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中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB/TXXXXX—XXXX

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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)異構(gòu)協(xié)議兼容適配指南

Industrialinternetplatform-Heterogeneousprotocolcompatibleadapterguide

（征求意見稿）

（本草案完成時(shí)間：2022年10月27日）

在提交反饋意見時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

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目次

前言.....................................................................................................................................................................III

引言.......................................................................................................................................................................IV

1范圍...................................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件...............................................................................................................................................1

3術(shù)語(yǔ)、定義.......................................................................................................................................................1

4縮略語(yǔ)...............................................................................................................................................................1

5概述...................................................................................................................................................................2

場(chǎng)景分析...................................................................................................................................................2

適配模型...................................................................................................................................................4

通訊方式...................................................................................................................................................5

交換模式...................................................................................................................................................5

6適配模型要求...................................................................................................................................................6

分層轉(zhuǎn)換互聯(lián)模型...................................................................................................................................6

協(xié)議包裝器模型.......................................................................................................................................7

協(xié)議適配管道...........................................................................................................................................8

消息隊(duì)列及消息隊(duì)列管理器...................................................................................................................8

消息報(bào)文...................................................................................................................................................8

7兼容適配要求...................................................................................................................................................9

接入、接出及自檢要求...........................................................................................................................9

報(bào)文適配過(guò)程和報(bào)文格式.......................................................................................................................9

適配技術(shù)要求.........................................................................................................................................11

協(xié)議適配接入接口要求.........................................................................................................................12

附錄A（資料性）ERP-MES協(xié)議適配場(chǎng)景示例............................................................................................14

A.1ERP-MES協(xié)議適配場(chǎng)景示例概述..........................................................................................................14

A.2建立生產(chǎn)系統(tǒng).........................................................................................................................................15

A.3產(chǎn)品定義管理.........................................................................................................................................16

A.4生產(chǎn)資源管理.........................................................................................................................................16

A.5詳細(xì)生產(chǎn)計(jì)劃.........................................................................................................................................17

A.6生產(chǎn)分派.................................................................................................................................................17

A.7生產(chǎn)執(zhí)行管理.........................................................................................................................................17

A.8生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集.........................................................................................................................................17

A.9生產(chǎn)績(jī)效分析.........................................................................................................................................18

A.10生產(chǎn)跟蹤...............................................................................................................................................18

附錄B（資料性）協(xié)議適配管道參考............................................................................................................19

B.1開發(fā)流程.................................................................................................................................................19

B.2模型參考.................................................................................................................................................19

I

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B.3模型適配場(chǎng)景.........................................................................................................................................19

附錄C（資料性）報(bào)文格式及編碼................................................................................................................21

C.1報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)編碼描述.................................................................................................................................21

C.2服務(wù)路由域規(guī)范.....................................................................................................................................21

C.3服務(wù)數(shù)據(jù)域規(guī)范.....................................................................................................................................21

C.4響應(yīng)信息域規(guī)范.....................................................................................................................................21

C.5響應(yīng)控制域規(guī)范.....................................................................................................................................22

C.6系統(tǒng)編碼規(guī)范.........................................................................................................................................22

C.7服務(wù)編碼規(guī)范.........................................................................................................................................23

C.8C.8響應(yīng)編碼規(guī)范...............................................................................................................................23

C.9服務(wù)流水號(hào)編碼規(guī)范.............................................................................................................................24

C.10異常編碼...............................................................................................................................................24

附錄D（資料性）信息交換模型信息模型參考...........................................................................................29

D.1信息交換模型信息參考模型.................................................................................................................29

D.2信息交換模型信息子模型.....................................................................................................................29

D.3IT/互聯(lián)網(wǎng)域信息交換模型信息模型..................................................................................................30

D.4OT域信息交換模型信息模型................................................................................................................31

附錄E（資料性）分層轉(zhuǎn)換互聯(lián)模型參考...................................................................................................33

E.1概述.........................................................................................................................................................33

E.2連接端點(diǎn).................................................................................................................................................33

E.3特殊層連接技術(shù).....................................................................................................................................33

E.4連接核心網(wǎng)關(guān).........................................................................................................................................33

E.5連接核心標(biāo)準(zhǔn).........................................................................................................................................33

E.6核心網(wǎng)關(guān).................................................................................................................................................33

參考文獻(xiàn)...............................................................................................................................................................34

II

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引言

從數(shù)字化走向智能化，“互聯(lián)“是從工業(yè)2.0走向4.0的必經(jīng)過(guò)程，各個(gè)國(guó)家都在搶占工業(yè)4.0的標(biāo)

準(zhǔn)至高點(diǎn)。

從數(shù)字化走向智能化，面臨最大的問(wèn)題是怎樣解決萬(wàn)國(guó)協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)全

要素、全價(jià)值鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈的互聯(lián)互通和互操作，通過(guò)第一階段的數(shù)字化階段建設(shè)以后，工業(yè)要素的數(shù)

