GB/T 40212-2021.The classification and reference architecture of cloud service platform for industrial robot.
1范围
GB/T 40212给出了工业机器人云服务平台的特征、分类及参考体系结构(物理接人层、通信层、基础层、平台层和应用层)。
GB/T 40212适用于机器人制造商、机器人集成商和机器人使用商，为其在搭建和使用工业机器人云服务平台过程中提供指导。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 11457-2006信息技术 软件工程术语
GB/T 12643-2013机器人与机器人装备词汇
GB/T 16656.1-2008工业自 动化系统与集成产 品数据表达与交换第 1部分:概述与基本原理
GB/T 37393-2019数字化车间 通 用技术要求
3术语和定义
GB/T 12643-2013、GB/T 11457-2006 和GB/T 16656.1-2008 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
工业机器人 industrial robot
在工业自动化中使用的，固定式或移动式的,可对三个或三个以上轴进行编程的自动控制的、可重复编程的、多用途的操作机。

ICS25.040.30
中华人民共和国国家标准
GB/T40212—2021
工业机器人云服务平台分类及
参考体系结构
The classification and reference architecture of cloud service platform forindustrial rohot
2021-05-21发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-12-01实施
GB/T40212—2021
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
1业机器人云服务平台概述
「业机器人云服务平分分类
工业机器人云服务平台参考体系结构参考文献
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12009给出的规则起草。
本标准按照GB/T1.1
GB/T 40212—2021
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国口动化系统与集成标准化技术委员会（SAC/TC159)归口。本标准起节单位：北京机械1业自动化研究所有限公司、清华大学深圳国际研究生院、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、北自所（北京）科技发展有限公司、北京航空航人人学、杭州电子科技人学、纽励科技（上海）有限公司、博众精工科技股份有限公司、中国水利水电科学研究院、宁波中科莱恩机器人有限公司、青岛宝佳自动化设备有限公司，人能心池集团股份有限公司中国科学院自动化研究所，浙江美杨新能源科技有限公司、南品能电源有限公司。本标准士要起草人：尹作重、邹风山、陈传军、刘继红、陈彬、孙立宁、黄必清、唐忠华、张锋、工佃鹏李江华、江新兰、黄双喜、李秀、邬惠峰、徐健、崔立业、王振华、陈国栋、秦修功、任建勋、杜已超、张光瑞刘承宝、刘振杰、宋文龙、宋锐、韩峰、田庆山。I
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工业机器人云服务平台分类及
参考体系结构
GB/T 40212—2021
本标准给出了工业机器人云服务平台的特征、分类及参考体系结构（物理接入层、通信层、基础层、平台层和应用层)，
本标准适用丁机器人制造商、机器人集成商和机器人使用商，为其在搭建和使用1.业机器人云服务平台过程中提供指导。
2规范性引用文件
下列文件对于不文件的应用是必不可少的。凡是注口期的小用文件，仅注口期的版木适用于本文件。凡是不注日期的叫用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/114572006信息技术软件工程术语GB/12643—2013机器人与机器人装备询汇GB/*16656.1—2008
「业自动化系统与集成产品数据表达与交换第1部分：概述与基本
2019数字化车间通用技术要求
GB/87393
3术语和定义
