GB∕T 42707.1-2023 數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維 第1部分：通 用要求（正式版）

數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維2023-08-06發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會GB/T42707.1—2023前言 I Ⅱ 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4基本要求 4.1層級架構(gòu) 4.2信息安全 24.3可靠性 5網(wǎng)絡(luò)傳輸要求 26數(shù)據(jù)要求 6.1數(shù)據(jù)采集 6.2數(shù)據(jù)預(yù)處理 36.3數(shù)據(jù)存儲 6.4數(shù)據(jù)管理 7運維服務(wù)功能要求 47.1核心功能關(guān)系 47.2狀態(tài)信息采集功能 47.3健康狀態(tài)評估功能 7.4故障診斷功能 7.5預(yù)測性維護(hù)功能 57.6其他功能 8運維服務(wù)平臺 8.1硬件模塊 8.2軟件模塊 8.3人機交互模塊 8.4部署要求 附錄A(資料性)數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維平臺架構(gòu)示例 7附錄B(資料性)數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維一般流程示例 8參考文獻(xiàn) 圖1GB/T42707各部分之間的關(guān)系 Ⅱ圖2數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維層級架構(gòu) 2圖3數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維核心服務(wù)功能及交互關(guān)系 4圖A.1數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維平臺架構(gòu)示例 圖B.1數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維一般流程示例圖 I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T42707《數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維》的第1部分。GB/T42707已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：通用要求。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國工業(yè)機械電氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC231)歸口。本文件起草單位：北京機床研究所有限公司、中國石油大學(xué)(北京)、清華大學(xué)、國家機床質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、山東大學(xué)、紐威數(shù)控裝備(蘇州)股份有限公司、北京聯(lián)華科技有限公司、青島大東自動化科技有限公司、廣東大鐵數(shù)控機械有限公司、廣東原點智能技術(shù)有限公司、天津卓朗科技發(fā)展有限公司、廣東鼎泰機器人科技有限公司、廣東仕誠塑料機械有限公司、深圳市今日標(biāo)準(zhǔn)精密機器有限公司、凱柏精密機械(嘉興)有限公司、玉環(huán)儀表機床制造廠、山西華翔集團股份有限公司、浙江邁興途智能裝備股份有限公司、無錫洲翔成套焊接設(shè)備有限公司、江蘇亞威機床股份有限公司、廣東科杰技術(shù)股份有限公司、蘇州維嘉科技股份有限公司。本文件主要起草人：王金江、薛瑞娟、邵珠峰、張來斌、黃祖廣、林宗升、趙欽志、張鳳麗、姬帥、ⅡGB/T42707針對數(shù)控機床整機狀態(tài)信息采集、健康狀態(tài)評估、故障診斷與預(yù)測性維護(hù)的難題，從數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維服務(wù)功能出發(fā)，基于機床整機狀態(tài)信息采集和遠(yuǎn)程運維技術(shù)的研究成果，給出了數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維的技術(shù)要求、狀態(tài)信息采集、健康狀態(tài)評估、故障診斷以及預(yù)測性維護(hù)的方法指南等，用于指導(dǎo)機床行業(yè)遠(yuǎn)程運維技術(shù)的研究和應(yīng)用。GB/T42707擬由兩部分構(gòu)成(如圖1所示)?！?部分：通用要求。為數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維的總體架構(gòu)和通用技術(shù)要求提供指南，用于指導(dǎo)數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維平臺的開發(fā)與應(yīng)用?！?部分：故障診斷與預(yù)測性維護(hù)。對數(shù)控機床狀態(tài)信息采集、健康狀態(tài)評估、故障診斷和預(yù)測性維護(hù)等服務(wù)功能提出流程和方法，旨在為數(shù)控機床狀態(tài)信息采集、健康狀態(tài)評估、故障診斷和預(yù)測性維護(hù)提供依據(jù)和指導(dǎo)。