字化表示、定義存在于各個(gè)異構(gòu)多源的IT系統(tǒng)中，因此需建立一個(gè)跨越多源異構(gòu)域的邏輯的一體化協(xié)議

適配工具集合，通過(guò)各個(gè)協(xié)議之間的融通互聯(lián)搭建一個(gè)同聲翻譯平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)全面的互聯(lián)互通和互操

作。

由于企業(yè)內(nèi)部之間協(xié)同不暢，產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間標(biāo)準(zhǔn)各異，跨領(lǐng)域各類生產(chǎn)裝備與信息系統(tǒng)之間接

口多樣化，造成使用的通訊協(xié)議不匹配，需要定制不同的處理程序，導(dǎo)致開發(fā)工作效率低下，可擴(kuò)展性

差，維護(hù)技術(shù)門檻高，通用性差等問(wèn)題產(chǎn)生。

本文件將定義了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中的信息交換標(biāo)準(zhǔn)框架，解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)異構(gòu)協(xié)議兼容適配互

聯(lián)場(chǎng)景中的應(yīng)用問(wèn)題，滿足縱向集成與橫向集成的業(yè)務(wù)需求，促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之間、工業(yè)APP之間、

異構(gòu)設(shè)備之間的互聯(lián)互通。

IV

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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)異構(gòu)協(xié)議兼容適配指南

1范圍

本文件規(guī)定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)異構(gòu)協(xié)議兼容適配要求。

本文件適用于指導(dǎo)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與工業(yè)應(yīng)用開發(fā)方、使用方及第三方組織，面對(duì)異構(gòu)協(xié)議兼容適

配場(chǎng)景下互聯(lián)網(wǎng)域、IT域和OT域提供跨層級(jí)通訊時(shí)的接入設(shè)計(jì)、接入實(shí)現(xiàn)和接入使用工作。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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(duì)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/T7635.1-2002全國(guó)主要產(chǎn)品分類與代碼第1部分：可運(yùn)輸產(chǎn)品

GB/T11457-2007信息技術(shù)軟件工程術(shù)語(yǔ)

3術(shù)語(yǔ)、定義

GB/T11457-2007界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

信息交換模型informationexchangemodel

對(duì)已有IT域、OT域、互聯(lián)網(wǎng)域中的裝備與系統(tǒng)、系統(tǒng)與系統(tǒng)間信息交互的報(bào)文結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝，通過(guò)

標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文結(jié)構(gòu)翻譯解析規(guī)范信息交換的語(yǔ)義，用于發(fā)送端與接收端之間在共同語(yǔ)言環(huán)境下，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的

語(yǔ)義翻譯和解析邏輯完成信息的交換處理。

4縮略語(yǔ)

下列縮略語(yǔ)適用于本文本。

AH：應(yīng)用層頭信息（ApplicationHeader）

APS：高級(jí)計(jì)劃與排程（AdvancedPlanningandScheduling）

CAPP：計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（ComputerAidedProcessPlanning）

CRC：循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CyclicRedundancyCode）

CRM：客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（CustomerRelationshipManagement）

DCS：分散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem）

DH：數(shù)據(jù)交互層頭信息（DigitallayerHeader）

DName：數(shù)據(jù)名稱（DigitalName）

DValue：數(shù)據(jù)值（DigitalValue）

ERP：企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（EnterpriseResourcePlanning）

FacID：生產(chǎn)商的產(chǎn)品編碼（FactureID）

IT：信息技術(shù)(InformationTechnology)

1

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LH：數(shù)據(jù)鏈路層頭信息（dataLinklayerHeader）

MES：制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem）

ModbusRTU：基于串行通訊協(xié)議遠(yuǎn)程終端單元（ModbusRemoteTerminalUnit）

ModbusTCP：基于串行通訊的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議（ModbusTransferControlProtocol）

MQ：消息隊(duì)列（MessageQueue）

MQTT:消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議（MessageQueuingTelemetryTransport）

NH：網(wǎng)絡(luò)層頭信息（NetworklayerHeader）

OPCDA：過(guò)程控制數(shù)據(jù)訪問(wèn)（OPCDataAccess）

OPCUA：過(guò)程控制統(tǒng)一架構(gòu)（OPCUnifiedArchitecture）

OPC:過(guò)程控制(OLEforProcessControl)

OT：運(yùn)營(yíng)技術(shù)(OperationTechnology)

PDM：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（ProductDataManagement）

PLM：產(chǎn)品生存周期管理系統(tǒng)（ProductLifecycleManagement）

QMS：質(zhì)量管理系統(tǒng)（QualityManagementSystem）

REST:表述性狀態(tài)傳遞(RepresentationalStateTransfer)

RPC:遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用協(xié)議(RemoteProcedureCallProtocol)

SCADA：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SupervisoryControlAndDataAcquisition）

SCM：供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（SupplyChainManagement）

SOAP：簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議（SimpleObjectAccessProtocol）

SrcDevID：數(shù)據(jù)源設(shè)備或系統(tǒng)的識(shí)別碼，包括CreditID、ClassID、FacID

SRM：供應(yīng)商關(guān)系管理系統(tǒng)（SupplierRelationshipManagement）

TH：傳輸層頭信息（TransportationlayerHeader）

WMS：倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WarehouseManagementSystem）

