GB/T 35120-2017 制造过程物联的数字化模型信息交换规范

　　ICS 35 . 240 . 50 J 07

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 35120—2017

　　制造过程物联的数字化模型信息交换规范

　　Informationexchangespecificationfordigitalmodelofinternetofthingsin

　　manufacturingprocesses

　　2017-12-29 发布 2018-07-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 35120—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　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这些专利的责任。

　　本标准由中国机械工业联合会提出。

　　本标准由全国 自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC 159)归口 。

　　本标准起草单位：北京机械工业自动化研究所、清华大学、中国机电一体化技术应用协会。

　　本标准主要起草人：杨秋影、黄双喜、黎晓东、尹作重、杜峻、王海丹、孙洁香、王继宏。

　　GB/T 35120—20 17

　　引 言

　　制造过程物联是将网络、嵌入式、RFID、传感器等电子信息技术与制造技术相融合，实现对产品设计、制造与服务过程中制造资源与信息资源的动态感知、智能处理与优化控制的一种新型制造模式。

　　制造过程物联的数字化模型信息交换标准是实现制造过程物联数据互联互通的基础，可以突破现有制造系统在信息获取、控制、交互和管理方面的集成度差、协同能力弱的局限，通过对制造过程中信息交互的接口和规范的设计，有效提高制造系统的集成与互操作能力，提高制造效率和产品质量。

　　GB/T 35120—20 17

　　制造过程物联的数字化模型信息交换规范

　　1 范围

　　本标准规定了制造过程物联中数字化模型的集成框架、交互模型和信息交互接口内容，以及交互接口的参考实现及工作流程。

　　本标准适用于制造过程物联的选型、开发及实施过程。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　制造过程物联数字化模型 digitalmodelininternetofthingsinmanufacturingprocesses

　　对基于制造物联网的各类制造对象及制造过程的数字化描述。

　　2.2

　　制造资源 manufacturingresources

　　完成产品整个生命周期的所有生产活动的软、硬件元素。

　　2.3

　　数字化模型信息交换 informationexchangeindigitalmodel

　　制造过程物联的神经中枢，屏蔽了企业应用系统和硬件设备的关联，使硬件设备的增加、删除、更改等对企业应用系统是透明的。

　　2.4

　　边缘处理层 edgeprocessinglayer

　　与阅读设备相关联，完成与阅读设备的连接，对阅读器进行控制、管理以及保证数据传输的安全性。

　　2.5

　　事件处理层 eventprocessinglayer

　　与前端应用系统相关联，一方面响应企业应用系统的请求，完成与该应用系统的交互;另一方面保证了中间件与企业应用系统之间信息交互的安全性。

　　3 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　ALE：应用层事件(Application Level Events)

　　ECSpec：事件交换规范(Event Cycle Specification)

　　ECReport：事件报告(Event Cycle Report)

　　RFID：射频视频 (Radio Frequency Identification)

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

　　GB/T 35120—20 17

　　4 制造过程物联的数字化模型集成要求

　　4 . 1 效率的要求

　　制造过程物联对制造车间数据采集有实时性要求。 制造过程物联系统需要通过射频识别技术对离散制造车间的制造资源和在制品进行自动标识，实现对离散制造车间现场制造数据的实时采集。

　　4 . 2 控制的要求

　　管理人员可以实时地掌握物料从投入到产品入库全过程的制造数据，使得管理人员能够针对目前的生产状况做出正确的生产决策。

　　4 . 3 管理的要求

　　管理人员需要对车间的基础数据和采集的实时数据进行统一，对车间的资源状况有全局的认识，为制造过程物联车间数据管理系统的各项功能的实现提供全面可靠的实时数据支持。

　　4 . 4 分析的要求

　　管理人员需要基于离散制造车间的实时数据进行统计分析，使得管理人员可以对整个产品以及订单的进度现状以及预测可以做出科学的判断。

　　5 制造过程物联的数字化模型集成架构

　　5 . 1 制造过程物联的数字化模型总体架构

　　如图 1 所示，制造过程物联的数字化模型由边缘处理层和事件处理层组成。 边缘处理层包括硬件设备安全接口模块、设备管理模块和数据预处理模块。 事件处理层包括内部数据库模块、复杂事件处理模块和应用层安全服务接口模块(参见附录 A) 。边缘处理层与阅读设备相关联，完成与阅读设备的连接，对阅读器进行控制、管理以及保证数据传输的安全性。 事件处理层与前端应用系统相关联，它一方面响应企业应用系统的请求，完成与该应用系统的交互;另一方面保证了中间件与企业应用系统之间信息交互的安全性。

　　GB/T 35120—20 17

　　图 1 制造过程物联数字化模型集成总体架构

　　5 . 2 硬件设备与中间件系统之间的交互

　　中间件系统提供两个接口和外界进行交互，分别是硬件设备安全接口 、应用层安全服务接口 。 中间件系统和它们之间交互的信息包括三类：对阅读器进行操作和管理的控制命令，原始标签数据和事件，应用程序客户端向中间件系统发送的请求消息。