數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維標(biāo)準(zhǔn)體系《數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維第1部分：通用要求》《數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維第2部分：故障診斷與預(yù)測性維護(hù)》狀態(tài)信息采集健康狀態(tài)評估故障診斷預(yù)測性維護(hù)總則功能圖1GB/T42707各部分之間的關(guān)系1數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維第1部分：通用要求本文件規(guī)定了數(shù)控金屬切削機床(以下簡稱“數(shù)控機床”)遠(yuǎn)程運維的基本要求、運維服務(wù)功能、運維服務(wù)平臺和一般流程。本文件適用于數(shù)控機床(包括主軸系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)和刀庫系統(tǒng))遠(yuǎn)程運維平臺的開發(fā)與應(yīng)用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T36324—2018信息安全技術(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全分級規(guī)范GB/T39561.1—2020數(shù)控裝備互聯(lián)互通及互操作第1部分：通用技術(shù)要求3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。通過信息技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的狀態(tài)信息采集、分析，判斷設(shè)備的健康狀態(tài)，并提供相應(yīng)的運維服務(wù)功能。反映數(shù)控機床狀態(tài)屬性的各種信息及數(shù)據(jù)。可能導(dǎo)致功能單元執(zhí)行要求功能的能力降低或喪失的異常狀況。通過收集數(shù)控機床的狀態(tài)信息，利用人工、模型和智能等方式對數(shù)控機床狀態(tài)信息進(jìn)行整理分析，并評判數(shù)控機床的當(dāng)前健康狀態(tài)。分析數(shù)控機床狀態(tài)信息，確定故障類型并判別其嚴(yán)重程度。2根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對數(shù)控機床未來狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果提出維護(hù)建議。4基本要求4.1層級架構(gòu)數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維通過傳感監(jiān)測技術(shù)采集數(shù)控機床狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、人工智能、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實施數(shù)控機床健康狀態(tài)評估、故障診斷、預(yù)測性維護(hù)等運維服務(wù)功能。數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維包括運維服務(wù)功能及支撐功能實現(xiàn)的運維服務(wù)平臺。針對運維服務(wù)功能，平臺建立相應(yīng)的軟件模塊、硬件模塊以及人機交互模塊，支撐數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維服務(wù)的正常運行，層級架構(gòu)如圖2所示。數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維平臺架構(gòu)相關(guān)示例見附錄A。運維服務(wù)功能運維服務(wù)功能故障故障模式識別支撐運維服務(wù)平臺軟件模塊支撐技術(shù)(物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、人工智能、MES、大數(shù)據(jù)……)健康狀態(tài)評估靜態(tài)闕值評估動態(tài)閥值評估狀態(tài)預(yù)測狀態(tài)信息采集數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維人機交互模塊其他功能硬件模塊狀態(tài)監(jiān)測圖2數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維層級架構(gòu)數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維的信息安全等級的設(shè)置應(yīng)符合GB/T36324—2018的規(guī)定，根據(jù)應(yīng)用場景和企業(yè)實際需求，設(shè)定所需的安全等級，保證用戶、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)等的安全。4.3可靠性數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維應(yīng)滿足(但不限于)以下要求：——數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維的可靠性能夠保證數(shù)控機床的可靠性；——數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維平臺的運行不影響數(shù)控機床的正常運行。5網(wǎng)絡(luò)傳輸要求將采集的數(shù)控機床各類數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程運維平臺，為數(shù)控機床運維服務(wù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。