《工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺系統(tǒng)》（征求意見稿）

1T/CSXXXX—XXXX工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺系統(tǒng)本文件規(guī)定了工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺系統(tǒng)的縮略語、系統(tǒng)架構、功能、性能、接口要求、安全要求、驗收測試、運維。本文件適用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(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/T22239信息安全技術網絡安全等級保護基本要求3術語和定義本文件沒有需要界定的術語和定義。4縮略語下列縮略語適用于本文件。PLC可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）MES制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecuationSystem）ERP企業(yè)資源計劃（EnterpriseResourcePlanning）BI商業(yè)智能（BusinessIntelligence）ELM工程生命周期管理（EngineeringLifecycleManagement）5系統(tǒng)架構工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺系統(tǒng)架構見圖1，應包括以下內容：a)現(xiàn)場設備：包括PLC、傳感器、數(shù)控機床等底層工業(yè)現(xiàn)場設備，是數(shù)據(jù)采集的源頭；b)設備接入：通過工業(yè)以太網、工業(yè)光纖網絡、工業(yè)總線、3G/4G、NB-IoT等各類有線和無線通信技術，接入各種工業(yè)現(xiàn)場設備、智能產品/裝備，采集工業(yè)數(shù)據(jù)；c)協(xié)議轉換：一方面運用協(xié)議解析與轉換、中間件等技術兼容等各類工業(yè)通信協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉換和統(tǒng)一。另一方面利用HTTP、MQTT等方式將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)應用分析系統(tǒng)或數(shù)據(jù)匯聚平臺；d)數(shù)據(jù)處理：基于高性能計算、實時操作系統(tǒng)、邊緣分析算法等技術支撐，在靠近設備或數(shù)據(jù)源頭的網絡邊緣側進行數(shù)據(jù)預處理、存儲以及智能分析應用，提升操作響應靈敏度、消除網絡堵塞，并與云端數(shù)據(jù)分析形成協(xié)同。e)上層工業(yè)應用系統(tǒng)：利用采集到的數(shù)據(jù)實現(xiàn)更高級的功能，如生產優(yōu)化、資源管理等，具體包括：MES、ERP、BI等。2T/CSXXXX—XXXXMESERPMESERP數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)轉換協(xié)議解析安全認證身份注冊設備接入?yún)f(xié)議轉換數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)轉換協(xié)議解析安全認證身份注冊設備接入軟/硬件接口適配現(xiàn)場設備PLC傳感器數(shù)控機床…圖1工業(yè)數(shù)據(jù)采集平臺系統(tǒng)架構圖6功能6.1數(shù)據(jù)采集6.1.1系統(tǒng)可以實時采集設備基本信息、運行數(shù)據(jù)、生產數(shù)據(jù)等多維信息，包括但不限于以下內容：a)基本信息：編號、型號、IP、端口等；b)運行數(shù)據(jù)：狀態(tài)、操作模式、坐標等；c)生產數(shù)據(jù)：零件計數(shù)、零件總計數(shù)等；d)工藝數(shù)據(jù)：程序號、刀具號、倍率、轉速等；e)加工時間：總加工、循環(huán)、開始時間等；f)健康數(shù)據(jù)：主軸負載、電機溫度等；g)報警信息：狀報警代碼、報警信息、報警類型等；h)其他數(shù)據(jù)：參數(shù)、宏變量、PLC數(shù)據(jù)等。6.1.2數(shù)據(jù)通過有線或無線網絡（如5G、Wi-Fi、LoRa等）傳輸?shù)皆贫嘶虮镜胤掌鳎纬蓴?shù)據(jù)驅動的管理基礎。6.2數(shù)據(jù)處理與分析6.2.1實時數(shù)據(jù)處理平臺能實時監(jiān)控設備狀態(tài)、生產進度等關鍵指標，及時發(fā)現(xiàn)異常并做出響應。6.2.2批處理與歷史數(shù)據(jù)分析平臺能對歷史數(shù)據(jù)進行深入挖掘，發(fā)現(xiàn)潛在的模式和趨勢。3T/CSXXXX—XXXX6.2.3機器學習與人工智能通過訓練模型，平臺可以預測設備故障、優(yōu)化生產參數(shù)、提高產品質量。6.2.4數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)可視化功能。通過圖表、儀表盤、3D模型等形式，使用戶能夠直觀地查看設備狀態(tài)、生產進度、能耗情況等信息。6.3數(shù)據(jù)傳輸支持將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴蠈庸I(yè)應用系統(tǒng)，并支持HTTP、HTTPS、MQTT、FTP等多種傳輸協(xié)議，支持根據(jù)目標系統(tǒng)的要求和網絡環(huán)境選擇合適的傳輸協(xié)議，確保數(shù)據(jù)安全、高效地傳輸。