3T/ZPMA0034—2025智能工廠數(shù)字化車間設備互聯(lián)互通技術要求本文件規(guī)定了規(guī)定智能工廠數(shù)字化車間設備互聯(lián)互通的術語和定義、縮略語、總體架構與要求、設備要求、接口與通信協(xié)議要求、網(wǎng)絡與信息安全以及實施與維護。本文件適用于智能工廠數(shù)字化車間的規(guī)劃、建設和運行維護，覆蓋加工、裝配、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各類設備。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/T37393—2020數(shù)字化車間通用技術要求GB/T30976.1—2020工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全第1部分：評估規(guī)范GB/T30976.2—2020工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全第2部分：驗收規(guī)范GB/T30976.3—2020工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全第3部分：實施指南GB/T42021—2022工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體網(wǎng)絡架構3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1智能工廠smartfactory通過應用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，實現(xiàn)生產(chǎn)要素高度集成和自主協(xié)同的制造系統(tǒng)。3.2數(shù)字化車間digitalworkshop智能工廠中采用數(shù)字化技術和網(wǎng)絡化架構管理生產(chǎn)過程的工作場所，實現(xiàn)設備、過程和管理系統(tǒng)的協(xié)同運行。3.3互聯(lián)互通interconnectionandinterworking不同設備和系統(tǒng)通過標準化接口和協(xié)議進行信息交換和協(xié)作的能力。3.4OPCUA一種跨平臺的工業(yè)通信協(xié)議，用于實現(xiàn)安全、可靠的工業(yè)設備數(shù)據(jù)交換。3.5工業(yè)以太網(wǎng)industrialethernet面向工業(yè)控制場景的網(wǎng)絡通信技術，支持實時性和高可靠性的以太網(wǎng)協(xié)議。4縮略語MES：制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem）PLC：可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）OPCUA：OPC統(tǒng)一架構（OPCUnifiedArchitecture）5總體架構與要求5.1業(yè)務架構T/ZPMA0034—202545.1.1車間業(yè)務架構應覆蓋生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)執(zhí)行、設備管理、質(zhì)量管理等功能模塊，滿足完整的生產(chǎn)管理流程。5.1.2車間業(yè)務架構應分層管理，并通過標準化接口實現(xiàn)計劃層、執(zhí)行層和設備層之間的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)和業(yè)務交互。5.1.3各業(yè)務模塊宜保持低耦合、高內(nèi)聚，通過服務接口或消息隊列等方式進行靈活協(xié)同。5.1.4業(yè)務架構設計應適應多種制造模式和生產(chǎn)場景，能夠快速響應生產(chǎn)計劃的調(diào)整和變更。5.1.5車間內(nèi)部業(yè)務系統(tǒng)與企業(yè)管理系統(tǒng)之間的信息交互應保持一致性，確保數(shù)據(jù)的準確傳遞和共享。5.2網(wǎng)絡架構5.2.1車間網(wǎng)絡架構應采用分層分區(qū)設計，通過VLAN隔離和訪問控制等技術，將生產(chǎn)網(wǎng)絡、控制網(wǎng)絡和管理網(wǎng)絡區(qū)分開。5.2.2現(xiàn)場網(wǎng)絡應主要采用工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等技術，并可根據(jù)需要支持工業(yè)無線通信。5.2.3網(wǎng)絡架構應滿足實時性要求，對關鍵控制環(huán)節(jié)應配置專用通信鏈路或優(yōu)先級策略，保障數(shù)據(jù)傳輸時效。5.2.4車間網(wǎng)絡應支持多種物理介質(zhì)，包括雙絞線、光纖和無線等，以適應復雜現(xiàn)場環(huán)境和長距離傳輸需求。