5概述

場(chǎng)景分析

互聯(lián)網(wǎng)域：運(yùn)行于外網(wǎng)即公共網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上的信息交互對(duì)象，其具體為行業(yè)生態(tài)鏈中運(yùn)行的

相關(guān)應(yīng)用軟件。

IT域：運(yùn)行于內(nèi)網(wǎng)即企業(yè)內(nèi)部辦公網(wǎng)絡(luò)上的信息交互對(duì)象，其具體為企業(yè)內(nèi)全生存周期生產(chǎn)管理的

相關(guān)應(yīng)用軟件。

OT域：運(yùn)行于內(nèi)網(wǎng)即企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)上的信息交互對(duì)象，其具體為企業(yè)內(nèi)用于生產(chǎn)制造相關(guān)的

工業(yè)軟件。

本文件旨在為異構(gòu)協(xié)議信息交互的應(yīng)用場(chǎng)景中信息化與工業(yè)化融合提供支撐，通過(guò)異構(gòu)協(xié)議兼容指

南要求，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層與邊緣層的跨層級(jí)通訊，協(xié)助企業(yè)完成Level3群控管理、Level4企業(yè)應(yīng)用和Level5

產(chǎn)業(yè)協(xié)同間的互聯(lián)互通、互操作。見圖1。

2

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圖1異構(gòu)協(xié)議兼容適配范圍分析示意

應(yīng)用場(chǎng)景分析具體如圖2所示。

——計(jì)劃。在該場(chǎng)景中，ERP系統(tǒng)根據(jù)銷售訂單下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃，MES根據(jù)庫(kù)存、在制品、原材料等

情況制定詳細(xì)生產(chǎn)計(jì)劃并反饋回ERP系統(tǒng)；

——ERP。在該場(chǎng)景中，生產(chǎn)能力分析模塊根據(jù)ERP系統(tǒng)下達(dá)的生產(chǎn)指令進(jìn)行生產(chǎn)能力分析，車間

級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃制定系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)指令和生產(chǎn)能力分析結(jié)果，制定生產(chǎn)計(jì)劃并發(fā)往生產(chǎn)過(guò)程管理

系統(tǒng)。

詳細(xì)的異構(gòu)協(xié)議兼容適配應(yīng)用示例見附錄A。

圖2異構(gòu)協(xié)議兼容適配應(yīng)用場(chǎng)景分析示意

3

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適配模型

基于面向服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)的異構(gòu)協(xié)議兼容適配模型，其模型由入站通訊協(xié)議池、出站通訊協(xié)議池、通

訊協(xié)議轉(zhuǎn)換管道和出站/入站消息隊(duì)列組成，如圖3所示，共同實(shí)現(xiàn)裝備/系統(tǒng)端的協(xié)議轉(zhuǎn)換適配。

為實(shí)現(xiàn)協(xié)議適配模型的異構(gòu)協(xié)議兼容適配的完整功能，協(xié)議適配模型根據(jù)異構(gòu)協(xié)議兼容適配場(chǎng)景的

需求，使用分層轉(zhuǎn)換互聯(lián)模型、協(xié)議適配管道、協(xié)議包裝器模型、消息隊(duì)列及消息隊(duì)列管理器和消息報(bào)

文滿足異構(gòu)協(xié)議兼容適配的協(xié)議適配處理。

協(xié)議適配關(guān)鍵要素說(shuō)明：

——分層轉(zhuǎn)換互聯(lián)模型針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)域、IT域和OT域提供跨層級(jí)通訊能力；

——協(xié)議適配管道為管道中若干獨(dú)立的運(yùn)算節(jié)點(diǎn)提供流式計(jì)算運(yùn)行環(huán)境；

——協(xié)議包裝器模型提供裝備、系統(tǒng)端信息交換報(bào)文的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建方法和具體兼容適配的具體實(shí)現(xiàn)

要求；

——消息隊(duì)列及消息隊(duì)列管理器是若干數(shù)據(jù)源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交換的緩沖區(qū)，用于處理來(lái)自不同服

務(wù)請(qǐng)求協(xié)議的相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)用，將接收到的報(bào)文、處理后的報(bào)文根據(jù)協(xié)議包裝器的相關(guān)規(guī)則放

入消息隊(duì)列。消息隊(duì)列管理器是消息隊(duì)列的管理組件，主要用于對(duì)實(shí)例化的消息隊(duì)列進(jìn)行監(jiān)

管；

——消息報(bào)文是源系統(tǒng)與目標(biāo)系統(tǒng)間進(jìn)行請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)協(xié)議包裝器封裝后形成的

以XML或JSON表達(dá)的數(shù)據(jù)集合，報(bào)文通過(guò)消息隊(duì)列進(jìn)行流轉(zhuǎn)。

圖3異構(gòu)協(xié)議兼容適配示意

協(xié)議適配的具體步驟如下：

——將來(lái)自IT域、OT域和互聯(lián)網(wǎng)域的裝備、系統(tǒng)端的若干請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分層轉(zhuǎn)換；