GB/-12643—2013、GB/T11457—2006和GB/T16656.1—2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件
工业机器人industrial robot
在工业自动化中使用的固定式或移动式的，可对三个或三个以上轴进行编程的白动控制的、可重复编程的、多用途的操作机，
注1：工业机器人包括：
一操作机，含设动器：
一控制器，含示教盒和某些通信接口(硬件和软件)。注2：包抵某些集成的附加轴。
注3：改写GB/T12643—2013.定义2.5。3.2
cloud servicc platforn
云服务平台
通过云计算已定义的接口提供一种或多种能力的软硬件集合，3.3
体系结构
architecture
系统或部件的组织结构：
GB/T114572006.定义2.73
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GB/T40212—2021
工业机器人云服务平台cluudserviceplatformforindustrialrobot机器人技术与互联网技术相融合而产牛，为用户提供基于互联网的工业机器人接入，监控、管理、数据分析控制优化等专业化服务的种服务平台3.5
种形式化的信息表达：它适合于人或计笠机进行通信、解释或处理。[GB/16656.1—2008,定义3.2.16]3.6
数字李生digital twin
充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据·集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间完成映射，从而反映相对应的实体装的全生命周期过程：3.7
模型model
现实世界中过程、设备或概念的种表示。[GB/114572006定义2.964
4缩略语
下列缩略语适用于本文件，
ERP：企业资源计划（EnterpriseResourccPlanning）laaS：基础设施即服务（lnfrastruclureas a Service)MES：制造执行系统（MnnufacturingFxecutionSystetn）OPC.OPC基金会（非盈利工业协会）[OPC Foundation（a non-profit industry association)]UA：统一体系架构(UnifiedArchitecture)Pl.M：产品生命周期普理（Product［ifecyeleManagermend）5工业机器人云服务平台概述
5.1适用对象及目标
工业机器人云服务平台适用对象包括机器人制造商、机器人集成商和机器人使用商1.业机器人云服务平台根据其适用对象的不同.实现月标各有差异：对于机器人制造商：通过服务实现产品增值，实现机器人产品设计优化利设备的健康普理对于机器人集成商.研究工业机器人的应用创新并进行工程实施验证；对丁机器人使用商.使现场设备易丁管理、产品质量稳定并进行预测性维扩。5.2
需求场景
5.2.1机器人制造商需求场景
机器人制造商的需求场景如下：a）通过服务实现产品增值：应用大数据分析、移动五联网等技术，白动生成产品运行与应用状态报告·并推送至用户端，从而为用户提供在线监测、远程服务、故障预测与诊断、健康状态评价等增值服务；
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GB/T-40212—2021
b）实现工业机器人产品设计优化：道过对工业机器人运行数据统计及故障分析，在产品设计及生产上对设备常见改障及问题进行技术优化：实现工业机器人设备的键康管理：基于工业机器人大数据和故障模型，预测机器人及产线运转c）
故障保证客广产线的运行稳定，避免因关键零件损坏造成设备计划外停机5.2.2机器人集成商需求场景
机器人集成商的需求场景如下
通过装备应用的人数据处理分析、数据挖据以及数据可视化展示，研究1.业机器人的应用a
创新；
b）确立工业机器人应用需求，构建新的机器人应用场景；c）构建机器人应用数据处理模型，提出行业人数据的解决方案，并进行1程实施验证5.2.3机器人使用商需求场景
机器人使用商的需求场景如下；现场设备管理：通过数据采集·监测工厂/车间机器人的运行状态，实时掌握设备开机率、运行a)
率、利用率、故障率以及全局设备效率的统计信息，以使史加合埋对机器人设备进行生产配置.提高其利用率，从而提高产能和资产回报率：b）产品质量稳定：监测机器人产线中影响使用商产品质量的关键参数.例如重复定位精度、走线精度等；分析机器人运行参数故障与使用商产品质量之问的相关性，保证产品质量的稳定：预测性维护：采集设备实时运行参数：开与健康数据比对分析：对机器人进行故障分析，建证相c
