《智能制造应用互联网集成技术规范》征求意见稿

3T/ZPMA0008-2024智能制造应用互联网集成技术规范本文件规定了智能制造应用互联网集成技术的术语和定义、技术要求、系统集成以及应用案例分析。本文件适用于智能化转型的企业、高等院校和科研院所等单位，同样也适用于智能制造应用互联平台开发企业单位，在技术选型、架构选择上给予实现要求及方法的指导。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。GBT42405.1-2023智能制造应用互联第1部分集成技术要求GB/T43541-2023智能制造网络协同制造业务架构与信息模型GB/T43780-2024制造装备智能化通用技术要求GB/T40647-2021智能制造系统架构GB/T23031.3-2023智能制造互联网平台应用实施指南第3部分：智能化制造3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1智能制造intelligentizemanufacturing面向工厂内部的生产制造环节,依托智能制造互联网平台数据汇聚、知识沉淀、智能分析和敏捷开发等优势功能,通过构建工厂级数字孪生优化体系,从而达到提升设备运行管理、生产计划排产、生产作业执行、物流及仓储管理、质量管理、能源管理及安全与环保管理等场景智能化应用水平,帮助企业实现更大范围、更深程度、更高水平的提质、降本、增效和减排的一种新型制造模式。3.2集成integration为实现统一发布、调用、监控和管理，将第三方平台的资源、接口、应用或数据等各类资源接入或同步到智能制造互联网综合平台上的过程。3.3资源集成resourceintegration交换信息的承载体，实现源端到目标端的信息交换。3.43.54T/ZPMA0008-20243.63.74技术要求4.1智能制造系统架构智能制造系统架构从生命周期、系统层级和智能特征等3个维度对智能制造所涉及的要素、装备、活动等内容进行描述，主要用于明确智能制造的标准化对象和范围。智能制造系统架构如图1所示。图1智能制造系统架构（略）4.1.1生命周期生命周期涵盖从产品原型研发到产品回收再制造的各个阶段，包括设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动。设计是指根据企业的所有约束条件以及所选择的技术来对需求进行实现和优化的过程。一般包括：a)产品需求分析；b)产品企划；c)外观与产品设计；d)工艺设计；e)系统测试规划；f)试验验证；g)最终设计；h)最终试验；i)设计定型。注：上述过程对新产品设计、生产系统设计均适用。宜使用产品数据管理、产品生命周期管理、模拟验证、优化等研发活动过程。可包括需求分析、概念定义、规划设计、质检规划、试验验证、辅助制造、生产是指将物料进行加工、运送、装配、检验等活动创造产品的过程。一般包括：a)设备安装调试；b)加工；c)装配；d)运送；5T/ZPMA0008-2024e)检验。智能制造装备、实时数据采集、大数据分析等技术手段实现对生产现场的透明管控,质量问题的优化分析,生产过程的智能调度等；利用检测技术、全流程控制技术等实现物流是指物品从供应地向接收地的实体流动过程，一般包括：a)运输；b)储存；c)装卸搬运；d)包装；e)配送。销售是指产品或商品等从企业转移到客户手中的经营活动，一般包括：a)市场需求分析；b)市场推广；c)客户挖掘；d)订单跟踪；e)客户回访。示例：使用客户关系管理软件支持销售过程,可采用大数据分析,精准营销等信息技术优化产品的销售服务是指产品提供者与客户接触过程中所产生的一系列活动的过程及其结果，一般包括：a)客户培训；b)产品维护；c)配件管理；d)返厂维修；e)报废回收。示例：对智能装备、产品开展远程运维服务,并收集产品在使用中的实时数据,开展故障诊断、预测性4.1.2系统层级系统层级是指与企业生产活动相关的组织结构的层级划分，包括设备层、单元层、车间层、企业层和协同层。