4

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——通過(guò)協(xié)議包裝器，實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)結(jié)構(gòu)的報(bào)文進(jìn)行識(shí)別，將異構(gòu)結(jié)構(gòu)的報(bào)文轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文進(jìn)行

傳遞并發(fā)送請(qǐng)求；

——將轉(zhuǎn)換后的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文推送至出/入站消息隊(duì)列中進(jìn)行緩存，通過(guò)消息隊(duì)列管理器對(duì)消息隊(duì)列進(jìn)

行管理，并監(jiān)控消息隊(duì)列中的報(bào)文；

——協(xié)議適配管道接收來(lái)自消息隊(duì)列中的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文，通過(guò)管道內(nèi)若干計(jì)算節(jié)點(diǎn)完成運(yùn)算處理，實(shí)

現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換等過(guò)程，具體協(xié)議適配管道實(shí)現(xiàn)邏輯見附錄B；

——協(xié)議包裝器通過(guò)消息隊(duì)列再次接收標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文的相關(guān)信息進(jìn)行解析并路徑選擇

返回報(bào)文。

通訊方式

根據(jù)異構(gòu)協(xié)議兼容適配場(chǎng)景分析，常用的異構(gòu)協(xié)議及技術(shù)類框架歸納為接口和隊(duì)列兩種類型。

異構(gòu)協(xié)議接口：

——接口類型的通訊由服務(wù)端和客戶端組成通訊通道；

——接口類型通常使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行通訊；

——接口類型由服務(wù)端提供業(yè)務(wù)服務(wù)，客戶端調(diào)用服務(wù)并接收響應(yīng)消息；

——接口類型通常使用一對(duì)一的同步訪問(wèn)方式；

——接口類型的消息處理性能由服務(wù)端/客戶端共同承擔(dān)。

消息隊(duì)列：

——隊(duì)列類型的通訊由獨(dú)立的消息隊(duì)列服務(wù)端和若干客戶端組成；

——隊(duì)列類型由消息隊(duì)列服務(wù)端提供通訊支撐；

——隊(duì)列類型由服務(wù)端用于暫存來(lái)自客戶端發(fā)送消息，客戶端用于對(duì)服務(wù)端發(fā)送或接收消息；

——隊(duì)列類型通常使用一對(duì)多的異步訪問(wèn)方式；

——隊(duì)列類型的消息處理性能由服務(wù)端/客戶端共同承擔(dān)。

交換模式

5.4.1同步模式/響應(yīng)模型

服務(wù)請(qǐng)求方調(diào)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)之后，一直處于等待狀態(tài)，直到服務(wù)提供方通過(guò)工

業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)返回響應(yīng)處理結(jié)果，完成本次一對(duì)一的調(diào)用，示例如圖4所示。

圖4請(qǐng)求響應(yīng)同步調(diào)用模式示意

5.4.2異步發(fā)布/訂閱模式

服務(wù)發(fā)布方調(diào)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，將數(shù)據(jù)推送至工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，由工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平

臺(tái)根據(jù)服務(wù)訂閱方提供的訂閱信息，主動(dòng)推送分發(fā)消息至不同的服務(wù)訂閱方，服務(wù)訂閱方可以是單個(gè)或

者若干個(gè)系統(tǒng)，示例如圖5所示。

5

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圖5發(fā)布/訂閱異步調(diào)用模式示意

6適配模型要求

分層轉(zhuǎn)換互聯(lián)模型

利用分層協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)構(gòu)建協(xié)議轉(zhuǎn)換管道模型，將服務(wù)提供方和服務(wù)請(qǐng)求方通過(guò)構(gòu)建的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

平臺(tái)轉(zhuǎn)換成平臺(tái)協(xié)議總線，實(shí)現(xiàn)雙向通訊，如圖6所示，異構(gòu)協(xié)議分層轉(zhuǎn)換互聯(lián)模型應(yīng)包括：

——連接端點(diǎn)，圖6標(biāo)識(shí)①所示；

——特殊層連接技術(shù)，圖6標(biāo)識(shí)②所示；

——連接核心網(wǎng)關(guān)，圖6標(biāo)識(shí)③所示；

——連接核心標(biāo)準(zhǔn)，圖6標(biāo)識(shí)④所示；

——核心網(wǎng)關(guān)，圖6標(biāo)識(shí)⑤所示。

圖6協(xié)議分層轉(zhuǎn)換互聯(lián)模型

分層轉(zhuǎn)換互聯(lián)模型的詳細(xì)說(shuō)明應(yīng)符合附錄C的規(guī)定。

6

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協(xié)議包裝器模型

協(xié)議包裝器是虛擬的信息模型定義，協(xié)議包裝器模型決定了通過(guò)包裝器發(fā)布服務(wù)的報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)格式，

定義了消息報(bào)文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。信息交換模型是協(xié)議包裝器的核心信息模型，如圖7所示。

圖7信息交換模型信息模型與包裝器構(gòu)成關(guān)系

協(xié)議包裝器模型是物理或數(shù)字資產(chǎn)抽象化的資產(chǎn)模型，將資產(chǎn)的關(guān)鍵要素整合進(jìn)結(jié)構(gòu)化和層次化模

