GB/T 43335-2023 自动化系统与集成 技术资源共享服务系统参考架构

　　ICS 35.240.50 CCS J 07

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43335—2023

　　自动化系统与集成

　　技术资源共享服务系统参考架构

　　Automation systemsand integration—

　　Referencearchitecture fortechnology resourcessharingservicesystem

　　2023-11-27发布 2024-06-01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 43335—2023

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语 、定义和缩略语 1

　　3. 1 术语和定义 1

　　3. 2 缩略语 2

　　4 系统总体架构 3

　　4. 1 概述 3

　　4. 2 基础层 4

　　4. 3 资源层 4

　　4. 4 服务层 4

　　4. 5 接口层 5

　　4. 6 应用层 5

　　5 系统技术架构 5

　　5. 1 概述 5

　　5. 2 基础服务组件层 6

　　5. 3 应用服务组件层 6

　　5. 4 技术资源服务层 6

　　6 系统功能架构 6

　　6. 1 概述 6

　　6. 2 资源池管理 7

　　6. 3 系统管理 7

　　6. 4 资源管理 7

　　6. 5 微服务管理 7

　　6. 6 基础业务管理 7

　　6. 7 应用业务管理 8

　　6. 8 智能模型管理 8

　　6. 9 系统应用管理 8

　　7 技术资源数据架构 8

　　7. 1 概述 8

　　7. 2 网络协同制造技术信息资源组织 9

　　7. 3 数据管控组织架构 10

　　GB/T 43335—2023

　　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 、赵卫东 、晏海水 、刘 新 、陈 建 萍 、潘 艳 飞 、许 健 、朱 益 林 、李 仲 树 、柴 森 春 、孙 波 、袁 剑 、林 姚 辰 、吕 绍 林 、李厚新 、庹华 、邓德俊 、郑道勤 、甘元丰 。

　　Ⅰ

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　　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 术语、定义和缩略语

　　3. 1 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1. 1

　　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 问题而使用的设备 、工具等硬件方面的知识 。

　　3. 1.2

　　技术资源共享服务 technology resourcessharingservices

　　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 。

　　注 : 技术资源共享服务的作用在于通过资源整合 ,实现服务共享 ,优化资源配置 , 降低使用成本 ,从而强化资源的利用效率 。

　　3. 1.3

　　总体架构 monolithicarchitecture

　　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 。

　　3. 1.4

　　技术架构 technology architecture

　　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 。 3. 1.5

　　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 。

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　　3. 1.6

　　数据架构 data architecture

　　实现企业数据有效组织 、存储 、分发和管理 , 以及在不同业务条线之间及逆行共享的方法和体系 。 3. 1.7

　　资源池 resourcepool

　　云计算数据中心中所涉及的各种硬件和软件的集合 。

　　注 : 按其类型可分为计算资源 、存储资源和网络资源 。

　　3. 1. 8

　　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 。

　　3. 1.9

　　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 。

　　3.2 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件 。

　　ADS: 自动化设备规范(Automation Device Specification)

　　API:应用程序接口(Application Programming Interface)

　　AR:增强现实(Augmented Reality)

　　BI:商业智能(Business Intelligence)

　　CAD:计算机辅助设计(Computer Aided Design)

　　CAE:计算机辅助工程(Computer Aided Engineering)

　　CAN:控制器域网(Controller Area Network)

　　CAPP:计算机辅助工艺设计(Computer Aided Process Planning)

　　CNC:计算机数字控制(Computer NumericalControl)

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

　　CPU : 中央处理器(CentralProcessing Unit)

　　DM :数据集市(Data Mart)

　　DW :数据仓库(Data Warehouse)

　　EDA: 电子设计自动化(Electronic Design Automation)

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

　　FTP:文件传输协议(File TransferProtocol)

　　GPU : 图形处理器(Graphics Processing Unit)

　　HDFS:分布式文件系统(Hadoop Distributed FileSystem)

　　HTTP:超文本传输协议(HyperTextTransferProtocol)

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

　　IT:信息技术(Information Technology)

　　JDBC:数据库连接(Java DataBase Connectivity)

　　MR:混合现实(Mixed Reality)

　　ODS:操作数据存储(OperationalData Store)

　　PaaS:平台即服务(Platform asa Service)

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　　PCB: 印制电路板(Printed CircuitBoard)

　　PDM :产品数据管理(ProductData Management)

　　PLM :产品生命周期管理(ProductLifecycle Management)

