GB/T 43738-2024 工业互联网平台 异构协议兼容适配要求

　　ICS 35. 080 CCS L 77

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43738—2024

　　工业互联网平台 异构协议兼容适配要求

　　Industrialinternetplatform—Heterogeneousprotocolcompatible

　　adapterrequirements

　　2024-03-15发布 2024-10-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43738—2024

　　目 次

　　前言 Ⅴ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 、缩略语 1

　　3. 1 术语和定义 1

　　3. 2 缩略语 1

　　4 概述 2

　　5 异构协议兼容适配总体框架 3

　　5. 1 架构描述 3

　　5. 2 分层互联集成模型 4

　　5. 3 兼容适配语义模型 5

　　6 分层转换互联模型集成技术要求 9

　　6. 1 通则 9

　　6. 2 设备互联总线设计要求 9

　　6. 3 应用互联总线设计要求 10

　　6. 4 开放互联总线设计要求 10

　　6. 5 工业要素标识解析功能设计要求 10

　　7 异构协议接入技术要求 11

　　7. 1 接入 、接出及自检要求 11

　　7. 2 报文适配参数和报文格式要求 11

　　7. 3 通用技术要求 13

　　7. 4 集成数据标准 14

　　附录 A (资料性) ERP-MES协议适配场景示例 16

　　A. 1 ERP-MES协议适配场景示例概述 16

　　A. 2 建立生产系统 17

　　A. 3 产品定义管理 17

　　A. 4 生产资源管理 17

　　A. 5 详细生产计划 18

　　A. 6 生产分派 18

　　A. 7 生产执行管理 18

　　A. 8 生产数据收集 18

　　A. 9 生产绩效分析 19

　　A. 10 生产跟踪 19

　　Ⅰ

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　　附录 B (资料性) 分层转换互联模型参考 20

　　B. 1 概述 20

　　B. 2 连接端点 20

　　B. 3 特殊域连接技术 20

　　B. 4 连接核心网关 20

　　B. 5 连接核心标准 21

　　B. 6 核心网关 21

　　附录 C (资料性) 信息交换语义模型参考 22

　　C. 1 信息交换语义模型参考定义 22

　　C. 2 信息交换语义模型信息子模型 22

　　C. 3 IT域/互联网域信息交换语义模型信息模型 23

　　C. 4 OT域信息交换语义模型信息模型 24

　　附录 D (资料性) 协议适配管道参考 26

　　D. 1 开发流程 26

　　D. 2 模型参考 26

　　D. 3 模型适配场景 26

　　附录 E (资料性) 设备互联总线功能参考 28

　　E. 1 概述 28

　　E. 2 连接设备 28

　　E. 3 数据采集 28

　　E. 4 感知计算 28

　　E. 5 告警通知 29

　　E. 6 数据存储 29

　　E. 7 数据服务 29

　　附录 F (资料性) 应用互联总线功能参考 30

　　F. 1 服务发布平台 30

　　F. 2 服务管理平台 30

　　F. 3 服务商店 30

　　F. 4 服务运行平台 31

　　F. 5 监控分析平台 31

　　附录 G (资料性) 开放互联总线功能参考 32

　　G. 1 API发布平台 32

　　G. 2 API商店平台 33

　　G. 3 API网关 33

　　G. 4 API监控 33

　　附录 H (资料性) 工业要素标识解析功能参考 34

　　H. 1 统计分析 34

　　Ⅱ

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　　H. 2 关系图谱 34

　　H. 3 工业要素对象定义生命周期管理 34

　　H. 4 工业要素对象质量管理 35

　　H. 5 工业要素对象交换 36

　　H. 6 监测告警 37

　　H. 7 通知告警日志 37

　　附录 I (规范性) 报文格式及编码 38

　　I.1 报文标准编码描述 38

　　I.2 消息报文 38

　　I.3 服务路由域编码规范 38

　　I.4 服务数据域编码规范 39

　　I.5 响应信息域编码规范 39

　　I.6 响应控制域编码规范 39

　　I.7 系统编码规范 40

　　I.8 服务编码规范 40

　　I.9 响应编码规范 41

　　I.10 服务流水号编码规范 42

　　I.11 OT域数据编码规范 42

　　I.12 异常编码规范 42

　　参考文献 46

　　Ⅲ

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　　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 。

　　本文件由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国电子技术标准化研究院 、合肥斯欧互联科技股份有限公司 、浙江中控技术股份有限公司 、浪潮云信息股份公司 、浪潮通用软件有限公司 、蓝卓数字科技有限公司 、广东益安人防工程科技有限公司 、北京亚控科技发展有限公司 、上海浦东软件平台有限公司 、卡奥斯工业智能研究院(青岛)有限公司 、北京百度网讯科技有限公司 、北京中科院软件中心有限公司 、朗坤智慧科技股份有限公司 、中国钢研科技集团有限公司 、陕西重型汽车有限公司 、深圳市九牛一毛智能物联科技有限公司 、和利时卡优倍科技有限公司 、抚州中科院数据研究院 、福州数据技术研究院有限公司 、北京凯思昊鹏软件工程技术有限公司 、上电智联科技(江苏)有限公司 、深圳华龙讯达信息技术股份有限公司 、万达信息股份有限公司 、北京中科蜂巢科技有限公司 、中国航天系统科学与工程研究院 、石化盈科信息技术有限责任公司 、南京天洑软件有限公司 、成都秦川物联网科技股份有限公司 、江苏亨通智能装备有限公司 、苏州工业职业技术学院 、智能云科信息科技有限公司 、中汽数据(天津)有限公司 、中盈优创资讯科技有限公司 、山西天地煤机装备有限公司 、安徽海行云物联科技有限公司 、东软云科技有限公司 、八亿橡胶有限责任公司 、北京天泽智云科技有限公司 、广东知业科技有限公司 、深圳市宏电技术股份有限公司 、万申科技股份有限公司 、安徽数智建造研究院有限公司 、青岛海信信息科技股份有限公司 、深圳市国鑫恒运信息安全有限公司 、深圳联友科技有限公司 、山东五棵松电气科技有限公司 、浙江工业大学 、中铁物资集团有限公司 、深圳点链科技有限公司 、浙江恒云智联数字科技有限公司 、甘肃银光化学工业集团有限公司 、北京瑞太智联技术有限公司 。

　　本文件主要起草人 :苏伟 、于 万 钦 、陈 雄 挺 、颜 亮 、方 亚 东 、郑 伟 波 、阮 志 坚 、王 公 韬 、张 文 渊 、杨 良 、陈鹏、孙凤丽、张硕、李家宏、郭军、展波、黄锋、毛旭初、孙旭、李昕、方水波、肖芳玲、陈绪水、张斌、尤胜荣、张亚杰 、沈维亮 、鲁金直 、刘东庆 、刘国威 、权亚强 、陈辉 、吴冬燕 、过立松 、朱君 、刘钧 、金江 、纪文杰 、王伟 、张永元 、付伟 、何玲燕 、王腾江 、陈英杰 、侯觅 、常城 、徐川川 、卞志刚 、晏佳惠 、薛琼 、余涛 、蔡旭晖 、袁晓明 、纪洪涛 、杨朔 、王晓明 、肖波 、郭 泽 辰 、陈 万 胜 、于 健 、孙 钦 平 、王 飞 宇 、唐 有 智 、周 东 红 、綦 鹏 超 、陈 铁 明 、胡戎 、贺小鹏 、许燕辉 、刘银莲 、赵金元 。

