GBT 43335-2023 自动化系统与集成 技术资源共享服务系统参考架构（正式版）

自动化系统与集成技术资源共享服务系统参考架构2023-11-27发布国家标准化管理委员会GB/T43335—2023 I l2规范性引用文件 3术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语 24系统总体架构 34.1概述 4.2基础层 4.3资源层 44.4服务层 44.5接口层 54.6应用层 5系统技术架构 5.1概述 5.2基础服务组件层 65.3应用服务组件层 65.4技术资源服务层 66系统功能架构 66.1概述 6.2资源池管理 76.3系统管理 76.4资源管理 76.5微服务管理 76.6基础业务管理 76.7应用业务管理 6.8智能模型管理 86.9系统应用管理 87技术资源数据架构 87.1概述 7.2网络协同制造技术信息资源组织 97.3数据管控组织架构 I本文件按照GB/T1.1—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。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口。本文件起草单位：北京机械工业自动化研究所有限公司、同济大学、北京航空航天大学、清华大学、上海奥若拉信息科技集团有限公司、江苏长江智能制造研究院有限责任公司、北京理工大学、安丘市普通教育教学研究室、宁波圣瑞思工业自动化有限公司、浙江金马逊智能制造股份有限公司、博众精工科技股份有限公司、中航电测仪器(西安)有限公司、珞石(山东)智能科技有限公司、深圳市星特科技有限公司、重庆中科摇橹船信息科技有限公司。本文件主要起草人：柳先辉、秦修功、陶永、尹作重、孙洁香、王海丹、吴军、孙逊、姜江、黄世龙、1自动化系统与集成技术资源共享服务系统参考架构1范围本文件给出了技术资源共享服务系统总体架构、支撑技术架构、功能架构，给出了技术资源的组织方式。本文件适用于技术资源共享服务系统的设计、开发、实施、管理及应用。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件。技术资源technicalresources在技术工程活动中涉及的文献、文档、信息等。注：主要包括两个方面，其一是与解决实际问题有关的软件方面的知识(即know-how);其二是为解决这些实际问技术资源共享服务technologyresourcessharingservices在具有独立地位的组织中资源互联互通的一种方式，有组织地将分散在不同组织或业务单元的技术资源进行管理，并通过信息技术提供给其他组织和业务单元，进行技术资源的分享。用效率。一个系统在其逻辑层面的基本组织结构表现。注：包括系统设计耦合模式和演进的原则。技术架构technologyarchitecture整个或部分技术系统的可重用设计，表现为一组抽象构件及构件实例间交互的方法。功能架构businessarchitecture功能模块间的关系。注：功能模块是根据具体情况进行分解的功能。如一个程序中的每个处理过程或完成某一个任务的一组程序。2云计算数据中心中所涉及的各种硬件和软件的集合。服务系统servicesystem通过云计算已定义的接口提供一种或多种能力的软硬件集合。参考架构referencearchitecture系统(不论物理的或概念的对象或实体)中各部分的基本配置和连接的描述参考模型。下列缩略语适用于本文件。ADS:自动化设备规范(AutomationDeviceSpecification)AR:增强现实(AugmentedBI:商业智能(BusinessIntelligence)CAD:计算机辅助设计(ComputerAidedDesign)CAE:计算机辅助工程(ComputerAidedEngineering)CAN:控制器域网(ControllerAreaNetwork)CAPP:计算机辅助工艺设计(ComputerAidedProcessPlanning)CNC:计算机数字控制(ComputerNumericalControl)CRM