应故障模型。通过以上两种方式，预测机器人可能出现的故障.减少非计划停机，提升设备的利用率，降低经济损失。
5.3数字化要求
工业机器人云服务平台宜满足GB/T373932019中6.1的要求，6工业机器人云服务平台分类
6.1按与云服务平台的连接方式分类6.1.1离散型云服务平台
每个工业机器人与服务平台直接建文通信连接，传输实时运行状态和非实时的运行数据并接受云服务平台的控制。离散型节点主要应用于离散分布的单个机器人的远程监控和故障诊断等。6.1.2集成型云服务平台
每个工业器人与本地服务器建立通信连接，本地服务器将数据进行整合后，传输至云服务平台，云服务平台提供询和监控功能。集成型节点主要应用丁机器人集中的生产线或生产车问，6.2按云服务平台的功能分类
6.2.1监控型云服务平台
以数据监控为日的的云服务平台。数据包括1业机器人的系统数据，状态数据、运行数据及环境数据等。
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GB/T 40212—2021
6.2.2诊断型云服务平台
以故障分析与诊断为目的的云服务平台。基于工业机器人实时数据，历史故障诊断数据等数据基础上，建立故障诊断模型，实施故障分析与诊断。6.2.3运维型云服务平台
以运行管理、维修及预防性维扩与保养为目的的云服务平台，运行管理包括工业机器人数据管理、状态监测、故障处理等机器人日常运行相关的理。6.2.4综合型云服务平台
以监控、诊断、运维等为日的的综合性云服务平台。以「业机器人人数据为基础，通过模型和算法预测性发现和分析故障，并通过环境数据调整或更新机器人行为实现1业机器人的智能化管理。7工业机器人云服务平台参考体系结构7.1概述
如图1所示，「业机器人云服务平分参考体系结构包括物理接人层、通信层、基础层，平分层和应用层五个层次。
机器人制造商
「平台吴
基础层
通信层
彻理接入层
健康管理服务
工艺性能优化
平台通用组件
计算基研设施
机器人先应商
远程数据监测
远程控制与参致配者
机器人通用组件
存储基础设施
现场网络
控制系统
感知系统
机端人使用商
测试与州试
告后管理
预测性维护
资源服务化接口
网络基础设施
广域网/局域网
驱动系统
图1工业机器人云服务平台参考体系结构物理接入层计对工业机器人控制器.实现控制器与公服务平台之间数交互有
通信层通过晚场网络将1.业机器人接人数宁化车问互联网络，并通过本地智能网关/服务器等将1业机器人连接到云端网络，实现工业机器人与其他生产设备、云服务平台的立联卫通。基础层提供给工业机器人使用者的服务是对所有计克基础设施的利用，包括处理器、内存、存储、网-rrKaeerKAca-
GB/T-40212—2021
络和其他基本的计算资源：服务器硬件、操作系统、存储、网络等系统软硬件架构和文件系统、分布式数据库、分布式逻辑处理等基础服务.平台层提供应用开发的基础平台，实现数据服务、安全告理等基础通用组件以及二次开发接山。应用层针对工业机器人具体应用环境提供远程数据监测、远程控制与参数配置等通用服务，以及测试与调试、售后管理、预测性维护等专用服务。7.2物理接入层
物理接入层是工业机器人连接云服务平台的人「I·直接连接工业机器人控制系统、感知系统或驭动系统等，使各种工业机器人及其配套设备接人2服务平台网络，7.3通信层
不同工业机器人通常采用不同的物理接口和通信协议，通信层通过现场网络将工业机器人接人数宁化车问互联网络.并通过本地智能网关/服务器等将工业机器人连接云端网络，实现工业机器人与其他产设备、公服务平台等的占联占通。通信层主要包括a）场网络：利用现场总线，工业以太网工业无线等网络技术，实现工业机器人与数字化车间互联网络的互联互通。结合T业现场情况，充分利用工业机器人已有的通信接，因地制宜地对现有机器人设备，网络环境进行改造，实现工业机器人接入的网络基础：b）广域网/局域网：利用智能网关、服务器等。通过移动网络或有线网络将机器人通过广域网/局域网连接到云端，实现工业机器人与云服务平台的互联互通，建立工业机器人与云服务平台之间的统一通信机制.实现相立之间的数据交换。智能网关可作为独立实休与工业机器人对接：也叮将智能网关与工业机器人控制器集成·把网关功能整合到控制器中·实现工业机器人智能控制器，
7.4基础层
基础层是提供计算、存储、网络等基础设施资源的IaaS层.公服务平台可基」公有公或私右公的laaS层构建上层服务，也可自建laaS层，为平台用户提供云计算基础设施服务：般把数据安全与隐私要求高的数钢存储在私有云，把需要数据共享、复杂分析计算在公有云上有储或执行，协同完成工业机器人的各项任务。7.5平台层