　　Ⅴ

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　　工业互联网平台 异构协议兼容适配要求

　　1 范围

　　本文件规定了工业互联网平台中异构协议兼容适配模型及具体实施要求 。

　　本文件适用于指导工业互联网平台与工业应用开发方 、使用方及第三方组织 ,在异构协议兼容适配场景下 ,协助用户完成跨域通信的接入设计 、接入实现和接入使用工作 。

　　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 11457—2007 信息技术 软件工程术语

　　3 术语和定义、缩略语

　　3. 1 术语和定义

　　GB/T 11457—2007界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1. 1

　　信息交换语义模型 semanticmodelfor information exchange

　　对已有互联网域 、IT域和 OT域中的装备与系统 、系统与系统间信息交互的报文结构进行封装 ,通过标准报文结构翻译解析规范信息交换的语义并完成信息交换处理的方法 。

　　3.2 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件 。

　　AMQP:应用层标准高级消息队列协议(Advanced Message Queuing Protocol)

　　CRM :客户关系管理(Customer Relationship Management)

　　DB:数据库(Database)

　　DCS:分散控制系统(Distributed ControlSystem)

　　DDS:数字数据系统(DigitalData System)

　　DH :数据交互层头信息(Digital layer Header)

　　DName:数据名称(DigitalName)

　　DValue:数据值(DigitalValue)

　　EAM :企业资产管理(Enterprise AssetManagement)

　　ERP:企业资源计划(Enterprise Resource Planning)

　　ETL:数据抽取 、转换和加载(Extraction-Transformation-Loading)

　　FTP:文件传输协议(File TransferProtocol)

　　1

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　　Hart:可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议(Highway addressable remote transducer)

　　HTTP:超文本传输协议(HypertextTransferProtocol)

　　HTTPS:以安全为目标的 HTTP通道(HypertextTransferProtocolSecure)

　　IaaS:基础设施即服务(Infrastructure asa Service)

　　IT:信息技术((Information Technology)

　　JMS:Java消息服务(Java Message Service)

　　JSON:JS对象简谱/JavaScript对象表示法(JavaScriptObjectNotation)

　　KPI:关键绩效指标(Key Performance Indicator)

　　LoRa:低功耗广域无线通信协议(Long Range Wide Area Network)

　　MES:制造执行系统(Manufacturing Execution System)

　　Modbus TCP:基于串行通信的网络通信协议(Modbus Transfer ControlProtocol)

　　MOM :制造运营管理(Manufacturing Operation Management)

　　MQ:消息队列(Message Queue)

　　MQTT:消息队列遥测传输协议(Message Queuing Telemetry Transport)

　　NB:窄带物联网(Narrow Band InternetofThings)

　　OAuth2:开放授权协议 2. 0 版本(Open Authorization2. 0)

　　OPC:过程控制(OLE forProcess Control)

　　OPC DA:过程控制数据访问(OPC Data Access)

　　OPC UA:过程控制统一架构(OPC Unified Architecture)

　　OT:运营技术(Operation Technology)

　　PaaS:平台即服务(Platform asa Service)

　　PDM :产品数据管理系统(ProductData Management)

　　PLC:可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)

　　PLM :产品生存周期管理(ProductLifecycle Management)

　　REST:表述性状态传递(RepresentationalState Transfer)

　　RFC:远程功能调用协议(Remote Function CallProtocol)

　　RPC:远程过程调用协议(Remote Procedure CallProtocol)

　　SaaS:软件即服务(Software-as-a-Service)

　　SCADA:数据采集与监视控制系统(Supervisory ControlAnd Data Acquisition)

　　SCM :软件配置管理(Software Configuration Management)

　　SMS:短信服务(ShortMessaging Service)

　　SOAP:简单对象访问协议(Simple ObjectAccess Protocol)

　　XML:可扩展标记语言(Extensible Markup Language)

　　4 概述

　　基于纵向集成 、横向集成路径 ,通过异构协议间的兼容适配 ,实现工业互联网平台内部和工业互联网平台之间的数据交换 ,支撑工业全要素 、全价值链 、全产业链全面连接 。异构协议兼容适配全过程示意见图 1。

　　2

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　　图 1 异构协议兼容适配全过程示意图

　　ERP-MES协议适配场景示例见附录 A。

　　5 异构协议兼容适配总体框架

　　5. 1 架构描述

　　工业互联网平台的异构协议兼容适配总体框架由平台内和平台间的异构协议兼容适配构成 。

　　平台内异构协议兼容适配组件由设备互联总线和应用互联总线构成 ,平台间异构协议兼容适配组件由开放互联总线构成 。

　　设备互联总线 、应用互联总线和开放互联总线三条总线实现分层解耦和分层互联 ,各层接入的要素对象分别适配三条总线上对应的协议适配器 ,实现统一标准的数据传递总体框架 ,分层解耦 、分层互联模型参考架构见图 2。

　　3

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　　图 2 分层解耦、分层互联模型参考架构

　　分层转换互联模型参考见附录 B。

　　5.2 分层互联集成模型

　　分层互联集成模型用于解决互联网域 、IT 域 、OT 域跨域通信时异构协议兼容适配的问题 。该模型将制造业的场景分为三个相对独立又相互联系的域 :IT域 、OT域 、互联网域 。

　　—IT域 :来自企业内部办公网络中由若干信息化系统构成的通信环境 。

　　— OT域 :来自企业内部生产网络中由若干工控系统 、装备构成的通信环境 。

　　— 互联网域 :来自企业外部互联网网络中由若干第三方工业互联网平台 、信息化系统构成的通信环境 。

　　基于分层转换互联集成模型的总体框架和技术要求 ,可实现 :

　　— 使用开放互联总线实现互联网域的服务治理 ;

　　— 使用应用互联总线实现 IT域的服务治理 ;

　　— 使用设备互联总线实现 OT域的服务治理 。

　　分层互联集成模型示意见图 3。

　　4

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　　图 3 分层互联集成模型示意图

　　5.3 兼容适配语义模型

　　5.3. 1 模型描述

　　兼容适配语义模型用于解决工业互联网中多源异构系统 、设备间通信的差异性问题 ,提升异构工业网络互通能力 ,推动工业装备跨协议互通 。异构协议兼容适配语义模型主要由协议包装器 、协议适配管道 、消息队列及消息队列管理器 、消息报文 、通信方式和数据交换模式组成 。兼容适配语义模型适配关系示意见图 4。

　　图 4 兼容适配语义模型适配关系示意图

　　5

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　　5.3.2 协议包装器

　　协议包装器是虚拟的 信 息 模 型 定 义 , 协 议 包 装 器 控 制 与 约 束 通 过 包 装 器 发 布 服 务 的 报 文 标 准 格式 ,定义了消息报文数据结构 。信息交换语义模型是协议包装器的核心信息模型 ,见图 5。

