GB∕ T 40212-2021 工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺分類及參考體系結(jié)構(gòu)（正式版）

工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺分類及參考體系結(jié)構(gòu)國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會GB/T40212—2021 I 2 3 4參考文獻(xiàn) IGB/T40212—2021本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。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(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國自動化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC159)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所有限公司、清華大學(xué)深圳國際研究生院、沈陽新松機(jī)勱科技(上海)有限公司、博眾精工科技股份有限公司、中國水利水電科學(xué)研究院、寧波中科萊恩機(jī)器人昊楊新能源科技有限公司、河南晶能電源有限公司。1工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺分類及參考體系結(jié)構(gòu)1范圍2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是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/T11457—2006信息技術(shù)軟件工程術(shù)語GB/T12643—2013機(jī)器人與機(jī)器人裝備詞匯GB/T16656.1—2008工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達(dá)與交換第1部分：概述與基本原理GB/T37393—2019數(shù)字化車間通用技術(shù)要求3術(shù)語和定義GB/T12643—2013、GB/T11457—2006和GB/T在工業(yè)自動化中使用的，固定式或移動式的，可對三個(gè)或三個(gè)以上軸進(jìn)行編程的自動控制的、可重云服務(wù)平臺cloudserviceplatform通過云計(jì)算已定義的接口提供一種或多種能力的軟硬件集合。[GB/T11457—2006,定義2.73]2工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺cloudserviceplatformforindustrialrobot數(shù)據(jù)data一種形式化的信息表達(dá)，它適合于人或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信、解釋或處理。程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。[GB/T11457—2006,定義2.964]4縮略語ERP:企業(yè)資源計(jì)劃(EnterpriseResourceMES:制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionUA:統(tǒng)一體系架構(gòu)(UnifiedArchitecture)5工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺概述工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺適用對象包括機(jī)器人制造商、機(jī)器人集成商和機(jī)器人使用商。工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺根據(jù)其適用對象的不同，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)各有差異：機(jī)器人制造商的需求場景如下：3GB/T40212—2021產(chǎn)上對設(shè)備常見故障及問題進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化；機(jī)器人集成商的需求場景如下：a)通過裝備應(yīng)用的大數(shù)據(jù)處理分析、數(shù)據(jù)挖掘以及數(shù)據(jù)可視化展示，研究工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人使用商的需求場景如下：b)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定：監(jiān)測機(jī)器人產(chǎn)線中影響使用商產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)，例如重復(fù)定位5.3數(shù)字化要求工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺宜滿足GB/T37393—2019中6.1的要求。云服務(wù)平臺的控制。離散型節(jié)點(diǎn)主要應(yīng)用于離散分布的單個(gè)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷等。服務(wù)平臺提供查詢和監(jiān)控功能。集成型節(jié)點(diǎn)主要應(yīng)用于機(jī)器人集中的生產(chǎn)線或生產(chǎn)車間。6.2按云服務(wù)平臺的功能分類據(jù)等。46.2.2診斷型云服務(wù)平臺以故障分析與診斷為目的的云服務(wù)平臺?；诠I(yè)機(jī)器人實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史故障診斷數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)基6.2.3運(yùn)維型云服務(wù)平臺以運(yùn)行管理、維修及預(yù)防性維護(hù)與保養(yǎng)為目的的云服務(wù)平臺。運(yùn)行管理包括工業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)管理、狀態(tài)監(jiān)測、故障處理等機(jī)器人日常運(yùn)行相關(guān)的管理。以監(jiān)控、診斷、運(yùn)維等為目的的綜合性云服務(wù)平臺。以工業(yè)機(jī)器人大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過模型和算法預(yù)測性發(fā)現(xiàn)和分析故障，并通過環(huán)境數(shù)據(jù)調(diào)整或更新機(jī)器人行為，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的智能化管理。如圖1所示，工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺參考體系結(jié)構(gòu)包括物理接入層、通信層、基礎(chǔ)層、平臺層和應(yīng)用層五個(gè)層次。機(jī)器人集成商機(jī)器人集成商遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測售后管理遠(yuǎn)程控制與參數(shù)配置平臺通用組件機(jī)器人通用組件計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施廣域網(wǎng)/局域網(wǎng)物理接入層機(jī)器人制造商健康管理服務(wù)工藝性能優(yōu)化機(jī)器人使用商測試與調(diào)試私有混合云云平臺交全資源服務(wù)化接口公有云網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施存儲基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)云現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動系統(tǒng)控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)通信層平臺層應(yīng)用層基礎(chǔ)層圖1工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺參考體系結(jié)構(gòu)物理接入層針對工業(yè)機(jī)器人控制器，實(shí)現(xiàn)控制器與云服務(wù)平臺之間數(shù)據(jù)交互。通信層通過現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)將工業(yè)機(jī)器人接入數(shù)字化車間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并通過本地智能網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器等將工業(yè)機(jī)器人連接到云端網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與其他生產(chǎn)設(shè)備、云服務(wù)平臺的互聯(lián)互通。5GB/T40212—2021平臺層提供應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)、安全管理等基礎(chǔ)通用組件以及二次開發(fā)接口。應(yīng)用層針對工業(yè)機(jī)器人具體應(yīng)用環(huán)境提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制與參數(shù)配置等通用服務(wù)，以及測7.2物理接入層物理接入層是工業(yè)機(jī)器人連接云服務(wù)平臺的入口，直接連接工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)或驅(qū)動系統(tǒng)等，使各種工業(yè)機(jī)器人及其配套設(shè)備接入云服務(wù)平臺網(wǎng)絡(luò)。