:客户关系管理(CustomerRelationshipManagement)CPU:中央处理器(CentralProcessingUnit)DW:数据仓库(DataWarehouse)ERP:企业资源计划(EnterpriseResourcePlanning)FTP:文件传输协议(FileTransferProtocol)GPU:图形处理器(GraphicsProcessingUnit)HDFS:分布式文件系统(HadoopDistributedFileSystem)HTTP:超文本传输协议(HyperTextTransferProtocol)IaaS:基础设施即服务(InfrastructureasaService)JDBC:数据库连接(JavaDataBaseConnectivity)MR:混合现实(MixedReality)ODS:操作数据存储(OperationalDataStore)PaaS:平台即服务(PlatformasaService)3PCB:印制电路板(PrintedCircuitBoard)PDM:产品数据管理(ProductDataManagement)PLM:产品生命周期管理(ProductLifecycleManagement)POS:基于SDH的包交换(PacketOverSDH)Rest:表述性状态转移(RepresentationalStateTransfer)SaaS:软件即服务(SoftwareasaService)SFTP:安全文件传送协议(SecureFileTransferProtocol)SMT:表面组装技术(SurfaceMountedTechnology)SQL:结构化查询语言(StructuredQueryLanguage)TDM:时分复用技术(Time-DivisionMultiplexing)YARN:另一种资源协调者(YetAnotherResourceNegotiator)3D:三维(ThreeDimensional)4系统总体架构技术资源共享服务系统的参考架构见图1,包括基础层、资源层、服务层、接口层、应用层五个层次。T应用层资源分享资源交易众侧服务用户接入设备只卓课程实训在线教学科技咨间层安全访包持可接口访间上适应路出些控限流数据方装解析服务层展现拒架可视化界面没汁消息队列服务发现/注册数据缓存资识注模资源按入资派分亨计费方式交习单跟踪微服务集群任务管理流程流程当职设备蛋入虚拟没备知能虚拟没备接入、感知、共享、协同、红合实接入视频服务九招服务管班应用聚合F服务调度访可控制和当管理统·效据访门公共套件文档资源池服务资澜池(视新资源池软件资源池)科技资测酒专家资源池服务能力虚拟化技术资源虚从服务能力虚拟化第二方扩展管控套件层基础层技术成果业务过社仿真基础柜架基础设技术款件AR/YP仿真不真分析信息数控实洲平乡资源开求咨询自新机器人3打EJ机中交实训实训术实识解决方案典型解决方案证实验证实验体资源技术视频支业人技术这术米程培训科技长池资源资源调度管-理(CPL、GPI)敏据存储<SQl、HDFS、NoSQI.;j道!,一算程架机器学习性架数据清洗TI,知识图语三集计算会源存法资源刚络源躁作系统数据库/系数托库容器图1技术资源共享服务系统参考架构4提供给使用者的服务是对所有计算基础设施和基础支撑软件的利用，包括处理器、内存、存储、网络和其他基本的计算资源节点，操作系统、存储、网络等系统软硬件架构和文件系统、分布式数据库、图数据库及分布式逻辑处理等基础服务，以及云资源调度管理、云存储、通用计算、机器学习等基础框架。基础层可基于公有云laaS层，也可自建私有云，为用户提供laaS服务和基础框架服务，所要解决的是IT资源、能力的虚拟化和自动化管理问题。资源层收集各企业、机构、系统的各类型资源，为应用层调用并匹配资源提供数据管理及存储服务，包括技术资源、系统基础数据资源和资源虚拟化管理。4.3.2核心技术类资源资源层中核心技术类资源，主要包括以下内容。b)技术服务资源：包括技术咨询、设计开发、工程监理、维护维修等。c)技术视频资源：包括在线课程、专题视e)软件服务资源：包括研发设计软件、制造管理软件、经营管理软件、运营服务软件。