　　图 5 信息交换语义模型与协议包装器构成关系

　　协议包装器是物理或数字资产抽象化的资产模型 ,将资产的关键要素整合进结构化和层次化模型中 ,协议包装器是资产虚拟化 、数字化和服务化的表示 ,其资产模型应由 目录清单和组件管理器两部分组成 :

　　— 目录清单是数据的目录 ,这些数据代表资产的元信息 ,是虚拟表示的重要组成内容 , 除了元信息以外 ,还包括信息交换语义模型与资产间的连接关系 , 以及与安全能力相关的信息 ;

　　— 组件管理器使虚拟资产具备基于面向对象的信息通信能力 , 以便外部可以访问模型的 目录清单和资产的技术性功能 。

　　协议包装器的语义组成结构应由报文头(Header)和报文体(Body)两部分组成 ,其中报文头为路由层 ,报文体为数据层 ,见图 6。协议包装器语义结构决定了消息报文的格式及内容 。

　　— 报文头(Header) :记录信息交换语义模型自身的标识 、资产/服务标识 、转换协议 、路由信息 。

　　— 报文体(Body) :报文体包括操作指令和业务数据 :

　　● 第一段是操作指令 ,记载本次请求的操作指令 ,如增 、查 、改和删数据等操作 ;

　　● 第二段是业务数据 ,记载本次交换的数据内容 ,包括输入参数和返回参数 。

　　信息交换语义模型参考见附录 C。

　　6

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　　图 6 信息交换语义模型信息模型内部结构

　　5.3.3 协议适配管道

　　协议适配管道由入站适配器 、通用算法模块 、平台协议总线适配器组成 ,协议适配管道应包括以下作用 :

　　— 入站适配器 :将接收到的服务请求方原始报文转换为标准报文 ;

　　— 通用算 法 模 块 : 对 当 前 请 求 的 服 务 实 现 优 先 级 控 制 、权 限 控 制 、流 量 控 制 、字 段 映 射 和 日 志记录 ;

　　— 平台协议总线适配器 :将标准报文转换为满足平台协议总线要求的格式 。

　　协议适配管道参考见附录 D。

　　5.3.4 消息队列及消息队列管理器

　　消息队列是若干系统实现信息交换的缓冲区 ,消息队列管理器是消息队列的管理组件 ,消息队列及消息队列管理器应具有以下功能要求 :

　　— 接收来自不同系统的报文 ;

　　— 对实例化的消息队列进行监控和管理 ;

　　— 通过队列管理器进行调度异常修复或重传请求 ;

　　— 创建新的队列或收回不使用的队列 ,满足突发情况下消息队列的正常使用 。

　　5.3.5 通信方式

　　根据异构协议兼容适配场景分析 ,常用的异构协议及技术类框架归纳为异物协议接口和消息队列两种类型 。

　　异构协议接 口 :

　　— 接口类型的通信由服务端和客户端组成通信通道 ;

　　— 接口类型通常使用点对点的方式进行通信 ;

　　— 接口类型由服务端提供业务服务 ,客户端调用服务并接收响应消息 ;

　　— 接口类型通常使用一对一的同步访问方式 ;

　　7

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　　— 接口类型的消息处理性能由服务端/客户端共同承担 。

　　消息队列 :

　　— 队列类型的通信由独立的消息队列服务端和若干客户端组成 ;

　　— 队列类型由消息队列服务端提供通信支撑 ;

　　— 队列类型由服务端用于暂存来自客户端发送消息 ,客户端用于对服务端发送或接收消息 ;

　　— 队列类型通常使用一对多的异步访问方式 ;

　　— 队列类型的消息处理性能由服务端/客户端共同承担 。

　　5.3.6 数据交换模式

　　5.3.6. 1 同步请求/响应模式

　　服务请求方调用工业互联网平台提供的标准服务之后 ,一直处于等待状态 ,直到服务提供方通过工业互联网平台返回响应处理结果 ,完成本次一对一的调用 ,示例见图 7。

　　图 7 请求/响应同步调用模式示例

　　5.3.6.2 异步发布/订阅模式

　　服务发布方调用工业互联网平台提供的标准服务 ,将数据推送至工业互联网平台 , 由工业互联网平台根据服务订阅方提供的订阅信息 ,主动推送分发消息至不同的服务订阅方 ,服务订阅方可以是单个或者若干个系统 ,示例见图 8。

　　图 8 发布/订阅异步调用模式示例

　　8

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　　5.3.6.3 组合模式

　　服务请求方调用工 业 互 联 网 平 台 提 供 的 标 准 服 务 后 , 由 服 务 提 供 方 系 统 返 回 响 应 信 息(接 收 成功/失败) 。然后再以服务发布模式 ,将业务数据推送至工业互联网平台 ,再由工业互联网平台代理将数据推送至订阅方系统(服务请求方) ,示例见图 9。

　　图 9 请求/响应同步调用与发布/订阅异步调用组合模式示例

　　6 分层转换互联模型集成技术要求

　　6. 1 通则

　　分层转换互联模型应有以下功能 :

　　— 连接任何形式的软件 、硬件对象 ;

　　— 实现私有协议与公有协议之间的转换 ;

　　— 实现任何特殊私有协议的扩展及接入 ;

　　— 实现几种公有协议之间的相互转换 ;

　　— 核心网关实现计算不同层级互联的路由 ;

　　— 以分层的接入方式实现不同要求的对象连接 ;

　　— 可集成工业界已有的 、成熟的各种存量通信协议 。

　　6.2 设备互联总线设计要求

　　设备互联总线应有以下功能设计要求 :

　　— 具备 OT域的设施 、设备 、自动化控制系统 、物联网协议封装能力 ;

　　— 物理设备 、OT域系统的数据采集能力和输出能力 ;

　　— 形成标准化的数据服务 ;

　　— 负责集成融合 OT域的异构设施 、设备和自动化系统 ;

　　— 实现物联网系统 、自动化系统 、智能设备运转数据采集(工况数据 、工艺参数 、设备定值 、报警事件)和调节控制指令的接收及下发(遥控数据 、遥调数据等) ;

　　9

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　　— 将采集的设施 、设备数据转换为数字服务能力 ;

　　— 定义物理设备的数字孪生体 ,对设备进行标定管理 ;

　　— 实现数字孪生体定义 ,参数自动生成设备的连接驱动程序 ;

　　— 实现感知计算 ,对敏感信息起到预警提示的作用 。

　　设备互联总线功能参考见附录 E。

　　6.3 应用互联总线设计要求

　　应用互联总线应有以下功能设计要求 :

　　— 具备 IT域的应用系统协议封装 ;

　　— 形成标准化的服务 ;

　　— 负责集成融合 IT域的异构系统 ;

　　— 通过对异构系统协议的接口进行标准化的协议内容包装 ;

　　— 支持标准的报文格式和 MQ协议输出 , 以统一的 MQ消息格式进行数据交换和路由 ;

　　— 异构系统之间的点对点交换 ;

　　— 实现一对多的数据分发 ;

　　— 根据注册的信息并对报文加入标签 ,识别路由消息 。

　　应用互联总线功能参考见附录 F。

　　6.4 开放互联总线设计要求

　　开放互联总线应有以下功能设计要求 :

　　— 具备互联网域的 SaaS应用 ,支持第三方供应商系统的接入 ;

