制造服务平台参考架构范围本文件规定了离散行业的支持大规模定制生产的服务平台参考架构。本文件适用于指导企业搭建、使用和运营大规模定制生产相关平台。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T20720.2-2020企业控制系统集成第2部分：企业控制系统集成的对象和属性GB/T35447-2017服装定制通用技术规范GB/T37960-2019云制造服务平台应用实施规范GB/T38666-2020信息技术大数据工业应用参考架构GB/T39102-2020定制消费品设计与生产质量控制指南GB/T40012-2021个性化定制分类指南术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1网络协同制造Networkcollaborativemanufacturing利用互联网、大数据和各种集成技术将串行工作变为并行工程，打破时间、空间的约束，将供应链3.2大规模定制MassCustomization3.3微服务MicroService一种软件开发技术-面向服务的体系结构（SOA）架构样式的一种变体，将应用程序构造为一组松散耦合的服务。在微服务体系结构中，服务是细粒度的，协议是轻量级的。3.4资源调度Resourcescheduling对各种资源进行合理有效的调节和测量及分析和使用。3.5资源池Resourcepool一种设计模式，这里的资源主要是指系统资源,这些资源不专属于某个进程或内部资源。3.6知识图谱KnowledgeGraph显示知识发展进程与结构关系的一系列各种不同的图形，用可视化技术描述知识资源及其载体，挖掘、分析、构建、绘制和显示知识及它们之间的相互联系。3.7并行计算Parallelcomputing3.8虚拟化Virtualization[来源：ISO/IEC17826:2016,定义3.39]3.9交互设计InteractionDesign设计人和产品或服务互动的一种机制，以用户体验为基础进行的人机交互设计要考虑用户的背景、使用经验以及在操作过程中的感受，从而设计符合最终用户的产品，是的最终用户在使用产品时愉悦、符合自己的逻辑、有效完成并且高效使用产品。3.10用户画像Personas建立在一系列真实数据之上的目标用户模型。3.11预测性维护Predictivemaintenance3.12边缘计算Edgecomputing[来源：ISO/IECTR23188:2020,定义3.1.3]。3.13机理模型Mechanismmodel根据对象、生产过程的内部机制或者物质流的传递机理建立起来的精确数学模型。缩略语下列缩略语适用于本文件。IaaS：基础设施即服务（InfrastructureasaService）PaaS：平台即服务（PlatformasaService）SaaS：软件即服务（SoftwareasaService）DaaS：数据即服务（DataasaService）KaaS：知识即服务（KnowledgeasaService）DevOps：过程、方法与系统的统称（DevelopmentandOperations）BI：商业智能（BusinessIntelligence）AI：人工智能（ArtificialIntelligence）总体架构网络协同制造开放式大规模定制的体系结构主要分为边缘层、IaaS层、PaaS层、DaaS层、KaaS层、SaaS层，如图1所示，各层应可以调用下层的数据、功能或者服务机制，同层模块、系统之间可相互调用。图1支持大规模定制生产的网络协同制造服务平台参考架构边缘层边缘层可包括：实时数据采集、协议适配解析转换、边缘计算与存储、任务编排等内容。IaaSIaaSIaaS层可包括：服务器管理、网络管理、存储管理、集群管理、资源调度等内容。PaaS大规模定制平台的PaaS层对应工业互联网的平台层，其本质是在现有成熟的IaaS平台上构建一个可扩展的工业操作系统，为工业应用软件开发提供一个基础平台。PaaS层可包括以下内容：——通用PaaS层资源部署与管理：服务组件、应用支撑、微服务治理、智能运维和运营管理等；——应用类组件：消息中心、机器学习和区块链等；——开发类组件：BI开发平台、DevOps开发平台和AI开发平台。DaaSDaaSDaaS层可包括以下内容：——时序数据库、关系数据库、内存数据库；——数据定义、实时监测、预测算法、Spark。