型中，協(xié)議包裝器模型是資產(chǎn)虛擬化、數(shù)字化和服務(wù)化的表示，其資產(chǎn)模型應(yīng)由目錄清單和組件管理器

兩部分組成：

——目錄清單是數(shù)據(jù)的目錄，這些數(shù)據(jù)代表資產(chǎn)的元信息，是虛擬表示的重要組成內(nèi)容，除了元

信息以外，還包括信息交換模型與資產(chǎn)間的連接關(guān)系，以及與安全能力相關(guān)的信息；

——組件管理器使虛擬資產(chǎn)具備基于面向?qū)ο蟮男畔⑼ㄓ嵞芰?，以便外部可以訪問(wèn)模型的目錄清

單和資產(chǎn)的技術(shù)性功能。

協(xié)議包裝器模型的組成結(jié)構(gòu)應(yīng)由報(bào)文頭‘Header’和報(bào)文體‘Body’兩部分組成，其中報(bào)文頭為

路由層，報(bào)文體為數(shù)據(jù)層，如圖8所示，協(xié)議包裝器模型結(jié)構(gòu)決定了消息報(bào)文的格式及內(nèi)容：

——報(bào)文頭Header：記錄信息交換模型自身的標(biāo)識(shí)、資產(chǎn)/服務(wù)標(biāo)識(shí)、轉(zhuǎn)換協(xié)議、路由信息。

——報(bào)文體Body：報(bào)文體包括操作指令和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)：

第一段是操作指令，記載本次請(qǐng)求的操作指令，如增加、查詢、修改和刪除數(shù)據(jù)等操作；

第二段是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，記載本次交換的數(shù)據(jù)內(nèi)容，包括輸入?yún)?shù)和返回參數(shù)。

協(xié)議包裝器模型的詳細(xì)定義參考附錄D。

7

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圖8信息交換模型信息模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)

協(xié)議適配管道

協(xié)議適配管道由入站適配器、通用算法模塊、平臺(tái)協(xié)議總線適配器組成，協(xié)議適配管道應(yīng)包括以下

作用：

——入站適配器：將接收到的服務(wù)請(qǐng)求方原始報(bào)文轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文；

——通用算法模塊：對(duì)當(dāng)前請(qǐng)求的服務(wù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)控制、權(quán)限控制、流量控制、字段映射和日志

記錄；

——平臺(tái)協(xié)議總線適配器：將標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文轉(zhuǎn)換為滿足平臺(tái)協(xié)議總線要求的格式。

消息隊(duì)列及消息隊(duì)列管理器

消息隊(duì)列是若干系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交換的緩沖區(qū)，消息隊(duì)列管理器是消息隊(duì)列的管理組件，消息隊(duì)列及

消息隊(duì)列管理器應(yīng)具有以下功能要求：

——接收來(lái)自不同系統(tǒng)的報(bào)文；

——對(duì)實(shí)例化的消息隊(duì)列進(jìn)行監(jiān)控和管理；

——通過(guò)隊(duì)列管理器進(jìn)行調(diào)度異常修復(fù)或重傳請(qǐng)求；

——?jiǎng)?chuàng)建新的隊(duì)列或收回不使用的隊(duì)列，滿足突發(fā)情況下消息隊(duì)列的正常使用。

消息報(bào)文

報(bào)文大小控制要求：

——報(bào)文需要以加密方式傳遞；

——報(bào)文大小不應(yīng)超過(guò)5MB。

報(bào)文所含業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量計(jì)算公式如下：

8

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N

Di

Si1…………（1）

1024*1024

式中：

S——業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中每條數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)量大小，單位為：兆（MB）；

N——業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中每條數(shù)據(jù)記錄包含的字段數(shù)，單位：個(gè)；

數(shù)據(jù)記錄中第字段長(zhǎng)度的最大值，單位：Byte。

Di——i

數(shù)據(jù)記錄應(yīng)需滿足如下條件：

1

K

S……………………（2）

式中：

K——一次傳輸報(bào)文所含業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)記錄的條數(shù)，單位：條；

S——業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中每條數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)量大小，單位：MB。

7兼容適配要求

接入、接出及自檢要求

7.1.1接入標(biāo)準(zhǔn)

新協(xié)議在接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)時(shí)，應(yīng)具備以下要求：

——提供新協(xié)議的接入?yún)?shù)，用于新協(xié)議接入時(shí)對(duì)參數(shù)接入的使用說(shuō)明；

——提供新協(xié)議的接入方法，用于提供接入時(shí)步驟參考，指導(dǎo)完成新協(xié)議的接入；

——提供新協(xié)議的接入異常說(shuō)明，用于接入過(guò)程中異常情況的排查。

7.1.2接出標(biāo)準(zhǔn)

新協(xié)議完成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的接入后，應(yīng)具備以下要求：