　　— 将外部的 REST API和 Web Service协议转换为 MQ协议 ;

　　— 内部的 MQ协议转换为 REST API和 Web Service协议 ;

　　— 实现互联网接入的流量控制 、鉴权 、熔断机制 、服务级别 ;

　　— 安全控制干预实现黑名单 ;

　　— 实现外部服务的注册管理 ;

　　— 内部服务的对外发布 ;

　　— 提供互联网服务发布 、服务商店和服务管理功能 。

　　开放互联总线功能参考见附录 G。

　　6.5 工业要素标识解析功能设计要求

　　工业要素标识解析应有以下功能设计要求 :

　　— 实现工业要素标准的数字化模型定义 ;

　　— 根据定义数据生成工业要素的唯一标识码 ;

　　— 将该标识码通过应用互联 、设备互联的分层转换互联引擎分发至各应用系统和设备中 ;

　　— 便于往外发出数据 ,用标识码进行数据打标 ,易于使用方进行识别 ;

　　— 工业要素标识管理包含工业要素的分类 、编码规则 、属性 、管理职责 、数据流向 、数据生命周期管理等环节 。

　　机器设备的标识定义见 T/CESA 1212—2022,工业要素标识解析功能参考见附录 H。

　　10

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　　7 异构协议接入技术要求

　　7. 1 接入、接出及自检要求

　　7. 1. 1 接入要求

　　新协议在接入工业互联网平台时 ,应符合以下要求 :

　　— 提供新协议的接入参数 ,用于新协议接入时对参数接入的使用说明 ;

　　— 提供新协议的接入方法 ,用于提供接入时步骤参考 ,指导完成新协议的接入 ;

　　— 提供新协议的接入异常说明 ,用于接入过程中异常情况的排查 。

　　7. 1.2 接出要求

　　新协议完成工业互联网平台的接入后 ,应符合以下要求 :

　　— 提供新协议的使用参数 ,用于提供新协议在使用过程中对接参数的使用说明 ;

　　— 提供新协议的使用方法 ,用于提供使用时步骤参考 ,指导完成新协议的使用 ;

　　— 提供新协议的使用异常说明 ,用于使用过程中出现异常后进行异常定位 。

　　7. 1.3 自检要求

　　协议适配器应符合以下自检要求 :

　　— 协议适配器通过可视化方式查看其工作运行状态 ;

　　— 记录协议适配器路径选择 、协议适配 、格式转换执行操作逻辑产生日志数据 ;

　　— 对协议适配器执行操作逻辑产生日志数据进行审计 ,对其工作运行负荷进行预防性判断 ;

　　— 协议适配器根据容灾级别进行修复 、恢复等对应操作 。

　　7.2 报文适配参数和报文格式要求

　　7.2. 1 报文适配参数

　　工业软件间交互的数据报文遵循统一的标准格式 ,数据报文包含接收数据的 目标装备或系统的唯一识别码 、数据源装备或系统的唯一识别码 、数据类型 、数据长度 、数据名称 、数据值 。

　　如图 10所示 ,协议适配包装器构成应有以下要素 :

　　— 协议包装器唯一标识ID:标识服务化接口的唯一ID,根据接口所属的系统 、业务域等按照服务编码规则自动生成 ;

　　— 系统标识 ID:服务来自哪个系统或者设备的标识 ;

　　— 消息唯一标识 ID:在调用时动态生成消息唯一 ID;

　　— 接口连接参数 :记载接口的连接参数 ,包括 IP地址 、用户名 、密码 、数字证书等 ;

　　— 接口访问权限 :接口的访问许可权限 、黑名单 、白名单 ;

　　— 接口安全认证参数 :接口访问数字证书等 ;

　　— 接口协议及匹配适配器 :接口使用的协议类型及对应的协议适配器模板 ;

　　— 接口入站参数 :接口调用的输入参数 ;

　　— 接口出站参数 :接口调用的返回参数 ;

　　— 接口调用报文样板 : XML 的消息报文样板 ;

　　— 接口测试报文 :接口连通性测试的测试报文 。

　　11

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　　图 10 协议包装器构成要素

　　7.2.2 报文格式要求

　　7.2.2. 1 服务请求方报文结构要求

　　服务请求方报文应由两部分组成 :

　　— 服务路由域(Route) ;

　　— 服务数据域(Data) 。

　　7.2.2.2 服务提供方报文结构要求

　　服务提供方报文应由两部分组成 。

　　— 服务路由域(Route) ;

　　● 响应信息域(Service Response) ;

　　● 流程控制域 (Processes) 。

　　— 服务数据域(Data) :

　　● 控制数据域(Control) ;

　　● 请求数据域(Request) ;

　　● 响应数据域(Response) 。

　　具体报文格式及编码应按附录 I。

　　12

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　　7.3 通用技术要求

　　7.3. 1 协议转换

　　协议转换应有以下功能 :

　　— 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 。

　　协议适配器类型见表 1。

　　表 1 协议适配器类型

　　序号

　　协议适配器

　　适配器说明

　　配置参数

　　1

　　AMQP

　　AMQP是连接消息队列的协议适配器 ,连接队列对于实时订阅有极大的优势

　　地址/端 口/队 列 名 称/用 户 名 密

　　码等

　　2

　　HTTP

　　HTTP是主流 的 Web协 议, 其 主 要 使 用 HTTP Client方式连接

　　URL/参数/方法/用户名密码等

　　3

　　SOAP

　　带 WSDL 的 Web协议

　　WSDL地址/参数等

　　4

　　FTP

　　文件传输协议

　　地址/端口/用户名/密码/目录等

　　5

　　RFC

　　ERP 系统的特殊协议

　　地 址/端 口/用 户 名/密 码/模 块

　　号/RFC 函数名等

　　6

　　MQTT

　　物联网协议

　　地址/端口/主题等

　　7

　　OPC UA/OPC DA

　　工业标准协议

　　地址/端口/参数点表等

　　8

　　Modbus TCP/

　　Modbus RTU(基 于串行通信协议远程终 端 单 元 Modbus Remote Terminal

　　Unit)

　　工业总线标准协议

　　地址/端口/参数点表等

　　9

　　DB

　　数据库适配器

　　地址/端口/用户名/密码等

　　10

　　RESTful

　　轻量级 RPC协议

　　地址/参数等

　　7.3.2 路径选择

　　路径选择应有以下功能 :

　　— 将服务传递至任意指定的终端地址,消息通过消息流管道 ,在队列中进行稳定有效传输 ;

　　— 通过动态寻址的方式解析路径选择信息 ;

　　— 组装路径选择信息并调用服务 ;

　　— 基于服务调用后返回的结果信息 ,读取路径选择信息通过路径寻址的能力 ,将结果返回系统 。

　　13

　　GB/T 43738—2024

　　7.3.3 数据格式转换

　　数据格式转换应有以下功能 :

　　— 根据注册选择的报文内容格式 ,通过定义的报文内容格式实现自动转换 ;

　　— 具备 XML与 JSON格式的映射转换处理 。

　　7.3.4 报文加密

　　报文加密应有以下功能 :

　　— 具备身份认证 ;

　　— 具备权限控制 ;