3網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)滿足(但不限于)以下要求：2020的規(guī)定；——支持?jǐn)?shù)據(jù)、消息等多種信息傳送，并提供必要的傳送安全機制；——帶寬、速率、時延、優(yōu)先級等能夠保證連接對象(指數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)等)的正常接入。6數(shù)據(jù)要求6.1數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集應(yīng)滿足(但不限于)以下要求：——支持工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)對數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接；——支持主流數(shù)控機床通信協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集；——提供數(shù)控機床靜態(tài)數(shù)據(jù)感知、動態(tài)數(shù)據(jù)感知、環(huán)境感知等不同類別數(shù)據(jù)的識別、獲取、傳輸能力；——支持振動、溫度、噪聲等多維數(shù)據(jù)的采集；——支持?jǐn)?shù)據(jù)的實時傳輸和處理能力。注：靜態(tài)數(shù)據(jù)指數(shù)控機床包含的數(shù)據(jù)自確定之后不變化或者變化不頻繁的數(shù)據(jù)；動態(tài)數(shù)據(jù)指數(shù)控機床包含的數(shù)據(jù)自確定之后變化頻繁的數(shù)據(jù)。6.2數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)預(yù)處理應(yīng)滿足(但不限于)以下要求：——支持?jǐn)?shù)據(jù)的抽取、格式轉(zhuǎn)換、調(diào)用和加載等功能；——支持?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量自主監(jiān)控。6.3數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲應(yīng)滿足(但不限于)以下要求：——提供數(shù)據(jù)分片、數(shù)據(jù)壓縮等功能；——提供數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)監(jiān)控、存儲狀態(tài)可視化等功能；——支持在平臺停止運行的情況下，對平臺進(jìn)行優(yōu)化、升級；數(shù)據(jù)管理應(yīng)滿足(但不限于)以下要求：——具備數(shù)據(jù)訪問日志記錄功能；4執(zhí)行決策特征數(shù)據(jù)特征數(shù)據(jù)采集要求采集要求執(zhí)行決策特征數(shù)據(jù)特征數(shù)據(jù)采集要求采集要求7運維服務(wù)功能要求7.1核心功能關(guān)系運維服務(wù)功能包括狀態(tài)信息采集、健康狀態(tài)評估、故障診斷、預(yù)測性維護(hù)等四個核心功能，功能之間的交互關(guān)系如圖3所示。運維人員健康評估結(jié)果狀念信息數(shù)控機床狀念信息狀態(tài)信息采集維修;維護(hù)建議狀態(tài)劣化健康狀態(tài)評估評估規(guī)則標(biāo)引序號說明：預(yù)測性維護(hù)——表示前者為后者提供相關(guān)服務(wù)、功能；——表示前者向后者提出優(yōu)化規(guī)則、要求。圖3數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維核心服務(wù)功能及交互關(guān)系數(shù)控機床的狀態(tài)信息在采集并處理后，供健康狀態(tài)評估、故障診斷和預(yù)測性維護(hù)等功能進(jìn)行調(diào)用和分析。當(dāng)健康狀態(tài)評估功能判斷數(shù)控機床健康狀態(tài)劣化時，啟動故障診斷和預(yù)測性維護(hù)功能，最終給出維修/維護(hù)建議。數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維的一般流程示例見附錄B。故障診斷和預(yù)測性維護(hù)功能可對健康狀態(tài)評估功能提出新的評估規(guī)則。健康狀態(tài)評估功能、故障診斷和預(yù)測性維護(hù)功能可根據(jù)實際需要對狀態(tài)信息采集提出新的要求。狀態(tài)信息采集要求應(yīng)包括(但不限于):——增刪狀態(tài)信息；——調(diào)整采集頻率；——調(diào)整采集精度；——調(diào)整特征提取規(guī)則。7.2狀態(tài)信息采集功能狀態(tài)信息采集功能為數(shù)控機床健康狀態(tài)評估、故障診斷、預(yù)測性維護(hù)等功能提供機床狀態(tài)信息和特征數(shù)據(jù)。該功能隨機床開機啟動，完成在線數(shù)據(jù)采集、初步處理及分析。狀態(tài)信息采集功能應(yīng)滿足(但不限于)以下要求：——具備對數(shù)控機床的日常加工以及定期檢修狀態(tài)信息的采集功能；——支持公共網(wǎng)絡(luò)或者專用網(wǎng)絡(luò)部署，具備可靠數(shù)據(jù)傳輸能力；5——具備對采集到的信息進(jìn)行預(yù)處理以及存儲等功能；——具備與運維服務(wù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的功能。7.3健康狀態(tài)評估功能健康狀態(tài)評估功能是利用狀態(tài)信息對數(shù)控機床的健康狀態(tài)進(jìn)行評估的過程。