——提供新協(xié)議的使用參數(shù)，用于提供新協(xié)議在使用過(guò)程中對(duì)接參數(shù)的使用說(shuō)明；

——提供新協(xié)議的使用方法，用于提供使用時(shí)步驟參考，指導(dǎo)完成新協(xié)議的使用；

——提供新協(xié)議的使用異常說(shuō)明，用于使用過(guò)程中出現(xiàn)異常后進(jìn)行異常定位。

7.1.3自檢標(biāo)準(zhǔn)

協(xié)議適配器應(yīng)具備以下自檢要求：

——協(xié)議適配器通過(guò)可視化方式查看其工作運(yùn)行狀態(tài)；

——記錄協(xié)議適配器路徑選擇、協(xié)議適配、格式轉(zhuǎn)換執(zhí)行操作邏輯產(chǎn)生日志數(shù)據(jù)；

——對(duì)協(xié)議適配器執(zhí)行操作邏輯產(chǎn)生日志數(shù)據(jù)進(jìn)行審計(jì)，對(duì)其工作運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行預(yù)防性判斷；

——協(xié)議適配器根據(jù)容災(zāi)級(jí)別進(jìn)行修復(fù)、恢復(fù)等對(duì)應(yīng)操作。

報(bào)文適配過(guò)程和報(bào)文格式

9

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7.2.1協(xié)議報(bào)文適配過(guò)程

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及眾多異構(gòu)通訊協(xié)議，本文件主要在數(shù)據(jù)交互層進(jìn)行規(guī)范。在數(shù)據(jù)交互層，工業(yè)軟件

間交互的數(shù)據(jù)報(bào)文遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式，數(shù)據(jù)報(bào)文包含接收數(shù)據(jù)的目標(biāo)裝備或系統(tǒng)的唯一識(shí)別碼、數(shù)據(jù)

源裝備或系統(tǒng)的唯一識(shí)別碼、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)名稱、數(shù)據(jù)值。

異構(gòu)協(xié)議報(bào)文適配過(guò)程如圖9所示。

圖9異構(gòu)協(xié)議報(bào)文適配過(guò)程

異構(gòu)協(xié)議報(bào)文適配過(guò)程（工業(yè)軟件A發(fā)送數(shù)據(jù)至工業(yè)軟件B）具體步聚如下：

——工業(yè)軟件A以數(shù)據(jù)交互層的格式發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文給數(shù)據(jù)交互驅(qū)動(dòng)程序A；

——數(shù)據(jù)交互驅(qū)動(dòng)程序A把數(shù)據(jù)交互幀轉(zhuǎn)換為發(fā)送協(xié)議棧的幀；

——發(fā)送協(xié)議棧A發(fā)送數(shù)據(jù)至接收協(xié)議棧B；

——數(shù)據(jù)交互驅(qū)動(dòng)程序B把接收協(xié)議棧B的幀轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)交互幀；

——數(shù)據(jù)交互驅(qū)動(dòng)程序B把數(shù)據(jù)發(fā)送給工業(yè)軟件B。

7.2.2裝備或系統(tǒng)識(shí)別碼組成要求

裝備或系統(tǒng)識(shí)別碼由三部分組成，分別為生產(chǎn)商統(tǒng)一信用代碼或提供者的身份證號(hào)碼的前17位數(shù)字

CreditID、GB/T7635.1-2002《全國(guó)主要產(chǎn)品分類與代碼第1部分：可運(yùn)輸產(chǎn)品》的分類號(hào)ClassID、生

產(chǎn)商的產(chǎn)品編碼FacID。占用的字節(jié)數(shù)如表1所示，CreditID的17位十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為8字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)（64

位無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整數(shù)型），ClassID的8位十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為4字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)（32位無(wú)符號(hào)整數(shù)型），F(xiàn)acID由

生產(chǎn)商定義，可由產(chǎn)品型號(hào)、產(chǎn)品序列號(hào)組成，占用8字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)（64位無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整數(shù)型）。

表1裝備或系統(tǒng)識(shí)別碼DevID

名稱CreditIDClassIDFacID

字節(jié)數(shù)848

7.2.3數(shù)據(jù)報(bào)文格式要求

如表2所示，數(shù)據(jù)交交互層的數(shù)據(jù)報(bào)文格式要求如下：

a)數(shù)據(jù)交互層的數(shù)據(jù)報(bào)文由頭信息DH、數(shù)據(jù)DData兩部分組成；

b)頭信息DH包括接收數(shù)據(jù)的裝備或系統(tǒng)的識(shí)別碼DesDevID、數(shù)據(jù)源裝備或系統(tǒng)的識(shí)別碼

SrcDevID、用戶信息UserInf，用戶信息UserInf包含用戶名和用戶密碼的信息，用戶名和用

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戶密碼之間用“,”單字節(jié)字符分隔，DesDevID、SrcDevID分別占用20個(gè)字節(jié)，UserInf占用

64個(gè)字節(jié)；

c)數(shù)據(jù)DData由DName、DValue兩部分組成，以“＝”單字節(jié)字符分隔；

d)DName由數(shù)據(jù)類型DType、數(shù)據(jù)名稱Name兩部分組成，DType占用2個(gè)字節(jié)，Name占用的字

節(jié)數(shù)不限；

e)DValue由數(shù)據(jù)長(zhǎng)度DL、數(shù)據(jù)值Value兩部分組成，DL占用4個(gè)字節(jié)，Value占用的字節(jié)數(shù)不

