TBIAIM-企业研发制造资源共享 第7部分：服务化

Q/LB.□XXXXX-XXXX目次TOC\o"1-1"\h\t"标准文件_一级条标题,2,标准文件_附录一级条标题,2,"前言 III1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14缩略语 25资源信息属性 25.1信息属性分类 25.2静态属性 25.3过程属性 25.4传感器属性 35.5扩展组件属性 35.6方法组件属性 36资源建模方法 36.1本体建模方法 36.2语义Web服务建模方法 36.3科研成果数量和质量评估建模方法 36.4技术创新能力和创新成果评价建模方法 36.5研发投入和资源配置建模方法 47资源集成方法 47.1Web服务集成方法 47.2WCF集成方法 47.3ESB集成方法 47.4OpenAPI集成方法 58资源虚拟化 58.1虚拟化架构 58.2虚拟化流程 69资源服务化 69.1服务化架构 69.2服务发布部署流程 710服务流程 910.1仪器共享服务 910.2研发服务 1010.3制造服务 1111服务评价 1311.1评价指标 1311.2用户评价方法 1311.3平台运营商评价方法 1411.4资源应用效益评价方法 1411.5服务评价指标计算方法 14参考文献 16前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。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专利的责任。本文件由北京智能制造创新联盟提出。本文件由北京智能制造创新联盟归口。本文件起草单位：本文件主要起草人：企业研发制造资源共享第7部分：服务化范围本文件规定了研发制造资源的信息属性、建模方法、集成方法、虚拟化、服务化、服务流程和评价内容。本文件适用于指导研发制造资源在工业互联网平台上的服务化实现。规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

研发制造资源R&Dandmanufacturingresources指仪器设备等硬件资源，包括但不限于测试设备、生产设备、测量仪器、实验装置等。这些资源在研发制造活动中起到关键支持作用，能够为产品性能验证、工艺流程优化及质量控制等环节提供必要的数据和技术支撑。

物联网internetofthings指通过各种信息传感设备（如传感器、射频识别技术、摄像头、无线通信模块等），将物理世界中的物体与互联网连接起来，实现对物体的实时感知、互联、计算与智能化控制。

研发制造资源服务化service-orienteddevelopmentandmanufacturingresourcemanagement指研发制造过程中涉及的仪器、设备等硬件资源的服务化。其核心是将传统上以物理形态存在的硬件资源通过数字化和网络化手段转化为一种可按需调用的服务形式，使用户能够在无需直接持有和维护这些资源的情况下，通过远程方式灵活获取和使用。

研发制造资源虚拟化VirtualizationofR&Dandmanufacturingresources是实现服务化的关键技术之一，硬件资源虚拟化通过虚拟化技术，将物理硬件（如服务器、存储、网络设备）抽象为逻辑资源，用户无需关心底层硬件细节即可按需调用资源，从而提高资源的灵活性、可扩展性和利用率。研发制造资源服务R&Dmanufacturingresourcesservices指以科学仪器和硬件资源为核心，通过统一管理和服务化提供方式，为研发制造过程中的资源使用者提供支持的活动。其本质是将分散的、异构的科学仪器和硬件资源，经过信息化和标准化处理，转化为可按需调用的服务形式，以满足产品研发、实验测试、制造加工等环节的需求。