健康狀態(tài)評估功能應(yīng)滿足(但不限于)以下要求：——具備多維度特征指標(biāo)構(gòu)建功能；——具備單維度健康狀態(tài)評估和多維度健康狀態(tài)評估功能；——具備生成健康狀態(tài)評估報告的功能。7.4故障診斷功能故障診斷功能實現(xiàn)對數(shù)控機床故障的診斷識別、故障定位等，并給出維修建議。故障診斷功能應(yīng)滿足(但不限于)以下要求：——具備調(diào)用狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)的能力，并能實現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的檢索；——具備故障樹模型和故障模式庫，能夠?qū)崿F(xiàn)故障模式識別、故障定位、故障評價等功能，并生成故障診斷報告。7.5預(yù)測性維護(hù)功能預(yù)測性維護(hù)功能實現(xiàn)對數(shù)控機床未來狀態(tài)的趨勢預(yù)測，包括故障變化趨勢、性能下降趨勢等，并給出維護(hù)建議。預(yù)測性維護(hù)功能應(yīng)滿足(但不限于)以下要求：——具備數(shù)據(jù)分析處理的能力；——具備預(yù)測性維護(hù)函數(shù)庫，對數(shù)控機床未來狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測的功能，并形成維護(hù)建議，生成預(yù)測性維護(hù)報告。7.6其他功能運維服務(wù)功能的其他功能包括設(shè)備管理、遠(yuǎn)程專家支持以及遠(yuǎn)程故障報警等?！O(shè)備管理：支持對分布在不同位置的數(shù)控機床進(jìn)行監(jiān)測和管理，把握設(shè)備的整體運行狀況?！h(yuǎn)程專家支持：支持專家知識庫或者專家遠(yuǎn)程在線指導(dǎo)數(shù)控機床診斷、維修?！h(yuǎn)程故障報警：支持郵件、短信等方式，將故障報警消息遠(yuǎn)程推送給數(shù)控機床的管理人員、運維人員。8運維服務(wù)平臺8.1硬件模塊遠(yuǎn)程運維平臺應(yīng)提供采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信、服務(wù)器和存儲等硬件設(shè)備，為運維服務(wù)功能提供采集能8.2軟件模塊遠(yuǎn)程運維平臺應(yīng)包括模型庫、數(shù)據(jù)庫和可視化界面等軟件模塊，為運維服務(wù)功能的運行提供知識庫、數(shù)據(jù)調(diào)用能力以及可視化展示。68.3人機交互模塊遠(yuǎn)程運維平臺應(yīng)具備人機交互界面、音頻交互、操作交互等人機交互模塊，供機床維護(hù)、操作人員使8.4部署要求狀態(tài)信息采集功能宜部署在數(shù)控機床本地服務(wù)器，健康狀態(tài)評估、故障診斷和預(yù)測性維護(hù)功能宜部署在云端服務(wù)器。7(資料性)數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維平臺架構(gòu)示例數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維平臺架構(gòu)示例如圖A.1所示。狀態(tài)信息采集系統(tǒng)布置在數(shù)控機床本地服務(wù)器，可將采集后的信息進(jìn)行初步分析和處理，并在本地實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測功能。狀態(tài)信息采集系統(tǒng)將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給平臺，部署在平臺的健康狀態(tài)評估、故障診斷和預(yù)測性維護(hù)功能為數(shù)控機床提供服務(wù)。通過大數(shù)據(jù)或人工智能技術(shù)，以及外部專家的遠(yuǎn)程協(xié)同，不斷優(yōu)化健康狀態(tài)評估、故障診斷和預(yù)測性維護(hù)的算法。遠(yuǎn)程運維服務(wù)平臺遠(yuǎn)程運維服務(wù)平臺美云平臺1本地分析及反饋狀態(tài)信息狀態(tài)信息采集系統(tǒng)狀態(tài)信息采集系統(tǒng)狀態(tài)信息采集系統(tǒng)狀態(tài)信息采集系統(tǒng)本地分析及反饋終端晁示服務(wù)器圖A.1數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維平臺架構(gòu)示例遠(yuǎn)程運維平臺可采用企業(yè)單獨建設(shè)的私有云，也可基于公有云建設(shè)，或者采用形式更為靈活的混合8(資料性)數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維一般流程示例數(shù)控機床遠(yuǎn)程運維的一般流程示例見圖B.1,基本步驟如下?！杉瘷C床狀態(tài)信息。通過傳感器和數(shù)控系統(tǒng)等，對數(shù)控機床的狀態(tài)信息進(jìn)行采集，在初步處——啟動健康狀態(tài)評估功能，對數(shù)控機床的健康狀態(tài)進(jìn)行評估。若數(shù)控機床健康狀態(tài)正常，則循環(huán)健康狀態(tài)評估功能。若數(shù)控機床健康狀態(tài)劣化，則觸發(fā)故障診斷、預(yù)測性維護(hù)功能?！獔?zhí)行故障診斷、預(yù)測性維護(hù)功能，首先進(jìn)行故障診斷，判斷機床是否發(fā)生故障。如果發(fā)生故障，下一步就要確定需要的維修措施，進(jìn)行機床維修管理；如果沒有發(fā)生故障，則執(zhí)行預(yù)測性維護(hù)功能，判斷機床狀態(tài)是否異常。如果沒有異常，則繼續(xù)循環(huán)狀態(tài)信息采集和健康狀態(tài)評估功能；如果發(fā)生異常，則對機床進(jìn)行故障判別和定位，確定維護(hù)策略，進(jìn)行機床維護(hù)管理?！ㄟ^短信、郵件等方式遠(yuǎn)程通知維護(hù)人員對