设备层。企业利用传感器、仪器仪表、机器、装置等，实现实际物理流程并感知和操控物理流程的层级，实现其功能的应用装置或系统一般包括输入装置：a)输入装置：传感器、仪表、编码识别、信号转换；b)输出装置：执行机构、驱动器、状态指示；c)输入输出混合装置：人机界面。单元层。用于企业内处理信息、实现监测和控制物理流程的层级，实现其功能的应用装置或系统一般包括输入装置：a)可编程逻辑控制系统(器b)数据采集与监视系统和分布式控制系统；c)现场总线控制系统。6T/ZPMA0008-2024车间层。实现面向工厂或车间的生产管理的层级，实现其功能的应用装置或系统一般包括输入装置：a)生产制造执行系统；b)物流仓储管理系统；c)人员、设备、资源及环境管理系统；d)车间监控可视化系统。注：列举的应用系统的功能可能有所交叉重叠。企业层。实现面向企业经营管理的层级，实现其功能的应用装置或系统一般包括输入装置：a)设计研发方面：计算机辅助工程和制造系统、信息知识库系统；b)生产运营方面：企业资源计划管理系统、产品全生命周期管理系统、办公自动化系c)采购物流方面：供应链管理系统；d)销售和服务方面：客户关系管理系统；e)财务与人力资源方面：财务、人力资源管理系统；f)可视化方面：商业智能和企业可视化系统。注：列举的应用系统的功能可能有所交叉重叠。协同层。企业实现其内部和外部信息互联和共享，实现跨企业间业务协同的层级，实现其功能的应用装置或系统一般包括输入装置：a)设计协同；b)生产协同；c)供应链协同；d)销售协同。4.1.3智能特征智能特征是指制造活动具有的自感知、自决策、自执行、自学习、自适应之类功能的表征，包括资源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态等5层智能化要求。a)资源要素：企业从事生产时所需要使用的资源或工具及其数字化模型所在的层级；b)互联互通：通过有线或无线网络、通信协议与接口，实现资源要素之间的数据传递与参数语义交换的层级；c)融合共享：在互联互通的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息通信技术，实现信息协同共享的层级；d)系统集成：企业实现智能制造过程中的装备、生产单元、生产线、数字化车间、智能工厂之间，以及智能制造系统之间的数据交换和功能互连的层级；e)新兴业态：基于物理空间不同层级资源要素和数字空间集成与融合的数据、模型及系统，建立的涵盖了认知、诊断、预测及决策等功能，且支持虚实迭代优化的层级。4.2安全性要求4.2.1集成数据安全集成数据安全应有以下功能设计要求：a)在报文中交换数据涉及企业机密或业务敏感信息时：1)应用系统符合Web服务安全标准（WS-Security)；2)保障数据安全传输的机密性和完整性。b)对于安全保护的数据进行传输时：融通互联总线只进行传输，不进行报文的任何变7T/ZPMA0008-2024更操作处理；c)对于通过融通互联总线传输的业务数据：1)融通互联总线只进行传输和解析操作；2)不对传输的数据做存储处理。4.2.2集成传输安全集成传输安全应有以下功能设计要求：a)服务器之间通过白名单策略，对其指定的端口进行公开映射共享；b)保障服务器之间的点对点访问的安全性；c)对外通过DMZ区中预置的中转机实现外部信息交换的跳转，实现集成传输的安全防御控制；d)在传输过程中对敏感数据进行加密处理；e)与相关密钥所服务的关键功能的级别相对应。4.3兼容性和互操作性4.3.1兼容性硬件兼容宜考虑以下方面：——装备支持通用的机械和电气接口；——装备具有为上层应用提供接口的控制单元；——同类的装备在相同应用环境下具备互换性，如在不更改控制软件逻辑的情况下，可实现不同控制器的替换。通信协议兼容性应符合IEC61158-1：2023的规定。