ICS 25.040.30 L 67 中华人民共和国国家标准 GB/T 40212—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 for industrial robot 2021-12-01实施 2021-05-21发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 40212—2021 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 缩略语 工业机器人云服务平台概述 6 工业机器人云服务平台分类 7工业机器人云服务平台参考体系结构 参考文献· GB/T40212—2021 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 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。 本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会（SAC/TC159）归口。 本标准起草单位：北京机械工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、北京航空航天大学、杭州电子科技大学、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、天能电池集团股份有限公司、中国科学院自动化研究所、浙江 昊杨新能源科技有限公司、河南晶能电源有限公司。 本标准主要起草人：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、王佃鹏、 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。 1 GB/T 40212—2021 工业机器人云服务平台分类及 参考体系结构 1范围 平台层和应用层） 本标准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/T11457—2006信息技术软件工程术语 GB/T12643—2013机器人与机器人装备词汇 GB/T16656.1—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/T37393—2019数字化车间 通用技术要求 3术语和定义 GB/T12643—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。 3.1 工业机器人industrialrobot 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。 注1：工业机器人包括： 一操作机，含致动器； 一控制器，含示教盒和某些通信接口（硬件和软件） 注2：包括某些集成的附加轴。 注3：改写GB/T12643—2013，定义2.9。 3.2 云服务平台 cloud serviceplatform 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/T11457—2006，定义2.73] 1 GB/T40212—2021 3.4 工业机器人云服务平台cloudserviceplatformforindustrialrobot 机器人技术与互联网技术相融合而产生，为用户提供基于互联网的工业机器人接人、监控、管理、数 据分析、控制优化等专业化服务的一种服务平台。 3.5 数据data 一种形式化的信息表达，它适合于人或计算机进行通信、解释或处理。 [GB/T16656.1—2008,定义3.2.16] 3.6 数字李生 digitaltwin 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，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。 3.7 模型 model 现实世界中过程、设备或概念的一种表示。 『GB/T11457—2006，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(EnterpriseResourcePlanning) IaaS：基础设施即服务（InfrastructureasaService） MES：制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem） OPC：OPC基金会（非盈利工业协会）OPCFoundation（anon-profitindustryassociation） UA：统一体系架构（UnifiedArchitecture） PLM：产品生命周期管理（ProductLifecycleManagement) 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。 工业机器人云服务平台根据其适用对象的不同，实现自标各有差异： 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和设备的健康管理； 一对于机器人集成商，研究工业机器人的应用创新并进行工程实施验证； 一对于机器人使用商，使现场设备易于管理、产品质量稳定并进行预测性维护。 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、移动互联网等技术，自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； 2 GB/T40212—2021 b）实现工业机器人产品设计优化：通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 产上对设备常见故障及问题进行技术优化； c） 实现工业机器人设备的健康管理：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 故障，保证客户产线的运行稳定，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： a) 通过装备应用的大数据处理分析、数据挖掘以及数据可视化展示，研究工业机器人的应用 创新； b)石 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，提出行业大数据的解决方案，并进行工程实施验证。 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： a） 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 率、利用率、故障率以及全局设备效率的统计信息，以便更加合理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间的相关性，保证产品质量的稳定； c） 预测性维护：采集设备实时运行参数，并与健康数据比对分析；对机器人进行故障分析，建立相 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/T37393一2019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 每个工业机器人与云服务平台直接建立通信连接，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 服务平台提供查询和监控功能。集成型节点主要应用于机器人集中的生产线或生产车间 6.2按云服务平台的功能分类 6.2.1监控型云服务平台 以数据监控为目的的云服务平台。数据包括工业机器人的系统数据、状态数据、运行数据及环境数 据等。 3. GB/T40212—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、维修及预防性维护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管理。 6.2.4综合型云服务平台 以监控、诊断、运维等为目的的综合性云服务平台。以工业机器人大数据为基础，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，实现工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，工业机器人云服务平台参考体系结构包括物理接入层、通信层、基础层、平台层和应用 层五个层次。 机器人集成商 机器人制造商 机器人使用商 公 应 测试与调试 健康管理服务 有 远程数据监测 层 售后管理 云 工艺性能优化 远程控制与参数配置 预测性维护 平台层 平台通用组件 机器人通用组件 资源服务化接口 云 平 计算基础设施 存储基础设施 网络基础设施 基础层 全 通信层 现场网络 广域网/局域网 企 业 物理接入层 控制系统 感知系统 驱动系统 图1 工业机器人云服务平台参考体系结构 物理接入层针对工业机器人控制器，实现控制器与云服务平台之间数据交互。 通信层通过现场网络将工业机器人接人数字化车间互联网络，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、云服务平台的互联互通 基础层提供给工业机器人使用者的服务是对所有计算基础设施的利用，包括处理器、内存、存储、网