限；

f)請(qǐng)求數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報(bào)文不包括數(shù)據(jù)值DValue。

表2數(shù)據(jù)報(bào)文格式

DData

DH

名稱DNameDValue

=

DesDevIDSrcDevIDUserInfDTypeNameDLValue

字節(jié)數(shù)2020642X14Y

適配技術(shù)要求

7.3.1協(xié)議轉(zhuǎn)換

協(xié)議轉(zhuǎn)換應(yīng)有以下功能：

——實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)協(xié)議的請(qǐng)求控制；

——通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)議系統(tǒng)通訊通訊；

——協(xié)議適配器類型見表3。

表3協(xié)議適配器類型

序號(hào)協(xié)議適配器適配器說(shuō)明配置參數(shù)

AMQP是連接消息隊(duì)列的協(xié)議適配器,連接隊(duì)列對(duì)地址\端口\隊(duì)列名稱\用戶名密

1AMQP

于實(shí)時(shí)訂閱有極大的優(yōu)勢(shì)碼等

HTTP是主流的Web協(xié)議，其主要使用HTTPClient方

2HTTPURL\參數(shù)\方法\用戶名密碼等

式連接

3SOAP帶WSDL的Web協(xié)議WSDL地址\參數(shù)等

4FTP文件傳輸協(xié)議地址\端口\用戶名\密碼\目錄等

地址\端口\用戶名\密碼\模塊號(hào)

5RFCERP系統(tǒng)的特殊協(xié)議

\RFC函數(shù)名等

6MQTT物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址\端口\主題等

7OPCUA/OPCDA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議地址\端口\參數(shù)點(diǎn)表等

ModbusTCP/

8工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議地址\端口\參數(shù)點(diǎn)表等

ModbusRTU

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表3協(xié)議適配器類型（續(xù)）

序號(hào)協(xié)議適配器適配器說(shuō)明配置參數(shù)

9DB數(shù)據(jù)庫(kù)適配器地址\端口\用戶名\密碼等

10RESTful輕量級(jí)RPC協(xié)議地址\參數(shù)等

7.3.2路徑選擇

路徑選擇應(yīng)有以下功能：

——將服務(wù)傳遞至任意指定的終端地址，消息通過(guò)消息流管道，在隊(duì)列中進(jìn)行穩(wěn)定有效傳輸；

——通過(guò)動(dòng)態(tài)尋址的方式解析路徑選擇信息；

——組裝路徑選擇信息并調(diào)用服務(wù)；

——基于服務(wù)調(diào)用后返回的結(jié)果信息，讀取路徑選擇信息通過(guò)路徑尋址的能力，將結(jié)果返回系統(tǒng)。

7.3.3數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換應(yīng)有以下功能：

——根據(jù)注冊(cè)選擇的報(bào)文內(nèi)容格式，通過(guò)定義的報(bào)文內(nèi)容格式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換；

——具備XML與JSON格式的映射轉(zhuǎn)換處理。

7.3.4報(bào)文加密

報(bào)文加密應(yīng)有以下功能：

——具備身份認(rèn)證；

——具備權(quán)限控制；

——具備加密傳輸；

——具備解密處理。

7.3.5參數(shù)化協(xié)議適配

參數(shù)化協(xié)議適配應(yīng)有以下功能：

——根據(jù)報(bào)文內(nèi)容中指定的參數(shù)動(dòng)態(tài)解析參數(shù)信息；

——參數(shù)化協(xié)議適配器應(yīng)能在協(xié)議適配管道中被復(fù)用；

——根據(jù)服務(wù)注冊(cè)選擇的通訊協(xié)議，自動(dòng)選擇協(xié)議對(duì)應(yīng)的入站和出站適配器；

——具備AMQP協(xié)議與其它協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換能力。

7.3.6日志記錄

日志記錄應(yīng)包含以下內(nèi)容：

——日志記錄時(shí)間；

——消息對(duì)應(yīng)流水號(hào)/日志編號(hào)；

——消息處理狀態(tài)；

——協(xié)議轉(zhuǎn)換前后的報(bào)文信息；

——異常詳細(xì)信息。

協(xié)議適配接入接口要求

7.4.1數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)

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各應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的業(yè)務(wù)字段應(yīng)遵循服務(wù)提供方提供的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

——對(duì)于服務(wù)請(qǐng)求方，新增請(qǐng)求服務(wù)為已有服務(wù)時(shí)，XML結(jié)構(gòu)定義文件由工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)負(fù)責(zé)提供；

否則，服務(wù)請(qǐng)求方自行與服務(wù)提供方溝通，XML結(jié)構(gòu)定義文件由服務(wù)提供方提供；

——對(duì)于服務(wù)提供方，新增或變更任何提供服務(wù)時(shí)，需向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供最終版的XML結(jié)構(gòu)