　　POS:基于 SDH 的包交换(PacketOverSDH)

　　Rest:表述性状态转移(RepresentationalState Transfer)

　　SaaS:软件即服务(Software asa Service)

　　SFTP:安全文件传送协议(Secure File TransferProtocol)

　　SMT:表面组装技术(Surface Mounted Technology)

　　SQL:结构化查询语言(Structured Query Language)

　　TDM : 时分复用技术(Time-Division Multiplexing)

　　VR:虚拟现实(VirtualReality)

　　YARN:另一种资源协调者(YetAnother Resource Negotiator)

　　3D:三维(Three Dimensional)

　　4 系统总体架构

　　4. 1 概述

　　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 。

　　图 1 技术资源共享服务系统参考架构

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　　4.2 基础层

　　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 IaaS 层 , 也 可 自 建 私 有 云 , 为 用 户 提 供 IaaS 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 。

　　4.3 资源层

　　4.3. 1 概述

　　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 。

　　a) 技术文档资源 :包括标准件库 、设计图纸 、工程图纸 、技术文献 、技术专利 、技术报告 、技术文章 、技术手册 、典型案例等 。

　　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 、专题视频 、专家报告 、技术短视频等 。

　　d) 制造服务资源 :包括制造设备 、制造能力 、定制加工 、委外加工等 。

　　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 。

　　g) 专家人才资源 :包括工程师 、行业专家 、高端专家等 。

　　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 。

　　4.3.4 资源管理

　　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 。

　　4.4 服务层

　　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 。

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　　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 IaaS基础服务组件层 、PasS应用服务组件层 、SaaS技术资源服务层分层设计部署 ,见图 2。

　　图 2 技术资源共享服务系统技术架构

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　　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式系统开发工具包 。可为云应用开发中的配置管理 、服务发现 、断路器 、智能路由 、微代理 、控制总线 、全局锁 、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

　　基础服务组件层是基于虚拟化 、分布式存储 、并行计算 、负载调度等技术 ,实现网络 、计算 、存储等计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 等内容 。

　　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务等 。

　　6 系统功能架构

　　6. 1 概述

　　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。

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　　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

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　　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服务 。

　　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。

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　　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 。

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　　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 +设计 、虚拟仿真等) 、生产制造(数控技术 、机械制造与自动化 、机电一体化技术 、光电制造技术等) 、经营管理(企业运营管理 、企业信息化建设 、工商管理 、供应链管理 、人力资源管理等) 、销售服务(市场营销策略 、企业信息化建设 、工商管理等) 、信息技术(计算机编程 、网络技术 、信息安全 、数据库技术等)等领域的相关课程视频以及直播视频 。技术资源共享服务系统区域内的技术视频资源 ,构建了技术视频资源组织模型 。

　　7.2.4 制造服务资源组织

　　制造服务资源包含了个性化定制(3D 打印 、激 光 加 工 、服 装 服 饰 定 制 等) 、机 械 制 造(CNC数 控 加工 、模具设计制造 、零部件加工等) 、电子电器(PCB 电路板加工 、SMT 封装 、高低压电器等) 、非金属制造 、工业设计等 。技术资源共享服务系统区域内的制造服务资源 ,构建了制造服务资源组织模型 。

　　7.2.5 软件服务资源组织

　　软件服务资源包含了 CAD、CAPP、CAN、CAE、EDA、PDM/PLM、运营管理 、生产制造等工业软件资源 。技术资源共享服务系统通过集成工业软件服务资源 ,实现软件服务资源组织 ,并构建了软件服务资源组织模型 。

　　7.2.6 创新服务资源组织

　　技术资源共享服务系统通过汇聚工业领域内的知识产权 ,构建技术资源共享知识库 ,并结合专家人才资源 ,形成了创新服务资源组织模型 。

　　7.2.7 专家人才资源组织

　　专家人才资源包含了智 能 研 发 、智 能 管 理 、智 能 生 产 、智 能 工 厂 、智 能 服 务 、新 兴 技 术 等 领 域 的 专家 ,技术资源共享服务系统 ,通过构建专家人才资源组织模型 ,汇聚各领域的专家 ,提供咨询类服务 。

　　7.3 数据管控组织架构

　　根据技术资源共享服务系统数据管控的需求 ,技术资源共享服务系统数据管控架构见图 5。

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　　图 5 技术资源共享服务系统数据管控架构图