6.4數(shù)據(jù)存儲6.4.1系統(tǒng)應具備數(shù)據(jù)存儲功能，且存儲時間不少于30d。6.4.2存儲的歷史數(shù)據(jù)應能按需求進行查詢和提取。6.4.3數(shù)據(jù)應采用獨立的存儲裝置，在不同物理空間保存數(shù)據(jù)應能進行災難性備份并能被快速恢復。6.5用戶管理6.5.1支持管理人員查看系統(tǒng)中所有用戶的用戶名、角色、權限等基本信息。6.5.2支持管理人員創(chuàng)建和刪除用戶賬戶。6.5.3支持管理人員為用戶分配不同的角色和權限級別，控制用戶對系統(tǒng)資源的訪問和操作。7性能7.1數(shù)據(jù)采集7.1.1采集周期數(shù)據(jù)的采集周期應符合實際生產的需求。7.1.2采集準確度系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)應與現(xiàn)場對應計量設備的實際讀數(shù)一致，準確度通過總差錯率體現(xiàn)，系統(tǒng)采集的總差錯率應不大于0.1%。7.1.3采集成功率在實際工作條件下，系統(tǒng)采集成功率應不低于90%。7.2數(shù)據(jù)傳輸在穩(wěn)定的網絡環(huán)境中，數(shù)據(jù)的傳輸速率不應低于10Mbps。7.3吞吐量系統(tǒng)每秒應至少能處理1000筆數(shù)據(jù)采集與傳輸任務，其中數(shù)據(jù)采集任務的吞吐量不低于600筆/s，數(shù)據(jù)傳輸任務的吞吐量不低于400筆/s。7.4可靠性系統(tǒng)的平均無故障時間應不小于30000h。8接口要求8.1應具備提供給現(xiàn)場設備的接口，如：I/O端口、RS232/485/422串口、網口、無線接口、CAN等。8.2應具備提供給上層業(yè)務應用系統(tǒng)的接口（通常指轉發(fā)接口），如：以太網口、無線接口（包括2G/3G/4G/5G、Wi-Fi）、LoRa、NB-IoT等。4T/CSXXXX—XXXX8.3應具備用于連接本地外接設備所需的相關接口，如：USB端口、TF口、供電口或冗余電口、調試9安全要求9.1基本要求9.1.1應建立安全管理制度，明確安全責任和流程。9.1.2應對系統(tǒng)進行定期安全審計，以便及時發(fā)現(xiàn)和修復安全漏洞。9.1.3應定期檢查和更新系統(tǒng)安全配置，確保系統(tǒng)的安全性。9.2信息安全系統(tǒng)應按GB/T22239中有關的信息系統(tǒng)網絡安全等級保護的規(guī)定，完成定級、備案、建設、測評、保護及運行維護等環(huán)節(jié)。9.3數(shù)據(jù)安全宜支持對數(shù)據(jù)的加解密功能，包括傳輸過程中的加解密和存儲時的加解密等。10驗收測試10.1功能通過模擬實際場景，對系統(tǒng)的各項功能進行測試，檢查是否滿足要求。10.2性能10.2.1數(shù)據(jù)采集采集周期啟動系統(tǒng)，運行一段時間（建議至少持續(xù)一個生產周期或數(shù)小時，具體根據(jù)實際情況確定）。在運行過程中，使用高精度的時間記錄工具記錄每次數(shù)據(jù)采集的時間點。采集準確度在一定時間內，每隔一定時間間隔，同時記錄計量設備的實際讀數(shù)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)，不少于20組。按式（1）計算總差錯率。式中：EP—采集總差錯率；EN—采集與實際不符的數(shù)據(jù)個數(shù)；D—采集數(shù)據(jù)總個數(shù)。采集成功率啟動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，運行較長時間（不少于8h）。在運行過程中，系統(tǒng)自動記錄每次數(shù)據(jù)采集的結果。運行結束后，統(tǒng)計采集成功的次數(shù)和總采集次數(shù)，按公式（2）計算成功率。式中：SP—數(shù)據(jù)采集成功率；SN—采集成功次數(shù)；N—采集總次數(shù)。10.2.2數(shù)據(jù)傳輸5T/CSXXXX—XXXX啟動系統(tǒng)，向數(shù)據(jù)接收端發(fā)送一定量的數(shù)據(jù)，同時使用網絡性能測試軟件開始測量數(shù)據(jù)傳輸速率，記錄傳輸數(shù)據(jù)所需的時間。10.2.3吞吐量通過模擬高負載場景，使用統(tǒng)計工具實時記錄數(shù)據(jù)采集任務的完成數(shù)量和數(shù)據(jù)傳輸任務的完成數(shù)量。10.2.4可靠性啟動系統(tǒng)，開始記錄系統(tǒng)的運行時間。在系統(tǒng)運行過程中，持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，立即記錄故障發(fā)生的時間和故障類型。故障排除后，重新啟動系統(tǒng)，并繼續(xù)記錄運行時間。運行結束后，根據(jù)記錄的系統(tǒng)運行時間和故障發(fā)生時間，按式（3）計算平均無故障時間。式中：MTBF—平均無故障時間；T—總運行時間；M—故障次數(shù)。11.1日常維護11.1.1人員維護工作人員應定時查看設備運行狀態(tài)，如遇異常情況應及時解決上報并回復服務；如有限電、斷網等意外情況，需要及時上報。11.1.2系統(tǒng)維護系統(tǒng)通過專用網絡獲取記錄分析設備的運行狀態(tài)，檢測服務狀態(tài)；系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常情況，維護人員應及時與企業(yè)溝通進行解決。11.2故障處理11.2.1