KaaStuKaaSKaaS层可包括以下内容：——知识引擎；——工业机理模型：研发设计仿真类、生产过程管理类、服务效能提升类、设备故障诊断类、产品质量监控类；——知识库：浏览搜索、数据分析、信息管理、权限管理。SaaSSaaSSaaS层可包括以下内容：——交互设计、个性定制、场景仿真、协同制造、用户画像、预测性维护；——用户中心、企业中心、开发者中心。门户门户包括以下内容：家电、服装、模具、交通、家具、文旅和智慧民生。总体架构功能边缘层功能边缘层为网络协同制造开放式大规模定制平台提供数据基础和边缘决策。主要包括实时数据采集、协议适配解析转换、边缘计算和存储、和任务编排等，满足IaaS层、PaaS层和SaaS层的正常运行的需求。协议适配解析转换构建了设备与设备之间、单元级和产线级的网络通讯基础。边缘计算及存储和任务管理编排是构建在网络边缘侧提供实时智能决策等基础。IaaSIaaS层为网络协同制造开放式大规模定制平台提供必要的基础设施和管理机制，包括服务器管理、网络管理、存储管理、集群管理、资源调度等，满足PaaS层、SaaS层的正常运行的需求。PaaSPssS通用PaaS应用类开发类IaaSPaaSSaaSBPM以及PaaSDaaS值的属性用于特性、参数和数据，以交换实际值。值属性还用于交换属性和参数中允许或预期的值。完整定义见GB/T20720.2-2020的4.8。KaaSKaaS层不同于传统的提供软件或硬件的云计算服务模式，KaaS层以互联网商业知识作为服务手段，KaaSSaaSSaaS附录 A（资料性）支持家电行业大规模定制生产的网络协同制造服务平台参考架构概述客户需求和定制需求的差异问题。家电行业的制造厂商主要面对企业客户和消费客户，每类客户都会有个性化的需求。个性化的需求转换成平台的定制需求，如果转换出现歧义，定制出的产品最终不能满足用户的个性化需求，客户的需求未能满足，容易对企业的品牌产品产生负面影响；根据需求进行的协同制造。产品设计部门、采购部门和生产部门是独立的。设计部门在需求传输过程中可能出现背离需求，设计的结果大相径庭。采购部门可能会出现未能处理好订单和库存的关系的现象，没有及时采购原材料，从而导致生产部门无法继续作业等。生产部门可能会出现原材料使用不合理的现象，从而出现资源浪费严重的问题；协同设计、协同生产的全流程管理。家电行业的产品是基于模块化设计实现的。定制产品是通过设计、生产等步骤实现的，是以订单驱动进行生产和物料需求。保证在交货日期内，能满足客户需求，同时控制在低库存是面临的主要挑战。；产品的售后服务。个性化定制的产品仅满足客户需求，产品是由多个企业协同制造的，很难利用产品的组件进行替换，对产品进行维修。针对上述挑战，面向家电领域，提出了支持大规模定制生产的网络制造服务平台参考架构。平台参考架构从技术层面分解，支持家电大规模定制生产的网络协同制造服务平台是由边缘层、IaaS层、PaaS层、SaaS层和门户网站、大数据分析和安全防护体系等组成。边缘层包含服务注册、外部API、流式分析、消息实时处理、协议配置、消息缓存、控制器、驱动装置、传感器、数据库等工业设备类和各业务系统。IaaS层包含服务器管理、网络管理、存储管理、虚拟化管理、群集管理和资源调度。PaaSPaaS平台微服务治理。DevOpsAISaaS层包括业务运营和应用创新。业务运营包括提质增效、资源配置和模式转换（大规模定制），门户网站包含用户中心、企业中心、资源中心、开发者中心、运营中心、新闻资讯、产品&服务、开发者平台&社区、APPStore等，面向装备企业、生产企业、消费者用户、服务资源和开发者等用户，支持多语言，并提供了支持家电领域的平台应用。图A.1支持家电行业大规模定制生产的网络协同制造服务平台参考架构应用效果附录 B（资料性）支持渔具行业大规模定制生产的网络协同制造服务平台参考架构概述平台参考架构渔具行业大规模定制生产的网络协同制造服务平台（如图B.1所示）将用户个性化需求小数据汇聚IaaSPaaSSaaSIaaS层包含服务器管理，网络管理，存储管理，虚拟化管理，群集管理，以及资源调度管理等。PaaS层为开发运维人员提供全生命周期的基于微服务架构和DevOps的开发、运维支撑环境。包括应PaaS平台等四个层次，IT工业机理模型库与建模工具包括工业知识与机理模型库，三维可视化建模工具，业务流建模工具，机器学习与AISaaSSaaSBOM服务门户