　　— 具备加密传输 ;

　　— 具备解密处理 。

　　7.3.5 参数化协议适配

　　参数化协议适配应有以下功能 :

　　— 根据报文内容中指定的参数动态解析参数信息 ;

　　— 参数化协议适配器能在协议适配管道中被复用 ;

　　— 根据服务注册选择的通信协议 , 自动选择协议对应的入站和出站适配器 ;

　　— 具备 AMQP协议与其他协议之间的转换能力 。

　　7.3.6 日志记录

　　日志记录应包含以下内容 :

　　— 日志记录时间 ;

　　— 消息对应流水号/日志编号 ;

　　— 消息处理状态 ;

　　— 协议转换前后的报文信息 ;

　　— 异常详细信息 。

　　7.4 集成数据标准

　　7.4. 1 数据交换结构标准

　　各应用 APP系统数据交换的业务字段应遵循服务提供方提供的业务数据结构 。

　　— 对于服务请求方 ,新增请求服务为已有服务时 ,XML结构定义文件由工业互联网平台负责提供 ;否则 ,服务请求方自行与服务提供方沟通 ,XML结构定义文件由服务提供方提供 。

　　— 对于服务提供方 ,新增或变更任何提供服务时 ,需向工业互联网平台提供最终版的 XML结构定义文件 ,供后续服务管理及服务开发使用 。原则上 ,服务请求方应根据服务提供方的业务数据结构进行字段和消息格式映射处理 。

　　— 如遇特殊情况 ,服务请求方服务提供方均无法完成字段 、报文格式映射工作 ,双方需根据集成管理规范中规定的服务接入流程要求 ,经审批通过后 , 由工业互联网平台完成映射工作 。

　　7.4.2 数据标识要求

　　主要针对基于工业互联网平台进行应用集成 ,涉及的系统编号 、服务编号 、响应号及服务流水号的编码应进行以下规范性说明 :

　　14

　　GB/T 43738—2024

　　— 系统编号 :作为企业内所有系统的唯一编号标识 ;

　　— 服务编号 :作为服务的唯一编号标识 ;

　　— 响应号 :工业互联网平台根据服务响应结果自动填写的响应编码 ;

　　— 服务流水号 :服务请求方每次调用服务产生的唯一流水号 。

　　注 : 建立统一的综合应用 , 即将截然不同的 、基于各种不同平台 、用不同方案建立的系统服务和数据有机地集成 ,使其进行业务处理和信息共享 。

　　上述四种编码数据类型为字符型 ,其中 , 系统编号 、服务编号 、响应号由工业互联网平台管理员分配 ,服务流水号由服务请求方根据编码规则拼装而成 。

　　7.4.3 数据类型校验标准

　　应由各应用系统负责整理并提交 XML/JSON结构定义的交换数据信息文件 ,工业互联网平台根据该文件进行数据类型校验 。

　　7.4.4 数据格式标准

　　基于工业互联网平台进行系统集成的数据应为结构化数据 ,数据格式应包含数据报文内相关编码的规则与整体报文格式 。

　　7.4.5 接口接入标准

　　各应用系统优先采用消息队列适配器 ,对于特殊的行业应用系统 ,应采用特定系统的集成方式接入 ,并尽可能采用成熟接口进行集成 。具体支持的适配器范围与适配器适用场景见表 2。

　　表 2 适配器说明

　　适配器类型

　　适配器说明

　　适用场景

　　消息队列适配器

　　耦合度低 ,可 靠 传 输 , 调 用 方 或 接 收 方 宕 机 时 不 影 响对方

　　同步 ,异步 ,批量数据

　　API协议接口适配器

　　标准性 高 , 性 能 中 等 , 耦 合 度 低 , 扩 展 性 高 , 开 发 容易 ,绝大多数技术开发的系统均适合使用

　　同步

　　私有适配器

　　三方系统提供的私有协 议 ,标 准 性 高 、扩 展 性 高 ,性 能好 ,开发容易 ,产品成熟

　　同步 ,异步

　　15

　　GB/T 43738—2024

　　附 录 A

　　(资料性)

　　ERP-MES协议适配场景示例

　　A. 1 ERP-MES协议适配场景示例概述

　　ERP-MES协议适配场景下各软件 、系统交换内容具体如下 :

　　— 第 4层 PDM(产品生命周期管理)系统管理产品定义信息 ;

　　— 第 3 级 MES之产品定义管理程序从 PDM 系统获取当前工艺路线/配方信息 ;

　　— 第 4层 EAM 系统管理主要装备信息 ;

　　— 第 3 级 MES之生产资源管理程序从 EAM获取装备信息 ;

　　— 第 4级 ERP管理生产计划和能力分析活动 ;

　　— 第 3 级 MES之生产资源管理程序管理生产能力信息 ;

　　— 第 3 级 MES之生产资源管理程序将生产能力信息推向 ERP生产计划和能力分析 ;

　　— 第 4级 ERP生产计划和能力分析将生产计划信息推向第 3层详细生产计划 ;

　　— 第 3 级 MES之生产跟踪程序将生产绩效信息推向 ERP生产计划和能力分析应用 ,并将物料批量信息推向第 4层 ERP存货管理 ;

　　— 第 3 级 MES之详细计划程序将工作计划推向在 MES之资源管理程序和跟踪程序 。图 A. 1 为 ERP-MES互操作参考场景 。假定 :

　　—MES之生产资源管理 、产品定义管理 、详细生产计划生产调度 、生产绩效分析 、生产跟踪程序运行于工厂运作层 ;

　　—MES之生产执行管理 、生产数据收集程序运行于过程控制层 。

　　图 A. 1 互联互通、互操作参考场景

　　16

　　GB/T 43738—2024

　　A.2 建立生产系统

　　构建执行生产计划所需的生产系统的过程定义为构建生产系统 。

　　— 业务与制造间的互操作 :

　　● MES之详细生产计划程序以订阅方式或请求-接受方式从 ERP获得生产计划信息 ;

　　● MES之产品定义管理程序以订阅方式或请求-接受方式从 PDM获得执行生产计划生产产品所需的工艺路线/配方信息 ;

　　● MES之生产资源管理程序以订阅方式或请求-接受方式从 EAM 获得执行工艺路线/配方的生产装备信息 ;

　　● MES之详细生产计划程序以订阅方式或请求-接受方式分别从 MES之生产资源管理 、产品定义管理 、生产跟踪分别获得生产资源状态与能力 、产品生产配方 、生产绩效 。

　　— 制造与过程控制间的互操作 :

　　● MES之产品定义管理程序向过程控制系统推送特定装备或过程的生产规则(在这里存在IT数据-OT数据的转换) ;

　　● MES之生产分派程序向运行于过程控制层的生产执行管理程序推送作业清单(在这里存在 IT数据-OT数据的转换) ;

　　● MES之生产执行管理程序向过程控制系统推送生产准备的操作命令 ;

　　● MES之生产执行管理程序接受过程控制系统推送过来的执行生产准备操作命令的结果或状态 ;

　　● MES之生产分派程序向接受运行于过程控制层的生产数据收集程序推送过来的装备或过程生产特定产品准备就绪的数据(在这里存在 OT数据-IT数据的转换) ;