5.2.5網(wǎng)絡架構設計宜參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構（IIRA）、RAMI4.0等國際工業(yè)網(wǎng)絡標準，以增強系統(tǒng)的兼容性和可擴展性。5.3系統(tǒng)分層與數(shù)據(jù)流5.3.1系統(tǒng)應分為設備層、控制層、執(zhí)行層和管理層，各層功能明確、職責分工合理。5.3.2各層之間應通過標準化接口或協(xié)議進行數(shù)據(jù)交互，確保設備數(shù)據(jù)、控制命令和業(yè)務信息的可靠傳輸。5.3.3數(shù)據(jù)流應從管理層下發(fā)指令，流轉(zhuǎn)至執(zhí)行層、控制層最終到達設備層，并將采集的數(shù)據(jù)按照層級逐級上傳。5.3.4系統(tǒng)分層宜支持橫向擴展，以便根據(jù)生產(chǎn)需求進行模塊化部署和后續(xù)擴展。5.3.5各層數(shù)據(jù)應分類處理，對于實時控制數(shù)據(jù)和生產(chǎn)監(jiān)控數(shù)據(jù)應確保實時性，而對業(yè)務數(shù)據(jù)應確保準確性和完整性。6設備要求6.1加工設備6.1.1加工設備應能夠基于現(xiàn)場工業(yè)網(wǎng)絡進行互聯(lián)互通，實現(xiàn)與MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。6.1.2加工設備宜具備實時采集加工過程數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)和關鍵參數(shù)的能力，并可將數(shù)據(jù)傳輸至上層系統(tǒng)。6.1.3加工設備應提供故障檢測和報警功能，通過標準化接口輸出設備狀態(tài)和異常信息。6.1.4加工設備可支持多種主流工業(yè)協(xié)議，以便與不同品牌的控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)兼容。6.1.5加工設備的物理接口應符合工業(yè)標準，例如支持以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線或無線通信等連接方式。6.2裝配設備6.2.1裝配設備應能夠通過現(xiàn)場工業(yè)網(wǎng)絡與MES系統(tǒng)進行雙向通信。6.2.2裝配設備宜具備自動化控制與手動操作相結合的能力，支持裝配任務執(zhí)行過程中的狀態(tài)反饋。6.2.3裝配設備應提供設備故障自檢和報警功能，并將故障信息及時上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。6.2.4裝配設備可支持標準化通信協(xié)議，如OPCUA、Modbus、Profinet等，以實現(xiàn)與上位系統(tǒng)的互操作。6.2.5裝配設備的接口和結構應滿足互換性要求，便于設備的快速更換和系統(tǒng)集成。6.3檢測設備6.3.1檢測設備應能夠與車間控制系統(tǒng)互聯(lián)，實現(xiàn)與MES或質(zhì)量管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。T/ZPMA0034—202556.3.2檢測設備宜提供自動標識和數(shù)據(jù)采集功能，對產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)進行實時測量并記錄。6.3.3檢測設備應支持多種傳感器輸入，能夠捕獲尺寸、缺陷、合格率等質(zhì)量信息。6.3.4檢測設備可配備自動校準和診斷功能，以保證檢測精度和穩(wěn)定性。6.3.5檢測設備的接口應符合工業(yè)通信標準，支持實時數(shù)據(jù)傳輸和遠程監(jiān)控。6.4物流設備6.4.1物流設備應能夠自動化運行，支持與中央控制系統(tǒng)或MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。6.4.2物流設備宜具備路徑規(guī)劃、定位控制和自動避障等功能，確保物料在車間內(nèi)的可靠輸送。6.4.3物流設備應能夠通過標準接口接收調(diào)度指令，并實時反饋位置信息和運行狀態(tài)。6.4.4物流設備可支持多種運輸方式，如自動引導車（AGV）、輸送帶、垂直升降設備等，以滿足不同物料輸送需求。6.4.5物流設備應具備故障自檢和異常報警功能，保障輸送過程的安全可靠。6.5網(wǎng)絡設備6.5.1網(wǎng)絡設備應包括工業(yè)級交換機、路由器、防火墻等，以構建可靠的車間網(wǎng)絡基礎設施。6.5.2網(wǎng)絡設備宜支持工業(yè)以太網(wǎng)冗余協(xié)議（如RSTP、MSTP）和環(huán)網(wǎng)冗余（如PRP、HSR）設計，提高網(wǎng)絡的可用性。6.5.3網(wǎng)絡設備應能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡流量和設備狀態(tài)的監(jiān)控管理，支持VLAN劃分、QoS策略等功能。6.5.4網(wǎng)絡設備可支持PoE供電，以為攝像頭、無線接入點等設備提供電源。