f)创新服务资源：包括技术成果、技术需求等。4.3.3核心数据类资源资源层中基础数据资源包括以下内容。a)业务数据资源：包括用户数据库、权限数据库、订单数据库、结算数据库和支付数据库等。b)索引数据资源：包括索引服务负载均衡、索引采集与生成和索引存储等。c)其他基础资源：包括日志分析软件Elasticsearch、Logstash和Kibana、分布式文件系统、多集群缓存、消息和集中任务调度等。资源层采用资源池的方式提供资源虚拟化管理，支持异构资源的整合、存储与利用。资源池是分布式技术资源通过专用虚拟化工具，对技术资源进行抽象化表达，按资源分类组织模型存储在数据库中，通过开放资源调用接口，为微服务组件提供资源。资源和服务的虚拟化通过提取不同制造资源的基本属性、服务能力等信息，对资源对象的各要素及其属性进行统一表达，构建资源形式化描述模型，减弱用户与复杂资源之间的直接联系，实现共享资源的统一管理。应用层应将资源抽象和虚拟化封装成服务部署在云平台上，以提供软件的模式为用户提供服务。5云平云平台信息安企防护体系服务层应根据业务逻辑，将业务拆分为一系列微服务，每一个微服务专注于一个功能，独立部署，易容错，易扩展，偏于服务的快捷开发。包括微服务管理的基础服务、面向业务过程管理的业务服务、面向技术资源利用的应用服务。这些服务可独立部署，也可封装成用户中心、资源中心、订单中心、结算中心、支付中心、推送中心、数据中心、搜索中心、售后中心及消息中心和资源中心等。4.5接口层接口层是用户和云平台之间的桥梁和纽带，它的引入应使云平台可方便地提供服务，主要是面向不同应用领域提供专业应用接口以及安全访问控制、自适应路由、API网关等通用接口。4.6应用层应用层是系统提供给各类型用户的功能。用户主要包括企业用户、专业服务机构、教育机构、实训基地和中介机构等。主要功能包括资源分享、资源交易、众创服务、设备共享、课程实训、在线教学及科技咨询等。5系统技术架构5.1概述技术资源共享服务系统按照laaS层设计部署，见图2。齐户端基础服务组件层、PasS应用服务组件层、SaaS技术资源服务层分数据分析及可视化监控技术资源服务层应用服务组件层基础服务组件层需求数据成果数据企融数据交易数据评估数据服务数据人才数据制造服务在线课程服务负载均衡投权服务配置管理工具维权服务网关和认证服务发现服务治班链路监控服务注册性路监控微服务微服务微服务8消息总线典推兴山去妆贝基础服务(数据库、缓存、文件存储等)计算服务(X86)计算服务(l.nix)资源虚拟化服务器设备存储设备网络设备特殊设备图2技术资源共享服务系统技术架构6基础设施进行虚拟化后，应能实现云平台底层硬件的统一管理。系统可采用微服务技术架构。技术架构可基于开源框架进行再封装，屏蔽掉复杂的配置和实现原理，最终给开发者使用一套分布局锁、决策竞选、分布式会话和集群状态管理等操作提供开发方式。最终提供面向技术资源服务的SaaS服务。5.2基础服务组件层算机资源的池化管理。根据需求进行弹性分配，并确保资源使用的安全与隔离，为用户提供完善的云服务基础设施服务。该层应包括计算服务、存储服务、带宽服务、备份服务、安全服务以及特殊设备/专用设备服务等5.3应用服务组件层应用服务组件层应为上层应用提供统一的数据库、大数据系统等基础服务，满足上层业务应用的开发测试、部署运行、资源整合、信息共享等需求。各业务系统根据自身的业务需求，调用PaaS平台的接口进行开发和集成，以满足用户的业务需求。微服务架构是由一系列职责单一的细粒度服务构成的分布式网状结构，服务之间通过轻量机制进行通信。服务提供方应注册通告服务地址，服务的调用方应能发现目标服务，同时服务提供方一般以集群方式提供服务，并通过服务治理组件来实现服务的治理。消息总线整合事件处理机制和消息中间件消息的发送和接受，主要由发送端、接收端和事件组成，用于实现微服务之间的通信。为了方便服务配置文件统一管理，更易于部署、维护，应由分布式配置中心组件来管理配置文件。5.4技术资源服务层技术资源服务层需满足对申请使用本应用的用户进行弹性的资源分配，要求支持由云资源管理系统统一资源调度与管理，对应用资源和用户进行接管，包括依托云资源管理系统实现以用户为核心的管理接入。