7.3通信層不同工業(yè)機(jī)器人通常采用不同的物理接口和通信協(xié)議。通信層通過現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)將工業(yè)機(jī)器人接入數(shù)字化車間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并通過本地智能網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器等將工業(yè)機(jī)器人連接到云端網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與其他生產(chǎn)設(shè)備、云服務(wù)平臺等的互聯(lián)互通。通信層主要包括：a)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。利用現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無線等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與數(shù)字化車間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場情況，充分利用工業(yè)機(jī)器人已有的通信接口，因地制宜地對現(xiàn)有機(jī)器人設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人接入的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；b)廣域網(wǎng)/局域網(wǎng)。利用智能網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器等，通過移動網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)將機(jī)器人通過廣域網(wǎng)/局域網(wǎng)連接到云端，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與云服務(wù)平臺的互聯(lián)互通，建立工業(yè)機(jī)器人與云服務(wù)平臺之間的統(tǒng)一通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)相互之間的數(shù)據(jù)交換。智能網(wǎng)關(guān)可作為獨(dú)立實(shí)體與工業(yè)機(jī)器人對接，也可將智能網(wǎng)關(guān)與工業(yè)機(jī)器人控制器集成，把網(wǎng)關(guān)功能整合到控制器中，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人智能控制器。7.4基礎(chǔ)層基礎(chǔ)層是提供計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施資源的IaaS層，云服務(wù)平臺可基于公有云或私有云的IaaS層構(gòu)建上層服務(wù)，也可自建IaaS層，為平臺用戶提供云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。一般把數(shù)據(jù)安全與隱私要求高的數(shù)據(jù)存儲在私有云，把需要數(shù)據(jù)共享、復(fù)雜分析計(jì)算在公有云上存儲或執(zhí)行，協(xié)同完成工業(yè)機(jī)器人的各項(xiàng)任務(wù)。7.5平臺層平臺層提供應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)組件及功能：a)平臺層提供云服務(wù)平臺的通用組件，包括：b)數(shù)據(jù)建模根據(jù)功能、通信頻率等特征，將各機(jī)器人/系統(tǒng)間的交互信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分類整理，基于OPCUA建立工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域各類信息的數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人的云端數(shù)字孿生，在數(shù)字世界建立起工業(yè)機(jī)器人的實(shí)時(shí)映像，在云端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合。主要包括：--—數(shù)字孿生構(gòu)建。建立工業(yè)機(jī)器人各類信息的數(shù)據(jù)模型，在云端平臺建立構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人的數(shù)字孿生體，實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用對工業(yè)機(jī)器人的實(shí)時(shí)感知；據(jù)庫、文檔型數(shù)據(jù)庫、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫等多種形式，在云端集中存儲，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)融合。6GB/T40212—2021c)數(shù)據(jù)交換是實(shí)現(xiàn)云服務(wù)平臺與工業(yè)機(jī)器人、外部平臺間互操作的基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人采集控制、平臺間數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)等功能。主要包括：———平臺與工業(yè)機(jī)器人間數(shù)據(jù)交互?；跀?shù)據(jù)模型，與工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行周期性及非周期性數(shù)——平臺間數(shù)據(jù)交互。包括工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺與數(shù)字化車間中其他設(shè)備云服務(wù)平臺、邊資源共享等功能。層應(yīng)用定義服務(wù)化接口，屏蔽下層技術(shù)細(xì)節(jié)，支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用對機(jī)器人資源的利用。7.6應(yīng)用層機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)者可通過云服務(wù)平臺，對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行資源服務(wù)化封裝，在平臺中構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人的云端數(shù)字孿生，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)字世界與物理世界的聯(lián)接。用戶利用平臺資源及服務(wù)，實(shí)現(xiàn)平臺業(yè)務(wù)應(yīng)用。目標(biāo)用戶包括機(jī)器人制造商、機(jī)器人集成商、機(jī)器人使用商等：a)工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺為機(jī)器人制造商提供以下服務(wù)：——云服務(wù)平臺可根據(jù)機(jī)器人制造商需要，定制開發(fā)符合機(jī)器人制造商自身需要的監(jiān)控、分析b)工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺為機(jī)器人集成商提供以下服務(wù)：——提供機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制與參數(shù)配置等全生命周期監(jiān)控服務(wù)；——可根據(jù)機(jī)器人集成商需要，提供針對機(jī)器人算法組件、物聯(lián)接入套件、數(shù)據(jù)分析算法等c)工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺為機(jī)器人使用商提供以下服務(wù)：——根據(jù)機(jī)器人使用商需要，可基于私有云自建云服務(wù)平臺，對所使用的機(jī)器人進(jìn)行管控，并與數(shù)字化車間內(nèi)的MES等系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)集中管理。7.7工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)平臺安全a)可靠性是指工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)業(yè)務(wù)在一定時(shí)間內(nèi)、一定條件下無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。主要包括硬件設(shè)備可靠性、軟件功能可靠性和數(shù)據(jù)分析可靠性。b)保密性是指工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)業(yè)務(wù)中的信息按給定要求不泄漏給非授權(quán)的個(gè)人或企業(yè)加以利用的特性，即杜絕有用數(shù)據(jù)或信息泄漏給非授權(quán)個(gè)人或?qū)嶓w。主要包括通信保密性和信息保c)完整性指工業(yè)機(jī)器人云服務(wù)用戶、進(jìn)程或者硬件組件具有能驗(yàn)證所發(fā)送的信息的準(zhǔn)確性，并且進(jìn)程或硬件組件不會被以任何方式改變的特性。