6.5.5網(wǎng)絡設備應符合工業(yè)環(huán)境要求，具備抗干擾、寬溫等特性，并滿足工控安全規(guī)范。6.6用戶終端6.6.1用戶終端應具備信息可視化功能，能夠顯示生產(chǎn)狀態(tài)、設備運行數(shù)據(jù)和報警信息等關鍵信息。6.6.2用戶終端宜支持多種訪問方式，如固定終端、移動設備和工業(yè)平板等，以滿足不同使用場景。6.6.3用戶終端應實現(xiàn)對設備控制權限的管理，確保只有授權人員能夠進行敏感操作。6.6.4用戶終端可預裝HMI或SCADA軟件，并應支持自定義界面和報表功能。6.6.5用戶終端應符合人體工程學設計，并滿足工業(yè)環(huán)境防護要求（如防塵、防水、防震等）。7接口與通信協(xié)議要求7.1設備接口7.1.1物理接口設備物理接口應采用國際或國家標準的工業(yè)連接器和傳輸介質(zhì)，如RJ45工業(yè)以太網(wǎng)接口、M12接頭、光纖接口等。設備物理接口宜支持防護設計，例如達到一定的防塵、防水等級（IP等級）和防腐蝕要求，適應現(xiàn)場環(huán)境?，F(xiàn)場設備之間的布線應采用屏蔽線纜和可靠接地措施，以減少電磁干擾并確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。對于高帶寬通信需求的場景，應采用符合工業(yè)標準的高質(zhì)量傳輸介質(zhì)（如光纖或工業(yè)級以太網(wǎng)線纜）。無線通信設備應符合相關無線通信標準，并且其接口應支持加密和認證功能，以確保無線接入安全。7.1.2軟件接口設備軟件接口應提供標準化API或驅(qū)動程序，便于上層系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集和控制。設備軟件接口宜遵循開放標準，如OPCUA、ModbusTCP、MQTT等協(xié)議規(guī)范。設備軟件接口應支持設備狀態(tài)查詢、控制指令下發(fā)和實時數(shù)據(jù)采集等功能。設備可提供Web接口或RESTfulAPI，以方便第三方系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)訪問和集成。設備軟件應提供配置和診斷接口，用于遠程維護和故障排查。T/ZPMA0034—202567.1.3接口標準化與互操作性所有設備接口應滿足工業(yè)標準和協(xié)議，確保不同廠商設備之間的互聯(lián)互通能力。應建立統(tǒng)一的接口定義和文檔規(guī)范，對設備功能和數(shù)據(jù)進行標準化描述。接口和數(shù)據(jù)格式宜采用國際通用標準，如IEC、ISO和國家標準等規(guī)范中的定義。對于不同協(xié)議的設備，應通過協(xié)議轉(zhuǎn)換或網(wǎng)關實現(xiàn)互操作，并保證數(shù)據(jù)的一致性與完整性。接口設計可支持設備自動發(fā)現(xiàn)和描述功能，以實現(xiàn)系統(tǒng)級自動化配置和互操作。7.2通信協(xié)議7.2.1通用協(xié)議支持車間設備應支持標準的網(wǎng)絡通信協(xié)議，如TCP/IP、UDP、HTTP/HTTPS等，實現(xiàn)基礎網(wǎng)絡連接和數(shù)據(jù)傳輸。設備通信應兼容IPv4和IPv6協(xié)議，滿足未來網(wǎng)絡規(guī)模擴展和地址需求。設備宜支持常見的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，如MQTT、CoAP、AMQP等，以滿足不同應用場景對數(shù)據(jù)傳輸效率和可靠性的要求。對于實時監(jiān)控和控制類通信，應支持實時協(xié)議或服務質(zhì)量（QoS）機制，保證關鍵數(shù)據(jù)的時效性和可靠性。通信協(xié)議的選擇應考慮兼容性和安全性，確保與主流IT和OT系統(tǒng)的無縫集成。7.2.2主流工業(yè)協(xié)議設備應支持至少一種主流工業(yè)協(xié)議，以實現(xiàn)與自動化控制系統(tǒng)和工業(yè)軟件的互操作。對于與可編程邏輯控制器（PLC）配套使用的設備，應支持PLC相關的通信協(xié)議，如Profinet、ModbusTCP、EtherNet/IP等。對于現(xiàn)場總線設備，應支持相應現(xiàn)場總線協(xié)議，如Profibus、CANbus、ModbusRTU等。對于工業(yè)機器人和伺服系統(tǒng)，應支持對應的控制總線協(xié)議，如EtherCAT、Sercos、ProfiMotion設備通信應優(yōu)先使用OPCUA協(xié)議，以提供跨平臺的數(shù)據(jù)訪問和信息模型的互操作性。7.2.3協(xié)議兼容性與自動識別系統(tǒng)應具備協(xié)議轉(zhuǎn)換能力，通過網(wǎng)關或適配器實現(xiàn)不同協(xié)議之間的互操作。設備可支持自動協(xié)議識別功能，在聯(lián)網(wǎng)時能夠檢測并適配所使用的通信協(xié)議。系統(tǒng)應提供自動發(fā)現(xiàn)功能，支持新設備的快速接入和配置，減少部署和調(diào)試工作量。