可在用户和资源管理上，进行服务级别的监控，将各应用上的各模块的运行状态、性能指标等进行统一的管控。技术资源服务层依托应用服务组件层服务部署一些通用的公共应用，为用户提供按需使用的软件服务，使用户不再需要自建和运维相应的应用系统，避免重复建设。技术资源服务层应提供工业软件服务、制造服务、在线课程服务、实训基地服务和行业专家资源服6系统功能架构根据技术资源共享服务系统的用户类型、资源种类和服务项目，技术资源服务系统的功能架构见图3。7实训基地实训基地培训预约“房建模仿真模拟智能模型管职推荐系统知识图谱数据智能分析用户画像构建系统管理用户管理角色管理权限管理技术服务资源专家人才资源应用业务管理设备虚拟化流程虚拟化制造资源介入制造资源调度基础业务管理商品资源管理用户评价售后服务追踪微服务管理服务注册服务发布服务熔断负载均衡在线课程课程立播在线考试证书认证工业软件行业专家技术顾问规划咨询专家建议服务定制工业设计技术资源企业信息技术说明技术文档资源科技服务资源纽织建模资源接入资源市查技术视频资源软件工具资源系统应用管理资源池管理制造服务资源资源管理图3技术资源共享服务系统功能架构6.2资源池管理可自行定义资源池的相关内容。资源池宜至少包括以下的内容：技术文档资源、专家人才资源、工业软件资源、制造服务资源、创新服务资源、培训基地资源等相关内容。6.3系统管理面向系统用户基础权限的管理，包括用户管理、角色管理以及权限管理。6.4资源管理技术资源管理包括资源的组织建模、资源接入、资源审查等功能，为后续技术资源商品化提供支持。6.5微服务管理微服务管理为技术资源共享系统的可扩展性提供强有力支撑，包括服务注册、服务发布、服务熔断及负载均衡等功能。6.6基础业务管理基础业务管理涵盖技术资源商品交易、评价、售后等流程，包括商品资源管理、订单交易、用户评价8及售后服务追踪等功能。6.7应用业务管理应用业务管理主要针对制造设备、工业流程等业务管理中的需求，提出了设备虚拟化、制造流程虚拟化、制造资源介入及制造资源调度等功能。6.8智能模型管理对技术资源各类数据基于用户需求进行大数据智能分析以及智能推荐，包括推荐系统、知识图谱、数据智能分析及用户画像构建等智能模型，为用户提供更便捷的服务。6.9系统应用管理技术资源服务系统为用户提供工业软件、技术资源、制造服务、在线课程、实训基地与行业专家等7技术资源数据架构7.1概述根据技术资源共享服务系统数据管理的需求，技术资源共享服务系统通用数据架构见图4。9数据运营仙系数据安个管理数据运营仙系数据安个管理应用数捷搜察数据应用烤准运营推荐系统数据人所服务等琪红件管理数据服务体系词用管理API中问层网关数据大屏数据资源管理源数据管弹数据搜集JDBCJDBC数据共字(reenPlumApacheKyli流计算在线查询却席分析批计算TDM标签数据层流计算在线查询即席分析在线查询却庶分析分折车分作业调度MR实线计算MRHiyc/SpaarkimparnlHBgHDFS/hadoopYARN)M数据集市FinkDw数拆仓库层)DS站源数据SparkSlcàSlcàmingHTIP/HTIPSl1Base在线查向在线查向 TensorFlowPyTorch业务中台数据资源组织技术文档资源技术服务资源技术观频资源技术股务资源软件服务资源创新服务资源专家人才资源数据采集TumeDataXCanalERPP)SCRMHTTP/FTP/SFTP图4技术资源共享服务系统通用数据架构7.2网络协同制造技术信息资源组织7.2.1技术文档资源组织技术文档资源包括了数控技术、智能传感、工业机器人、智能生产线、工业控制、信息技术等领域的文档资源；技术资源共享服务系统通过对各类文库、资源网站和各职业院校的文档资源汇聚，构建了技术文档资源组织模型。7.2.2技术服务资源组织技术资源共享系统集成了区域内的技术成果资源，包括了数控技术、智能传感器技术、工业机器人、智能生产线、3D打印、工业控制、企业信息、信息技术等领域的技术成果，并汇聚了高职院校、专业公司、科研院所的技术支持，最终形成了技术服务资源组织模型。7.2.3技术视频资源组织技术视频资源包含了研发设计(工业产品设计、3D打印、互联网+