本课程中主要介绍了本标准的项目来源、背景情况,对本标准的标准化对象,文件目的、意义,以及具体标准范围、各章节标准规范内容等进行了介绍。大致内容如下。
当前,随着制造业数字化转型步伐不断加快,工业互联网平台作为支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的载体,已越来越成为制造业领域广泛使用的应用系统。然而面对“万国牌”设备、不同类型工业互联网平台,如何实现异构协议兼容适配成为了难题。2020年11月,由全国信息技术标准化技术委员会归口、中国电子技术标准化研究院牵头顺利立项了《工业互联网平台 异构协议兼容适配要求》国家标准,提出一套工业互联网平台异构协议兼容适配框架和要求,为相关方提供借鉴和参考,从而支撑我国制造业数字化转型加速发展。截止目前,该国家标准已于2024年3月15日发布,即将正式实施。
本国家标准将工业互联网平台作为标准化对象,旨在为工业互联网平台之间,充分利用现有的、公认的协议解决兼容适配问题,以覆盖工业互联网平台的全要素和价值。
标准从工业互联网平台使用的业务场景需求分析、业务诉求分析出发,设计异构协议适配总体框架,建立了分层互联集成模型及兼容适配语义模型,定义了设备、应用、开放等几项互联总线设计以及工业要素标识解析的技术要求,规范工业互联网平台中接入接出及自检、报文、通用技术、集成数据等功能标准,给出了相关功能参考、数据模型、参考样例。主要包括:
(一)异构协议兼容适配概述及总体框架。工业互联网平台的异构协议兼容适配总体框架由平台内和平台间的异构协议兼容适配构成。平台内异构协议兼容适配组件由设备互联总线和应用互联总线构成,平台间异构协议兼容适配组件由开放互联总线构成。设备互联总线、应用互联总线和开放互联总线三条总线实现分层解耦和分层互联,各层接入的要素对象分别适配三条总线上对应的协议适配器,实现统一标准的数据传递总体框架。本部分旨在为通过业务场景分析,了解异构协议兼容适配的场景下产生的协议兼容适配问题,为其解决协议兼容适配问题提供依据。
(二)异构协议兼容适配模型,分为分层转换互联模型及兼容适配语义模型。
分层互联集成模型用于解决互联网域、IT域、OT域的跨域通讯时异构协议兼容适配的问题。分层互联集成模型中对设备互联总线设计、应用互联总线设计、开放互联总线设计以及工业要素标识解析提出具体功能要求。
兼容适配语义模型用于解决工业互联网中多源异构系统、设备间通讯的差异性问题,提升异构工业网络互通能力,推动工业装备跨协议互通。向下细分包括协议包装器、协议适配管道、消息队列及消息队列管理器和消息报文等组件,标准对模型各组件的功能要求进行了规范设计。
(三)异构协议技术要求,包括协议适配接入接出及自检要求、协议适配参数和报文格式要求、通用技术要求和集成数据标准,标准中对各协议的功能给出了具体要求,规范了平台中出现的数据、报文的格式要求。在标准的附录中,详细给出了各模型应用中涉及的信息交换、数据标识、报文和编码输入输出等实际互操作场景示例。
介绍了本国家标准的实施意义。本项国家标准规定了一套通用的异构协议适配方法,可对工业互联网平台内部及平台间信息交换、数据收集处理、指令上传下达等存在异构协议的场景进行规范。解决由于企业内部之间协同不畅,产业链上下游之间标准各异,跨领域各类生产装备与信息系统之间接口多样化,通讯协议不匹配,开发工作效率低下,可扩展性差,维护技术门槛高,通用性差等问题。本国家标准的发布,将覆盖工业互联网平台的全要素和价值,在工业互联网平台之间,充分利用现有的、公认的协议解决兼容适配问题,为工业互联网平台高质量发展提供强有力支撑,带来巨大的经济价值。