定義文件，供后續(xù)服務(wù)管理及服務(wù)開發(fā)使用。原則上，服務(wù)請(qǐng)求方應(yīng)根據(jù)服務(wù)提供方的業(yè)務(wù)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行字段和消息格式映射處理；

——如遇特殊情況，服務(wù)請(qǐng)求方服務(wù)提供方均無(wú)法完成字段、報(bào)文格式映射工作，雙方需根據(jù)集

成管理規(guī)范中規(guī)定的服務(wù)接入流程要求，經(jīng)審批通過(guò)后，由工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)完成映射工作。

7.4.2數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)要求

主要針對(duì)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行應(yīng)用集成（注：建立統(tǒng)一的綜合應(yīng)用，即將截然不同的、基于各

種不同平臺(tái)、用不同方案建立的系統(tǒng)服務(wù)和數(shù)據(jù)有機(jī)地集成，使其進(jìn)行業(yè)務(wù)處理和信息共享）將涉及的

系統(tǒng)編號(hào)、服務(wù)編號(hào)、響應(yīng)號(hào)及服務(wù)流水號(hào)的編碼應(yīng)進(jìn)行以下規(guī)范性說(shuō)明。

——系統(tǒng)編號(hào)：作為企業(yè)內(nèi)所有系統(tǒng)的唯一編號(hào)標(biāo)識(shí)；

——服務(wù)編號(hào)：作為服務(wù)的唯一編號(hào)標(biāo)識(shí)；

——響應(yīng)號(hào)：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)根據(jù)服務(wù)響應(yīng)結(jié)果自動(dòng)填寫的響應(yīng)編碼；

——服務(wù)流水號(hào)：服務(wù)請(qǐng)求方每次調(diào)用服務(wù)產(chǎn)生的唯一流水號(hào)。

上述四種編碼數(shù)據(jù)類型為字符型，其中，系統(tǒng)編號(hào)、服務(wù)編號(hào)、響應(yīng)號(hào)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)管理員分配，

服務(wù)流水號(hào)由服務(wù)請(qǐng)求方根據(jù)編碼規(guī)則拼裝而成。

7.4.3數(shù)據(jù)類型校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)由各應(yīng)用系統(tǒng)負(fù)責(zé)整理并提交XML/JSON結(jié)構(gòu)定義的交換數(shù)據(jù)信息文件，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)根據(jù)該文

件進(jìn)行數(shù)據(jù)類型校驗(yàn)。

7.4.4數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)應(yīng)為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式應(yīng)包含數(shù)據(jù)報(bào)文內(nèi)相關(guān)編碼的

規(guī)則與整體報(bào)文格式。

7.4.5接口接入標(biāo)準(zhǔn)

各應(yīng)用系統(tǒng)優(yōu)先采用消息隊(duì)列適配器，對(duì)于特殊的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)采用特定系統(tǒng)的集成方式接入，

并盡可能的采用成熟接口進(jìn)行集成。具體支持適配器范圍與適配器適用場(chǎng)景參考見表4。

表4適配器說(shuō)明

適配器類型適配器說(shuō)明適用場(chǎng)景

耦合度低，可靠傳輸，調(diào)用方或接收方宕機(jī)時(shí)不影響對(duì)

消息隊(duì)列適配器同步，異步，批量數(shù)據(jù)

方

標(biāo)準(zhǔn)性高，性能中等，耦合度低，擴(kuò)展性高，開發(fā)容易，

API協(xié)議接口適配器同步

絕大多數(shù)技術(shù)開發(fā)的系統(tǒng)均適合使用

三方系統(tǒng)提供的私有協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)、擴(kuò)展性高，性能好，

私有適配器同步，異步

開發(fā)容易，產(chǎn)品成熟

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A

A

附錄A

（資料性）

ERP-MES協(xié)議適配場(chǎng)景示例

A.1ERP-MES協(xié)議適配場(chǎng)景示例概述

a)第4層PDM（產(chǎn)品生命周期管理）系統(tǒng)管理產(chǎn)品定義信息。

b)第3級(jí)MES之產(chǎn)品定義管理程序從PDM系統(tǒng)獲取當(dāng)前工藝路線/配方信息。

c)第4層EAM系統(tǒng)管理主要裝備信息。

d)第3級(jí)MES之生產(chǎn)資源管理程序從EAM獲取裝備信息。

e)第4級(jí)ERP管理生產(chǎn)計(jì)劃和能力分析活動(dòng)。

f)第3級(jí)MES之生產(chǎn)資源管理程序管理生產(chǎn)能力信息。

g)第3級(jí)MES之生產(chǎn)資源管理程序?qū)⑸a(chǎn)能力信息推向ERP生產(chǎn)計(jì)劃和能力分析。

h)第4級(jí)ERP生產(chǎn)計(jì)劃和能力分析將生產(chǎn)計(jì)劃信息推向第3層詳細(xì)生產(chǎn)計(jì)劃。

i)第3級(jí)MES之生產(chǎn)跟蹤程序?qū)⑸a(chǎn)績(jī)效信息推向ERP生產(chǎn)計(jì)劃和能力分析應(yīng)用，并將物料批

量信息推向第4層E