　　图 2 中用序列图的形式给出了硬件设备与中间件系统之间的交互。 中间件系统按读周期向阅读器发送读命令，阅读器对在阅读范围内的原始标签进行采集，然后将这些数据传送给中间件。 当数据过滤时间结束后，开始数据的预处理，最后将统一的标签格式存储到内部数据库中。 对阅读器的控制和管理工作是用户通过浏览器对界面进行操作完成的。 其操作的内容包括配置阅读器、开启和关闭阅读器以及查看阅读器信息等。

　　GB/T 35120—20 17

　　图 2 制造过程物联的任务数据对象模型

　　5 . 3 应用系统与中间件系统之间的交互

　　图 3 中给出了应用系统与中间件系统之间的交互，该交互过程假设为一个正常的调用场景，没有错误出现。 企业应用系统客户端向中间件系统发送请求，定义一个名为 Name1 的事件周期。 应用层服务安全接口 解 析 出 事 件 周 期 ECSpec 里 的 信 息 后 存 入 内 部 数 据 库。 接 着 客 户 端 再 发 送 请 求 poll (Name1)获取事件 Name1 的报告，中间件收到请求后，通过接口解析并调用相应的复杂事件处理模块中的子模块。 它根据 ECSpec 定义的边界值和逻辑阅读器从数据库中提取需要的标签数据，若读取到了数据，则按 ECSpec 定义的规则进行事件处理，最后将处理后的事件按照定义的要求生成事件报告ECReport(XML 格式)，通过接口发送给客户端，若没有读取到数据，则返回一个空的 ECReport。

　　GB/T 35120—20 17

　　图 3 应用系统与中间件之间的交互

　　GB/T 35120—20 17

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　制造过程物联的数字化模型信息交换接口

　　A.1 ALE接口

　　借鉴 ALE规范定义的接口并对其进行扩展，实现中间件系统与前端应用系统和上级 RFID 中间件系统之间进行通信的接口 。该部分根据系统设计思路，采用同步 Poll 模式和 Immediate模式提供六种服务，具体服务描述如下：

　　定义事件周期服务：定义一个 ECSpec,其名称为参数 spec_Name,定义的内容包含在参数 spec 中 。该服务方法声明如下：

　　[ WebMethod]

　　public void define(string spec_Name, ECSpec spec)

　　数据结构 ECSpec包含了这个事件周期的边界值定义和事件周期报告的格式，事件过滤和组合条件等。

　　具体实现流程：解析事件周期 ECSpec,并存入数据库的 ECSpec表和 ECReportSpec表中。 同步抽取数据服务：请求一个名称为 spec_Name 的事件周期，同步返回一个报告 ECReport。 Web 服务方法声明如下：

　　[ WebMethod]

　　public ECReports poll(string spec_Name)

　　该方法 中 调 用 的 主 要 方 法 有：Aggregate ( ) , TimeFilter ( ) , ProductFilter ( ) , TagIDFilter ( ) , SortGroup() 。这些方法在复杂事件处理模块中已经定义。

　　具体实现流程：根据名称 spec_Name查询数据库的 ECSpec 表，找到对应的 spec,并根据该定义的数据处理规则来调用复杂事件处理模块中定义的方法进行数据的过滤、分类和聚合，数据处理完成后，按照定义的事件周期报告格式生成 ECReport,并返回给订阅者。 立即获取数据服务：直接定义 spec并同步返回报告 ECReports。 Web 服务方法声明如下：

　　[ WebMethod]

　　public ECReports immediate(ECSpec spec)

　　具体实现流程：先根据 spec创建一个未命名的事件周期 ECSpec,接着根据定义的数据处理规则调用复杂事件处理模块中定义的方法进行数据处理，处理完后立即返回事件报告 ECReports。 该方法和poll()方法的本质区别是需要直接定义事件周期 spec。 获取定义的事件周期服务：获取名称为 spec_ Name 的事件周期定义。 Web 服务方法声明如下：

　　[ WebMethod]

　　public ECSpec getECSpec(string spec_Name)

　　具体实现流程：查询数据库 ECSpec表、ECReportSpec表，获取名称为 sepc_Name 的记录。中间件系统不需要一直监听客户端，因此为了增强客户端收集数据的实时性，需要对 ECBoundarySpec对象进行扩展。 该对象增加了两个成员：startTime 和 endTime,这两个成员用来表示客户端需要的是该段时

　　间里出 现 的 标 签 数 据，并 且 开 始 的 时 间 不 能 超 过 当 前 时 间 。 根 据 典 型 环 境 应 用 的 需 求，在

　　ECReportSpec对象中扩展了时间过滤规则定义成员 ECTimeFilterSpec 对象。该对象中的成员 start- FilterTime 和 endFilterTime表示过滤的时间间隔，两个值必须分别小于 startTime 和 endTime。

　　GB/T 35120—20 17

　　A.2 外部数据库接口

　　为了以后扩展需要，该系统为客户端提供访问外部主流数据库的服务接口：

　　a) 数据库查询服务：

　　代码描述如下：

　　[ Web Method]

　　public Data Set Get Data Set()

　　{ Load Data () ; return all Data ;}

　　b ) 数据库更新服务：

　　该服务代码描述如下：

　　[ Web Method]

　　public void Updata Data Set(Data Set update)

　　{Update Data(update) ;}