土方机械 机器控制系统分层式软件架构 第1部分：要求 编制说明

1本项目是根据国家标准化管理委员会“国标委发〔2024〕16号”文件下达的《国家标准化管理委员会关于下达2024年第一批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》的计划编号“20240489-T-604”和项目名称“土方机械机器控制系统分层式软件架构第1部分：通用要求”进行制定，主要起草单位：江苏徐工国重实验室科技有限公司。计划应软件架构相关资料查询，深入了解汽车行业、航空领域、工程机械领域当前立项开展了工程机械控制系统软件架构项目，基于软件架构设计理论，参考数控机床、航空、无人机、汽车等领域控制系统软件架构标准规范，制定了符合土方机械控制系统可重用层式模块化工程机械控制系统软件架构系列标准的框架，系列标准分别为《土层》、《土方机械机器控制系统分层式软件架构第3部分：映射层》、《土2022年01月05日全国土方机械标准化技术委员会秘书处组织成立了2022年01月至2022年09月，标准起草组组织相关人员进行了认真细致的和采用原则进行了充分的讨论和论证，就标准制定和形成的草案进行了多次2022年10月-2023年04月，江苏徐工国重实验室科准内容进行了反复研讨，并向行业专家汇报确定后，形成标准草案终稿及标准项目2023年9月18日，全国土方机械标准化技术委员会秘书处组织参加了《分层式软件架构》系列标准的立项答辩，专家建议四个标准合并为一个标准2023年12月6日-8日，在全国土方机械标准化技术委员会2023年会重实验室科技有限公司对《土方机械机器控制系统分层式软件架构通用要求》报，向行业内各专家讲解了标准内容并征集听取了专家的意见，根据标准审查会专22024年01月，全国土方机械标准化技术委员会秘书处将标准草案的电子起草阶段：2024年4月，计划正式下达后，由全国土方机械标准化技术委员会秘书处组织在预研工作组的基础上成立了由江苏徐工国重实验室科技有限公司等单位组成的标准起草工作组。起草工作组根据“全国土方机械标准化技术委员会2023年会暨标准审查会”会议上的讨论意见和2024年1月份征求的意见，并对草案进行了修改和整理，于2024年7月25日形成标准征求意见稿及——本标准制定工作遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出”的原则，与技术创新、本标准规定了土方机械机器控制系统分层式软件架构的通用要求和应用层、映射层、基础层组件主要内容1）规定了土方机械机器控制系统分层式软件架构的模块化设计原则2）控制器系统软件架构的结构组成3）应用层、映射层、基础层的功能和构造方式及基本结构，并讲述设计流程4）附录：附录A《架构的目标和描述》，附录B《编码命名和注释规范》，附录C《基本文件规定了土方机械机器控制系统分层式软件架构（简称“架构”）的要求，确立了软件架构系统包含的组件需要满足系统的功能，包含传感器，信号处理单元，监控器，控制和驱动器，或3注：该系统的范围不仅限于电子控制，而是由完整的系统设备相关的功能定义。因此，它一般包括电子，非电子实现机器特定作业要求和与硬件无关的控制逻辑程序。根据模块的通用性分为控制逻辑层和基本映射层位于应用层和基础层之间，负责将应用层的请求映射到底层的数据和服务，以及将底层的针对芯片指令集不同的实时系统，基于分层设计的思想设计机器控制系统软件架构，按照与硬件的相关性，将其分为应用层、映射层和基础层。软件模块之间、软件模块与基础层之间通过映射层进行信息交互，从而形成土方机械机器控制系统的软件架构，如图所示。控制系统软件架构的结构4功能模块包括应用层功能模块、映射层功能模块、基础层功能模块。并给出了软件架构的实现示例，示例见附录F。给出了架构设计流程的6个步骤。包括需求分析、领域建模、确定关键需求、概念架构设计、细（1）适用于土方机械控制系统开发：通过本项目的开展，制定的标准适用于整个土方机械的控（2）提高控制系统软件集成效率：通过研究土方机械机器控制系统软件架构共性技术，开发定（3）降低对硬件平台的依赖：通过分层式架构的应用，降低控制系统对硬件平台的依赖，增强（4）提升控制系统开发的灵活性：通过模块化设计，实现用户需求的快速开发，提升土方机械（5）规范土方机械智能化发展：通过制定本标准，规范了土方机械产品数字化和智能化的有序（2）可靠性：对系统运行中可能出现的各种异常情况和突发事件有相应的应急措施，保障系本标准符合并支撑《国家标准化发展纲要》、《“十四五”推动高质量发展的国家标准体系建设规划》、《新产业标准化领航工程实施方案》等重大政策和国家战略。本标准采用的技术是合理的、先进的，能有效提高控制系统软件集成效率，降低对硬件平台的依赖，实现控制系统开发的分工协作，规范智能化土方机械控制系统开发。本标准通过模块化设计，实现用户需求的快速开发，提升土方机5械控制系统开发的灵活性，提高开发效率。本标准填补土方机械标准体系空白，促进土方机械智能化目前国内土方机械机器控制系统分层式软件架构没有统一的技术标准，本标准也没有发现知识产国外相关的标准有ISO/IEC/IEEE42010-2011《Systemsandsoftwareengineering—Architecturedescription》，ISO/IEC/IEEE42010-2011定义了架构视图、架构描述及架构语言，给出并解释了记录架构框架的模板，目前在各国工业互联网领域普遍使用，在汽车领域和汽车工业中初步使用（例如沃），ASAAC标准是先进航空电子体系结构，包含应用层、操作系统层和模块支持层三部分，在系统架构需求分析、设计、开发、评估、管理等方面提供了标准支撑。经过多年发展形成了一整套航电体系标准，该标准对综合模块化航空电子系统的软件设计、通信网络、通用功能模块、封装等设计要素做了限定，还制定了非强制性的系统实现指导方针，在航空电子系统的开发中发挥了重要作用，在土AUTOSAR是一个开放的、标准化的汽车软件架构，制订了一系列标准规范，包括基础软件模块规范、应用接口定义规范以及基于标准交换格式创建共同发展方法论的规范。通过采用规范化的接口，解决了汽车软件开发中多核协同的问题，实现了软硬件解耦，并符合功能安全标准，在土方机械领域本标准研制时对比了SAEAS4893-2015、GB/T18759.2-2006、SAEAIR5665-2018、ASAAC00-76化化AS4893-3√√××型4√√××