平台层提供应用开发的基础组件及功能：at）平台层提供云服务平台的通用组件，包：平台通用组件：如数据库、消息中间件、算法库等：一机器人通用红件：机器人数据建模、机器人数据交换件等：资源服务化接口：机器人服务化封装接口和平台通用服务封装接口等，b）数据建模根据功能、通信题额率等特征.将各机器人/系统问的交立信息进行数据分类整埋，基了OPCUA建立1业机器人领域各类信息的数据模型，构建L业机器人的云端数字李生，在数字止界建氵起工业机器人的实时映像，在公端实现数据融合。主要包括：数字弯生构建：建立1.业机器人各类信息的数据模型，在云端平台建立构建1业机器人的数字季生体，实现工层应用对工业机器人的实时感知：数据融合存储：包括设备参数、故障告登、工艺文件、设备程序、日志收集等，道过时序数据库、文档型数据库、关系型数据库等多种形式，在云端集中存储.实现1.业机器人数据融合。bzxz.net
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GB/T40212-—2021
数据交换是实现公服务平台与工业机器人、外部平台间操作的基础，通过数据交换，实现工业机器人采集控制、平间数据流转等功能：主要包括：一平台与工业机器人间数据交互。基于数据模型，与工业机器人进行周期性及非周期性数据交丘，完成设备管埋、设备监控、设备运维等工作一一平分问数据交五：包括1业机器人云服务平台与数宁化车问中其他设备云服务平台、达缘计算平台、MES、ERP、PI.M等平台间的数据交..完成平台间丘.操作，实现系统联动、资源共完等功能。
d）资源服务化接门封装。资源包括工业机器人本体，数据资源、控制器、智能网关等资源，百向上层应用定义服务化接口，屏散下层技术细节，支撑业务应用对机器人资源的利用。7.6应用层
机器人应用开发若可通过公服务平台，对工业机器人进行资源服务化封装，在平台中构建工业机器人的云端数宁李牛，为业务应用提供数宁世界与物理世界的联接。用户利用平台资源及服务，实现平台业务应用。日标用广包括机器人制造商、机器人集成商、机器人便用商等：a）工业机器人云服务平台为机器人制造商提供以下服务：提供机器人健康普理、工艺性能优化等服务；公服务平台可根据机器人制造商需要.定制开发符合机器人制造商口身需要的监控、分析系统，为市场、售后、酬发等环节提供指引。b）工业机器人云服务平台为机器人集成商提供以下服务：一提供机器人远程数据监测、远程控制与参数配置等全生命周期监控服务；一可根据机器人集成商需要，提供针对机器人算法组件、物联接入套件，数据分析算法等服务。
c）1业机器人云服务平台为机器人使用商提供以下服务：根据机器人使用商需要，可提供测试与调试，预测性维护、售后管理等平台服务：根据机器人使用商需要，可基于私有公口建公服务平台，对所使用的机器人进行管控.并与数字化车问内的MES等系统集成·实晚集中管理。7.7工业机器人云服务平台安全
下业机器人云服务平台要全包括可靠性、保密性，完整性、可用性和隐程与数据保护：）可靠性是指工业机器人公服务业务在一定时间内，一定条件下无故障地执行指定功能的能力或可能性。主要包括硬件设备可靠性、软件功能可靠性和数据分析可靠性，保案性是指工业机器人云服务业务中的信息按给定要求不泄漏给非授权的个人或企业加以利b）
用的特性，即杜绝有用数据或信息泄滞给非授权个人或实休，主要包括通信保密性和信息保密性，
完整性指工业机器人云服务用户，进程或者硬件组件具有能验证所发送的信息的准确件，并且进程或硬件组件不会被以任何方式改变的特性，十要包括通信完整性、信息完整性和系统完整性。
可用性指在某个考察时间，工业机器人公服务业务能够正常运行的概率或时间占行率期望值。d)
可用性是衡量1业机器人云服务业务在投入使用后实际使用的效能。主要包括通信可用性、信息可用性和系统可用性。
隐私与数据保扩指对于工业机器人公服务用户个人隐私数据或企业拥有的敏感数据等提供保e）
护的能力。主要包括用户隐私保护和企业敏感数据保护。6
-riKacerKAca-
GB/-32399
参考文献
信息技术
云计算
参考结构
GB/T-40212—2021
中国心了信息产业发展研究院.智能制造术语解读.北京：心了1业出版社，2018工业5.联网产业联盟，工业.联网体系架构（版本2.0).2020.-iKaeerkca
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