設備協(xié)議兼容性應符合相關標準要求，并在集成前進行充分的驗證和測試。系統(tǒng)應記錄和管理各類通信協(xié)議的使用情況，為維護和問題排查提供依據(jù)。8網(wǎng)絡與信息安全8.1身份認證與訪問控制8.1.1設備和用戶應進行身份認證，以確保只有合法授權的實體可以訪問系統(tǒng)資源。8.1.2用戶訪問應基于角色或權限進行分級控制，防止越權操作和信息泄露。8.1.3應采用安全認證協(xié)議和機制，如數(shù)字證書、雙因素認證或安全令牌等方式進行身份驗證。8.1.4不得使用默認密碼或通用賬戶，應強制更改初始密碼并定期更新，且密碼應符合復雜度要求。8.1.5系統(tǒng)應支持集中式或分布式認證管理，能夠與域控制器、LDAP、RADIUS等認證服務集成。8.2數(shù)據(jù)加密與安全通信8.2.1關鍵數(shù)據(jù)傳輸應采用加密通道，如TLS/SSL加密、VPN或IPsec等方式，防止數(shù)據(jù)被竊取或篡8.2.2對敏感信息應進行傳輸層和存儲層加密，保障數(shù)據(jù)機密性，例如使用AES等加密算法。8.2.3無線通信鏈路應使用安全協(xié)議（如WPA2/WPA3），并對無線設備進行身份驗證和授權控制。8.2.4內(nèi)部網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡之間應采用防火墻、安全網(wǎng)關或下一代防火墻（NGFW）等隔離和檢測措施。T/ZPMA0034—202578.2.5加密算法和協(xié)議應符合國家和行業(yè)安全標準（如GB/T30976系列等），并根據(jù)安全態(tài)勢及時升8.3安全審計與日志管理8.3.1系統(tǒng)應記錄關鍵操作和安全事件日志，包括登錄登出、配置變更、異常訪問和故障報警等信息。8.3.2日志內(nèi)容應包含時間戳、操作賬戶、操作對象、操作結果等信息，確保事件可追溯。8.3.3應定期對安全日志進行審查和分析，及時發(fā)現(xiàn)異?；顒踊虬踩{。8.3.4日志文件應具備防篡改和備份機制，禁止未授權人員訪問或修改日志。8.3.5系統(tǒng)應支持將日志導出或發(fā)送至集中審計平臺（如SIEM系統(tǒng)），便于統(tǒng)一監(jiān)控和報警處理。9實施與維護9.1實施指南9.1.1項目規(guī)劃與準備在實施前應制定詳細的項目計劃，包括需求分析、技術方案、時間進度和資源分配等內(nèi)容。項目規(guī)劃應考慮設備互聯(lián)互通需求和可行性評估，明確項目目標和關鍵里程碑。應進行風險識別和管理，針對潛在風險制定應對措施和應急預案。項目準備階段應配置必要的資源，包括項目團隊、實驗環(huán)境和所需設備等。項目規(guī)劃和執(zhí)行應符合相關標準規(guī)范要求，確保方案的可實施性和可維護性。9.1.2設備選型與集成設備選型應優(yōu)先考慮符合本標準和行業(yè)標準的產(chǎn)品，確保互聯(lián)互通能力和兼容性。選型應綜合考慮設備性能、可靠性、維護成本和擴展能力等因素。在設備集成過程中應遵循統(tǒng)一的通信協(xié)議和接口標準，以簡化集成難度。集成前應進行充分的兼容性測試和驗證，確認不同設備和系統(tǒng)的互操作性。設備選型和集成方案應經(jīng)過評審和驗收，以保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。9.1.3系統(tǒng)調(diào)試與優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)試應按照既定流程進行，包括網(wǎng)絡配置、設備聯(lián)調(diào)和功能測試等步驟。調(diào)試過程中應記錄測試結果和發(fā)現(xiàn)的問題，并及時調(diào)整和優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)。系統(tǒng)優(yōu)化應以穩(wěn)定性和效率提升為目標，包括網(wǎng)絡性能優(yōu)化、協(xié)議參數(shù)調(diào)整等。在調(diào)試完成后應進行系統(tǒng)驗收測試，驗證所有互聯(lián)互通功能是否滿足要求。系統(tǒng)應提供性能監(jiān)測工具和指標，通過持續(xù)監(jiān)測進行反饋和改進。9.2維護管理9.2.1維護計劃與流程應制定設備和系統(tǒng)的維護計劃，明確維護頻率、責任人和維護內(nèi)容等。維護計劃應包括定期檢查、保養(yǎng)和軟件升級等內(nèi)容，并記錄維護日志。應建立設備臺賬和配置管理庫，記錄設備型號、配置、版本和維護記錄等信息。維護流程應規(guī)范化，包括故障申報、分析、維修和復檢等步驟，實現(xiàn)閉環(huán)管理。維護工作應遵循安全操作規(guī)程，確保作業(yè)人員和設備的安全，并及時與生產(chǎn)調(diào)度協(xié)調(diào)。9.2.2故障處理與應急響應應建立設備故障處理和應急響應機制，明確各類故障的處置流程和責任分工。系統(tǒng)應提供故障診斷工具和指南，幫助快速定位問題并給出解決方案。