软件兼容包括以下要求：——应用层软件应具有开放性；——应能访问不同数据结构或数据类型。4.3.2互操作性智能化制造装备应与装备、上位系统实现允许范围内的有效协同运行。智能化制造装备宜提供互操作性的接口。互操作性包括但不限于以下要求。——不同装备、系统的功能应相互验证，实现功能的互操作性；——不同装备、系统之间的数据、信息应相互交换与验证，实现实体的互操作性；——不同装备、系统在集成环境下的数据、功能应相互验证，实现集成的互操作性。4.4通信协议4.4.1协议转换协议转换应具备以下功能实现对应协议的请求控制；通过协议转换实现异构协议系统通信；协议适配器类型支持见表1。表1协议适配器类型（略）4.4.2参数化协议适配参数化协议适配应具备以下功能：a)根据报文内容中指定的参数动态解析读取参数信息；b)根据协议适配的能力复用对应的转换协议适配器；8T/ZPMA0008-2024c)根据服务注册信息选择通信协议，自动选择对应的入站和出站协议适配器；d)出入站协议适配器具备统一MQ协议的接入与接出能力；e)能实现MQ协议与其他协议之间的转换。5系统集成5.1集成架构智能制造互联网集成架构如图2所示。图2智能制造互联网集成架构（略）该架构主要由资源集成、接口集成、应用集成、数据集成四部分构成。5.1.1资源集成资源集成包括可集成的硬件资源、可集成的软件资源和资源集成方式。——可集成的硬件资源：第三方平台中可被综合平台集成的控制设备、智能设备、智能制造采集设备等硬件资源；——可集成的软件资源：第三方平台中可被综合平台集成的数据库、中间件、智能制造App等软件资源；——资源集成方式：采用直接接入、间接接入、直接部署等方式，完成第三方平台硬件资源软件资源与综合平台集成的行为及操作。5.1.2接口集成接口集成包括接口集成资源、接口类型、接口集成方式。——接口集成资源：第三方平台可被综合平台以接口形式实现集成的算法、工具、数据等资源；——接口类型：可集成的模型类、数据类、应用管理类等接口资源；——接口集成方式：不用通信协议适配、数据传输、消息接入等方式，实现第三方平台接口资源与综合平台集成的行为及操作。5.1.3应用集成应用集成包括应用集成资源、应用集成方式。——应用集成资源：第三方平台中可被综合平台集成的应用发布类、持续迭代类、镜像类、解决方案类等应用资源；——应用集成方式：采用直接部署、API调用等方式，实现第三方平台应用资源与综合平台集成的行为及操作。5.1.4数据集成数据集成包括数据集成资源、数据集成方式、数据集成配置。——数据集成资源：第三方平台中可被综合平台集成系统数据、数据库数据等数据资源；——数据集成方式：采用API接口调用、实时数据同步、定期自动同步等方式，实现第三方平台数据资源与综合平台集成的行为及操作；——数据集成配置：数据集成过程中对第三方平台及综合平台进行的相关参数及操作的配置行为。9T/ZPMA0008-20245.2资源集成5.2.1可集成的硬件资源可集成的硬件资源要求包括但不限于：a)应支持PLC、RTU、嵌入式系统、IPC等通用控制设备的集成；b)应支持机器人、数控机床、AGV等智能设备的集成；c)应支持各类传感器、变送器、采集器等智能制造采集设备的集成。5.2.2可集成的软件资源应支持各类智能制造App、数据库、中间件、组件、模型、工具等软件资源的集成。5.2.3资源集成方式平台资源环境平台资源环境是为了实现资源集成，智能制造互联网综合平台侧能提供的环境资源，具体要求包括但不限于：a)应提供主流的虚拟化环境；b)应提供弹性、稳定、可靠和安全的公有云、私有云环境，提供云资源的统一管理；c)应提供多租户管理；d)应支持Modbus、CAN、Profinet、Profibus、LonWorks、HART、EthernetIP、OPC/OPCUA等各类智能制造通信协议；e)应支持HTTPS、TLS/SSL、MQTT等传输协议；f)应支持以太网、光纤网络、总线、3G/4G/5G、NB-IoT、TSN等各类有线和无线通信协议，连接指标应符合AII/002-2017中7.2的规定。