　　● MES之生产资源管理程序接受过程控制系统推送过来的生产资源状态数据(在这里存在OT数据-IT数据的转换) ;

　　● 生产过程控制系统向运行于过程控制层的生产数据收集程序推送过装备或过程生产特定产品准备就绪的数据 。

　　A.3 产品定义管理

　　业务与制造间的互操作 :

　　— 向 PDM推送当前产品定义信息 ;

　　— 接受 PDM 的请求 ,报告所需的产品定义信息 。

　　制造与过程控制间的互操作 :

　　— 向过程控制系统推送装备和过程的特定生产规则 。

　　注 1: 与产品定义有关的制造内部的互操作见 A. 4、A. 5、A. 6、A. 7、A. 9。

　　注 2: 产品定义管理程序可能修正来自 PDM 的工艺路线/配方信息 。

　　A.4 生产资源管理

　　业务与制造间的互操作 ,生产资源管理程序如下 :

　　— 向 ERP推送生产能力信息 ;

　　— 根据 ERP请求 ,发送相应的资源能力 、状态信息 ;

　　— 向第 4层系统订阅人员资质信息 ;

　　— 接受 EAM之维修管理推送过来的装备能力测试信息 。

　　制造内部的互操作 ,生产资源管理程序如下 :

　　— 向产品定义管理程序推送资源定义信息 ;

　　17

　　GB/T 43738—2024

　　— 接受详细生产计划程序推送的工作计划表 ,预定未来需要的资源 ;

　　— 接受维护资源管理 、质量资源管理推送的相应计划 ,进行资源协调 ;

　　— 向生产分派推送资源能力信息 。

　　制造与过程控制的互操作如下 :

　　— 生产资源管理程序接受过程控制系统推送的资源当前信息 。

　　A.5 详细生产计划

　　业务与制造间的互操作 ,详细生产计划程序如下 :

　　— 采用订阅方式或接受从 ERP生产计划和能力分析系统推送过来的生产计划 。

　　制造内部的互操作 ,详细生产计划程序如下 :

　　— 采用订阅方式从生产资源管理程序得到生产资源能力和状态信息 ;

　　— 推送工作计划表到生产资源管理程序 ;

　　— 采用订阅方式从生产跟踪程序得到工作响应 、工作报警 ;

　　— 推送工作计划表到生产跟踪程序 ;

　　— 推送工作计划表到生产分派程序 ;

　　— 接受产品定义管理程序推送过来的产品定义信息 。

　　A.6 生产分派

　　制造与过程控制间的互操作如下 :

　　— 生产分派程序向运行于过程控制层的生产执行管理程序推送作业清单 。

　　注 : 与生产分派有关的制造内部的互操作见 A. 3、A. 4、A. 5、A. 8、A. 10。

　　A.7 生产执行管理

　　制造与控制间的互操作 ,运行于过程控制层的生产执行管理程序如下 :

　　— 将作业清单转化为操作指令 ,并将其推送到过程控制系统执行(在这里存在 IT数据-OT数据的转换) ;

　　— 接受过程控制系统推送过来的执行操作指令的操作响应(在这里完成 OT 数据-IT数据的转换) 。

　　制造内部的互操作 ,运行于过程控制层的生产执行管理程序如下 :

　　— 接受产品定义管理 程 序 推 送 过 来 的 产 品 生 产 规 则 和 详 细 生 产 路 径 、工 作 模 板(在 这 里 完 成IT数据-OT数据的转换) ;

　　— 接受生产资源管理程序推送过来的生产资源 ;

　　— 推送生产信息和工作报警至生产跟踪程序 。

　　A. 8 生产数据收集

　　控制与制造的互操作 ,运行于过程控制层的生产数据收集程序如下 :

　　— 接受过程控制系统推送过来的执行操作指令的装备和过程的特定数据(在这里完成 OT数据- IT数据的转换) ,如装备和工艺特定数据 。

　　示例 : 装备和工艺特定数据可以是资源数据 、操作数据 、装备状态 、装备配置 、警报 、操作员操作和操作员评论数据 。

　　制造程序间的互操作 ,运行于过程控制层的生产数据收集程序如下 :

　　— 接受生产执行管理程序推送过来工作指令 、工作报警信息 ;

　　— 向运行于过程控制层的生产执行管理程序推送工作报警 ;

　　— 向生产分派程序推送实际生产和装备状态(在这里完成 OT数据-IT数据的转换) ;

　　18

　　GB/T 43738—2024

　　— 向生产绩效分析程序推送操作数据 、装备状态和资源使用数据(在这里完成 OT数据-IT数据的转换) ;

　　— 向生产跟踪程序推送资源历史数据和工作报警数据(在这里完成 OT数据-IT数据的转换) 。

　　A.9 生产绩效分析

　　业务与制造的互操作 ,生产绩效分析程序如下 :

　　— 推送 KPI到 ERP 的生产计划和能力分析程序 ;

　　— 推送工艺 、程序和生产的变更到 ERP 的生产计划和能力分析程序 。

　　制造程序间的互操作 ,生产绩效分析程序如下 :

　　— 推送质量和绩效数据至生产跟踪程序 ;

　　— 接受生产资源管理程序推送来的工作能力数据 ;

　　— 接受详细生产计划程序推送来的工作计划表 ;

　　— 接受产品定义管理程序推送来的 KPI定义数据 ;

　　— 接受第 4层推送来的管理政策及模型数据 ;

　　— 接受第 4层推送来的物理过程和生产模型数据 。

　　A. 10 生产跟踪

　　制造与业务间的互操作 ,生产跟踪程序如下 :

　　— 推送生产绩效数据至 ERP生产计划与数据分析程序 ;

　　— 接受 ERP生产计划与数据分析程序的请求 ,发送生产绩效数据 。

　　制造程序间的互操作如下 :

　　— 接受生产分派程序推送过来的作业表 ;

　　— 推送工作报警信息至生产分派程序 。

　　19

　　GB/T 43738—2024

　　附 录 B

　　(资料性)

　　分层转换互联模型参考

　　B. 1 概述

　　根据互联网域 、IT域和 OT域的常见协议特点,为了简化互联的复杂性 ,设计了分层互联的参考架构模型 ,分别对互联网域协议 、IT域协议和 OT域协议的主通道协议进行限制 ,每个层的主协议完成该层通信协议的统一 ,作为该层的标准协议 ,非标准的特殊协议由主协议进行转换 ,三个层的主协议实现互联互通 ,分层互联模型结构由连接端点 、特殊域连接技术 、连接核心网关 、连接核心标准和核心网关五个要素构成 。见图 B. 1。

　　图 B. 1 协议分层转换互联模型

　　B.2 连接端点

　　分层转换互联模型的连接端点宜有以下功能 :

　　— 连接端点是指在工业场景中存在的工业要素对象 ,是具体产生数据或者需要交换工业要素数据的抽象对象的总称 ,如 ERP、PLM、CRM等 IT 系统或者数控机床 、机器人等物理装备 ;

　　— 连接端点根据自身的连接协议类型 ,若满足主要标准协议要求可以直接连接到核心标准协议上 ,若端点为私有协议 ,则通过私有协议适配器转换为标准协议 ,核心网关负责转换为其他协议 ,并与其他端点进行数据交换 。

　　B.3 特殊域连接技术

　　指特定层的工业要素对象(装备 、产线 、IT 系统)所采用的私有连接协议使用的特殊连接技术 。

　　B.4 连接核心网关

　　将特殊层的私有协议转换为公共标准协议的协议适配器 ,负责私有协议和公有协议之间的桥接 。

　　20

　　GB/T 43738—2024

　　B.5 连接核心标准

　　基于异构协议兼容适配模型参考架构设计的几种公共协议 ,作为企业的主要标准协议 ,几种公共协议之间实现互翻译 ,对于私有协议之间通过公共协议进行转换翻译 。连接核心标准协议不宜超过 3种 。

　　B.6 核心网关

　　核心网关是指几种公共协议之间的适配器 ,负责几种公共协议之间的互翻译 。

　　21

　　GB/T 43738—2024

　　附 录 C

　　(资料性)

　　信息交换语义模型参考

　　C. 1 信息交换语义模型参考定义

　　信息交换语义模型信息建模表见表 C. 1。

　　表 C. 1 信息交换语义模型信息建模表

　　标识

　　属性

　　表示类型

　　必要/可选

　　说明

　　包装器标识

　　Id

　　URI

　　■

　　信息交换语义模型的全局唯一标识

　　Id short

　　STRING

　　■

　　Id的字符串标识

　　目标标识

　　Id

　　URI

　　■

　　目标的全局唯一标识

　　Id short

　　STRING

　　■

　　Id的字符串标识

　　目录清单

　　Id

　　URI

　　■

　　目录清单的全局统一标识

　　Id short

　　STRING

　　■

　　Id的字符串标识

　　Semantic Id

　　URI

　　□

　　语义 Id是引用语义对目录清单的解释

　　组件管理器

　　Id

　　URI

　　■

　　组件管理视图的全局统一标识

　　链接到外部的组件管理视图

　　Id short

　　STRING

　　■

　　Id的字符串标识

　　Semantic Id

　　URI

　　■

　　链接到外部的组件管理视图

　　类型=“Type”的

　　子模型

　　Id

　　URI

　　■

　　类型为 Type的子模型唯一标识

　　Id short

　　STRING

　　■

　　Id的字符串标识

　　Semantic Id

　　URI

　　□

　　语义 Id是引用语义对子模型的解释

　　类型=“Instance”

　　的子模型

　　Id

　　URI

　　■

　　类型为实例(Instance)的子模型唯一标识

　　Id short

　　STRING

　　■

　　Id的字符串标识

　　Semantic Id

　　URI

　　■

　　语义 Id是引用语义对子模型的解释

　　■代表必要 , □代

　　表可选

　　C.2 信息交换语义模型信息子模型

　　信息交换语义模型信息参考模型对子模型宜有以下要求 :

　　—Type类型的子模型是经过定义的模型 ;

　　—Instance子模型是未定义的子模型 ,可以根据相关扩展规则进行扩展 ,所以对于 Instance子模型应引用外部语义对其进行解释 。

　　信 息 交 换 语 义 模 型 信 息 模 型 中 每 个 元 素 都 需 要 采 用 统 一 资 源 标 识 符 ( Uniform Resource Identifier,URI)进行标识 ,建议的 URI结构见表 C. 2。

　　22

　　GB/T 43738—2024

　　表 C.2 信息交换语义模型信息模型 URI结构

　　元素

　　描述

　　组织

　　签发 URI的组织代号 ;

　　例如某集团公司

　　组织子单元

　　组织中的子实体 ;

　　例如某集团企业的下属子公司

　　子模型/层 ID

　　功能或知识领域的子模型 ;

　　例如物理单元(产线 、工位 、装备等)或是系统(研发设计层的 PLM、生产制造层的 ERP等)服务

　　版本

　　版本号与规范发布或标识符

　　修订

　　版本号与规范发布或标识符

　　属性/元素 ID

　　信息交换语义模型的属性或进一步的结构元素 ID

　　实例号

　　发布实例的单独编号

　　C.3 IT域/互联网域信息交换语义模型信息模型

　　IT域/互联网域信息交换语 义 模 型 实 例 化 结 构 过 程 示 意 如 图 C. 1 所 示 , 模 型 信 息 描 述 见 表 C. 3, IT域/互联网域信息交换语义模型实现宜有以下功能要求 :

　　— 解决应用系统之间协议转换 ;

　　— 路由服务 、数据格式转换提供标准流式计算的抽象封装 ;

　　— 解决多源异构系统之间的 “通识性 ”互联技术 ,保障各应用系统之间通过工业互联网平台实现信息交换 。

　　图 C. 1 IT域/互联网域信息交换语义模型实例化结构过程示意图

　　23

　　GB/T 43738—2024

　　表 C.3 信息交换语义模型在系统服务中定义的子模型

　　标识

　　属性

　　表示类型

　　必要性

　　备注

　　协议

　　Id

　　URI

　　■

　　服务协议的唯一标识

　　请求

　　Id

　　URI

　　■

　　服务请求的唯一标识

　　数据集

　　Id

　　URI

　　■

　　服务数据集唯一标识

　　机理模型

　　Id

　　URI

　　■

　　业务机理模型唯一标识

　　执行状态

　　Id

　　URI

　　■

　　业务机理模型唯一标识

　　■代表必要

　　C.4 OT域信息交换语义模型信息模型

　　OT域信息交换语义模型信息模型的映射过程如图 C. 2 所示 ,模型信息描述见表 C. 4, OT 域信息交换语义模型信息模型实现宜有以下功能要求 :

　　— 物理资产的数字化映射或者数字孪生体的形成 ;

　　— 通过物理装备绑定的传感器将装备数据传感到边缘网关 ,采集装备的工况数据 、工艺参数 、报警信息 ;

　　— 处理工业协议转换 ,感知计算 ,数据存储 ,数据服务发布等连续数据加工过程 ;

　　— 具备准确辨识装备的来源以及装备的身份信息 。

　　图 C.2 硬件类信息交换语义模型信息模型映射

　　24

　　GB/T 43738—2024

　　表 C.4 信息交换语义模型在物理单元中定义的子模型

　　标识

　　属性

　　表示类型

　　必要性

　　备注

　　基础信息

　　Id

　　URI

　　■

　　物理单元基础信息的唯一标识

　　KPI

　　Id

　　URI

　　■

　　物理单元 KPI的唯一标识

　　数据协议

　　Id

　　URI

　　■

　　物理单元数据协议唯一标识

　　控制协议

　　Id

　　URI

　　■

　　物理单元控制协议唯一标识

　　运行状态

　　Id

　　URI

　　■

　　物理单元运行状态唯一标识

　　业务数据

　　Id

　　URI

　　■

　　物理单元业务数据唯一标识

　　■代表必要

　　物理单元的信息交换语义模型标准表示如图 C. 3 所示 ,通过信息交换语义模型将物理单元的物理特征 、使用用途 、形状外观和能耗信息封装为统一输入/输出的标准表现形式 。

　　图 C.3 物理单元的信息交换语义模型标准表示

　　25

　　GB/T 43738—2024

　　附 录 D

　　(资料性)