硬件资源集成方式硬件资源集成方式要求包括但不限于：a)应支持将各类设备的采集数据直接接入平台；b)应支持通过WebService等集成方法将设备的集成信息间接接入平台。软件资源集成方式软件资源集成方式要求包括但不限于：a)应支持通过直接部署方式实现工具软件、智能制造App等软件资源集成；b)应支持对B/S架构的工具软件、智能制造App等软件资源通过改造的方式实现集成；c)应支持对C/S架构的工具软件、智能制造App、模型库等软件资源通过远程上传/下载程序包的桌面集成方法实现集成。5.3接口集成5.3.1接口集成资源接口集成资源要求包括但不限于：a)应支持集成各类算法、模型、工具等；b)应支持集成各类智能制造数据、用户数据等。5.3.2接口类型T/ZPMA0008-2024接口类型要求包括但不限于：a)按照AII/001-2018中4.2的规定，接口类型应包含模型类、数据类、服务类、应用管理类、安全类、标识类、事件类、运行类、控制类等；b)应用管理类接口应主要包含部署发布类、持续迭代类、中间件接入类、监控管理类等类型，并符合AII/001-2018中的要求；c)数据类接口应包含数据获取、数据分析、数据处理、数据存储等类型，并符合AII/001-2018中的要求。5.3.3接口集成方式接口集成方式要求包括但不限于：a)应用集成应支持HTTP、HTTPS、MQTT中至少一种通信协议，并符合YD/T3844-2021中第6章、AII/001-2018中第7章的要求；b)数据集成应支持FTP/SFTP、HTTP、HTTPS中至少一种数据传输协议；c)消息集成应支持统一的消息接入机制，提供跨网络访问的安全、标准化消息通道；d)应用管理应具备API管理、流量控制、访问控制、消息管理、流程编排等功能；e)流程编排应提供拖拽拉方式，快速创建数据集成、服务集成任务。5.4应用集成5.4.1应用集成资源应用集成资源要求包括：a)应支持ERP、PLM、MES等App应用发布类、持续迭代类、中间件接入类、监控管理类，并符合YD/T3844-2021中第5章的要求；b)应支持镜像类、SaaS类、许可证类、解决方案类等应用实例化发布；c)在平台实例中创建的资源（如数据源、API、主题、设备等）,宜统一归属到某个应用下。5.4.2应用集成方式应用集成方式要求包括：a)应支持直接部署方式；b)应支持API调用方式；c)应支持应用链接发布方式。5.5数据集成5.5.1数据集成资源数据集成资源要求包括：a)应支持集成第三方平台应用系统中的各类数据；b)应支持集成第三方平台数据库中的结构化数据、半结构化、非结构化等各类数据；c）应支持集成多种数据库类型。5.5.2数据集成方式数据集成方式要求包括：a)应用数据集成方式应支持应用API接口调用方式；b)数据库数据集成方式应支持实时数据同步、增量数据同步、定期自动同步、全量数T/ZPMA0008-2024据同步、异构数据同步等。5.5.3数据集成配置数据集成配置要求包括：a)宜支持不同数据源类型的集成配置；b)数据集成配置宜分为基本信息、制定计划、源端信息、目标端信息、映射信息等部c)应支持配置数据源端的表中数据集成到目标端的数据表中；d)创建数据集成前，应先配置数据源端和目标端数据源的相关参数；e)数据源配置应支持数据源类型、IP、端口、数据库、访问用户名和密码等。6典型应用案例分析6.1通用电气（GE）的数字孪生技术GE在他们的航空发动机制造中使用数字孪生技术，创建了物理发动机的虚拟副本，用于模拟、测试和优化性能。通过数字孪生技术，GE能够减少原型测试的需求，加速产品开发周期，同时提高发动机的性能和可靠性。6.2西门子电气的智能工厂西门子电气在其德国阿姆贝格工厂实施智能制造，集成了先进的自动化设备、数据分析