　　协议适配管道参考

　　D. 1 开发流程

　　通信协议转换管道开发流程包括 :建立协议转换管道适配表格 ,完成入站适配器 、通用算法模块 、出站适配器 、消息转发机制 、串接第三方服务功能单元的开发 ,形成通信协议转换管道 。

　　D.2 模型参考

　　D.2. 1 模型描述

　　通信协议转换管道由入站协议适配器 、通用算法模块和出站协议适配器组成 ,在通用算法模块中进行运算逻辑处理 ,其具体运算逻辑包括路径选择规则 、日志记录和第三方服务串接设计 ,完成协议转换管道的开发 ,共同实现服务请求方与服务提供方的信息交互 ,如图 D. 1所示 。

　　图 D. 1 通信协议转换管道结构

　　D.2.2 入站通信协议池

　　指工业互联网平台提供的入站协议集合 ,服务请求方需从入站通信协议池中获取对应的协议 ,并发送请求消息至通信协议转换管道 。

　　D.2.3 通信协议转换管道

　　指支撑报文转换并传递消息的工业互联网平台组件 ,用于将服务请求方发送的请求消息转换为满足服务提供方要求的格式 ,并发送至服务提供方 。

　　D.2.4 出站通信协议池

　　指工业互联网平台提供的出站协议集合 ,服务提供方需从出站通信协议池中获取对应的协议 ,并接收请求消息 。

　　D.3 模型适配场景

　　D.3. 1 分析描述

　　异构协议兼容适配交换矩阵分析图 ,根据异构协议兼容适配场景分析结果 ,基于异构协议兼容适配框架的使用原理 ,其主要使用协议按照互联网域 、IT域和 OT域进行分层分析 。

　　26

　　GB/T 43738—2024

　　D.3.2 IT域/互联网域协议分析

　　IT域和 互 联 网 域 使 用 的 协 议 及 技 术 类 框 架 为 REST、SOAP、MQ、AMQP、FTP、DB、DDS 和JMS等 。

　　D.3.3 OT域协议分析

　　OT域使用的 协 议 及 技 术 类 框 架 为 LoRa、Hart、S7、ModbusTCP、MQTT 和 OPC UA/DCOM/ DA等 。

　　27

　　GB/T 43738—2024

　　附 录 E

　　(资料性)

　　设备互联总线功能参考

　　E. 1 概述

　　设备服务总线用于实现企业内部 OT域下的产线装备的运行/运转状态下的数据采集 ,通过为物理空间中的制造设备构建数字孪生体模型 ,实现物理空间与数字空间的模型映射建立关系 ,设备互联总线通过物联网关接入若干相关装备 ,在边缘计算时 ,使用协议适配器完成对应协议适配 ,将采集数据信息发送至消息队列 ,而后转入流式数据处理引擎完成数据采集 、感知计算等数据处理 ,最后将结构化数据 、非结构化数据写入数据湖中 ,服务网关将处理后的数据通过服务网关发布为服务 ,提供标准的数据服务访问形式供上层 APP 围绕设备做分析与决策 。见图 E. 1。

　　图 E. 1 设备互联总线工作原理示意图

　　E.2 连接设备

　　可以通过标准协议 Modbus TCP、MQTT 和 OPC UA, 实现边缘计算设备连接工业物联网网关 、 MOM、SCADA等 。

　　E.3 数据采集

　　根据设备预置的数据点位信息 ,将设备动态运行时产生的运行数据实现采集 、清洗 、加工 、转换的处理 。

　　E.4 感知计算

　　在数据采集的过程中 ,检查数据项的范围条件 ,根据具体的计算规则和感知规则 ,对换算后的数据

　　28

　　GB/T 43738—2024

　　进行阈值的动态监测及预测 ,实现数据项信息的感知计算 。

　　E.5 告警通知

　　对经过感知计算处 理 的 数 据 点 位 信 息 , 在 阈 值 条 件 判 断 范 围 内 的 数 据 , 按 照 通 知 设 定 的 用 户 角色 ,选择的通知方式(SMS、MQ、Mail、Socket) ,能主动推送告警消息给指定的用户 。

　　E.6 数据存储

　　经过清洗加工完成的数据 ,通过 MQTT协议完成消息队列数据入站处理 , 然后在数据存储端 , 通过消息队列的出站完成数据写入存储的操作 。

　　E.7 数据服务

　　统一提供设备数据访问的技术接 口 ,通过技术接口访问物理设备生产运行数据 ,实现物理数据信息融合 ,对外提供数据服务 , 由融通互联总线实现服务的调度 。

　　29

　　GB/T 43738—2024

　　附 录 F

　　(资料性)

　　应用互联总线功能参考

　　F. 1 服务发布平台

　　服务发布平台宜有以下功能 。

　　— 服务注册 :平台开放服务注册的功能 ,用户可以快速注册各种类型的服务 ,服务注册按向导式的方式操作 。

　　— 服务管理 :未公开服务包括正在注册的服务 ,也包括发布中的服务 ,对于正在注册的服务可以修改和 删 除 以 及 发 布 申 请 和 测 试 , 对 于 发 布 中 的 服 务 , 只 能 查 看 ; 对 已 公 开 服 务 , 只 允 许 测试 ,不准许有其他变更服务的操作 。

　　— 发布申请 :将已经测试通过的服务发布至服务管理平台 , 由服务管理平台进行最终审核 。

　　— 发布订阅 :将已经测试通过的服务发布至服务管理平台 ,针对发布的服务选择以发布订阅的模式发布服务 。

　　— 服务操作指南 :服务操作指南以文档或视频形式 ,提供服务操作的附件说明 ,根据操作指南中的内容 ,完成服务的仿真调用 。

　　— 知识中心 :收集服务治理的能力 ,记录解决问题的步骤转为知识化 ,提供服务异常标准错误处理解决方法清单 。

　　— 监控与分析 :对已在自主发布平台中发布的服务进行监控与分析 ,判断服务质量的好坏 ,持续优化服务的能力 。

　　F.2 服务管理平台

　　服务管理平台宜有以下功能 。

　　— 服务发布 :平台开放服务注册的功能 ,用户可以快速注册各种类型的服务 ,服务注册按向导式的方式操作 。

　　— 外接发布 :将管理平台注册发布后的服务 ,使用外接发布的功能 ,将标准服务注册至开放互联总线并发布服务 。

　　— 服务管理 :未公开服务包括正在注册的服务 ,也包括发布中的服务 ,对于正在注册的服务可以修改和删除以及发布申请以及测试 ,对于发布中的服务 , 只能查看 ;对已公开服务 , 只允许测试 ,不准许有其他变更服务的操作 。

　　— 服务识别 :在未建设或已建设的系统中 ,通过系统集成度的度量指标判断企业的系统集成的成熟度 ,为服务的进一步识别提供参考依据 ,辅助企业 IT人员完成服务的持续识别 、发现工作 。

　　— 服务模型 :提供带有业务价值的服务作为服务模型 ,供系统服务建设时引用参考 ,直接使用服务模型发布新的系统服务 。

　　— 平台运维 :提供对服务运行平台的资源的可视化监控 ,其中资源包括服务器硬件相关信息 。

　　— 知识中心 :收集平台中所有发