研发制造资源信息R&Dandmanufacturingresourceinformation指在研发和生产过程中涉及的科学仪器和生产设备的相关数据与特性描述。这些信息不仅涵盖设备的基本属性和功能特性，还包含设备在使用过程中的动态表现、扩展能力及其运行环境的适应性。科学仪器和生产设备是研发制造活动中的核心资源，其信息的准确描述对于研发制造资源服务化至关重要。缩略语下列缩略语适用于本文件DI：数字输入信号（DigitalInput）AI：模拟输入信号（AnalogInput）DO：数字输出信号（DigitalOutput）AO：模拟输出信号（AnalogOutput）IoT：物联网（InternetofThings）WCF：Windows通讯开发平台（WindowsCommunicationFoundation）ESB：企业服务总线（EnterpriseServiceBus）资源信息属性信息属性分类研发制造资源信息属性包括静态属性、过程属性、传感器属性、扩展组件属性、方法组件属性，如图1所示。研发制造资源信息属性分类静态属性静态属性是描述研发制造资源基本信息的属性，包括：——名称：资源的唯一标识名称；——类型：资源的分类，如设备、工艺、材料等；——规格参数：资源的技术规格或特定参数；——生产日期：资源的制造或生成日期；——制造商：提供或生产资源的单位。过程属性过程属性用于描述资源在使用过程中动态变化的信息，包括：——开机时间：资源的实际运行开始时间；——开机时长：资源在使用期间累计运行的时间；——故障停止时间：资源因故障停止的时间；——维护保养时间：资源进行维护或保养所需的时间。传感器属性传感器属性反映资源内部或外部环境的测量和反馈信息，包括：——传感器名称：安装在资源上的传感器设备名称；——功能：传感器的检测功能，例如温度、压力、流量等；——测量范围：传感器所能测量的参数范围；——精度：传感器测量结果的准确度；——通讯协议：传感器与外部设备之间进行数据传输时采用的协议。扩展组件属性拓展组件属性包括：DI、AI、DO、AO。方法组件属性方法组件属性描述资源在使用过程中与电力供应相关的状态和操作，包括：——上电：指资源从断电状态切换至通电状态的过程或操作；——下电：指资源从通电状态切换至断电状态的过程或操作。资源建模方法本体建模方法本体建模方法能够明确表达制造资源的属性、行为及其相互关系，实现资源语义层面的统一描述，可用于跨领域、跨平台的资源共享，构建研发制造资源知识库，支持复杂资源调度和优化。语义Web服务建模方法语义Web服务建模方法可为资源添加语义标签，明确其功能、参数和适用场景，支持动态、分布式资源调度。可应用在智能制造和工业互联网环境中，实现资源的智能匹配与自动化调用。科研成果数量和质量评估建模方法科研成果数量和质量评估建模方法用于描述研发制造资源在支持科研活动方面的贡献。通过对论文、专利、技术报告等成果的数量和质量进行建模，可以直观反映资源的科研产出能力。科研成果数量和质量评估将定量和定性相结合，可综合评价科研活动的产出水平。可用于科研机构和高校的科研资源管理与评估。技术创新能力和创新成果评价建模方法技术创新能力和创新成果评价建模方法侧重于对资源支持技术创新能力的描述。模型通过量化技术创新活动中的关键指标（如新产品开发、技术突破、市场影响力等），评估资源的创新能力和价值。技术创新能力和创新成果评价建模方法注重技术进步和产业应用效果，可指导资源优化配置。可用于企业研发部门或科研机构用于技术创新活动的资源支持分析。研发投入和资源配置建模方法研发投入和资源配置建模方法用于描述研发活动中资源的投入与分配情况，包括人力、财力、设备、时间等要素。通过构建模型，可以分析资源投入与产出的关系，优化资源配置策略。研发投入和资源配置建模方法支持对资源分配的动态调整，提高资源使用效率。可用于企业研发预算编制、项目管理和研发效率评估。资源集成方法Web服务集成方法在研发制造资源集成中，Web服务通过提供统一的服务接口，实现不同资源系统之间的数据交互与功能调用。通过Web服务，用户可以远程调用研发制造设备的操作接口，进行参数设置、任务启动和状态监控。能够实现将不同部门或地域的制造设备数据（如加工参数、故障信息）整合到一个中央数据库，为数据分析和优化提供支持。服务化呈现形式包括：——标准化服务接口：通过SOAP或REST协议，将研发制造资源封装为标准化Web服务，支持远程调用；——跨平台访问：用户可通过浏览器或其他客户端在不同操作系统上访问集成资源，实现资源的广泛适用性；——服务目录与发现：基于服务注册机制，用户能够动态发现并调用所需的服务资源，提高资源使用的灵活性和便利性。WCF集成方法在研发制造环境中，WCF可用于实现设备和系统间的高效通信和数据交互。基于WCF能够实现不同研发制造设备的集中管理，包括设备的注册、认证、远程调用和实时数据传输。服务化呈现形式包括：——多协议支持：WCF支持多种通信协议（如HTTP、TCP、NamedPipes等），用户可根据实际需求选择最优通信方式，提高通信效率；——统一的通信模型：将各类资源（包括硬件设备和软件组件）封装为WCF服务，提供跨语言、跨平台的调用能力，实现资源的高效集成；——安全服务化：通过WCF内置的安全机制（如消息加密、身份验证等），确保服务调用过程中的数据安全性和可靠性。ESB集成方法在研发制造环境中，ESB可以将不同的资源（如仪器、设备、数据系统）集成到一个高效协同的生态系统中。在大型制造企业中，ESB可实现研发系统、制造执行系统（MES）、企业资源计划系统（ERP）之间的数据同步与交换。支持多个系统间的实时协同工作，如通过ESB实现研发设计变更直接同步至生产线，缩短产品上市时间。服务化呈现形式包括：——集中式资源管理：通过企业服务总线（ESB）将分散的研发制造资源接入统一服务总线，用户可以通过总线访问所有已集成资源，实现资源的集中管理；——异构系统互联互通：ESB支持多种协议和平台之间的资源集成，实现传统设备与现代信息系统的互联互通；——动态路由与编排：用户请求可基于预设策略动态分配至最优资源，提升资源利用效率并实现负载均衡。OpenAPI集成方法通过OpenAPI，研发制造资源的服务接口可以以标准化的形式公开，从而支持其他系统方便地调用和集成这些资源。企业可基于OpenAPI搭建研发设备制造共享平台，外部合作伙伴或客户通过调用API即可访问和使用设备资源，如远程进行设备参数设置、任务提交与结果下载。服务化呈现形式包括：开放式接口标准：通过OpenAPI规范定义标准化HTTP接口，资源以JSON或XML格式返回，简化用户的集成过程；高可用性与易用性：用户可通过API快速访问封装资源，无需了解底层实现细节，提高开发效率；API网关管理：提供统一的API访问入口，支持权限控制和流量管理，实现资源的高效调用和安全访问。资源虚拟化虚拟化架构研发制造资源虚拟化架构分为研发制造虚拟资源管理层、研发制造虚拟资源池、研发制造物理资源管理层、物理资源接入层和发制造物理资源层，如图2所示。资源虚拟化架构虚拟化流程研发制造资源的虚拟化过程包括以下步骤：资源抽象，将物理资源（如仪器、设备）抽象为虚拟资源。抽象过程包括：对硬件资源的物理接口进行逻辑封装；将设备功能模块化，形成标准化的虚拟资源单元。b) 资源接入，虚拟化后的资源需要通过网络进行接入，以实现远程操作和共享。接入过程如下：将虚拟化资源注册到资源管理平台；用户通过资源管理平台调用所需资源，完成资源接入。c) 资源分发与调用，主要涉及以下环节：用户提交资源申请；平台根据用户需求分配相应资源；用户通过虚拟化接口远程调用资源，实现操作与控制。资源服务化服务化架构概述如图3所示，研发制造资源服务化架构分为五层，分别是研发制造虚拟资源层、虚拟服务抽象层、服务封装层、核心服务层和应用服务层。旨在通过虚拟化、分布式存储、并行计算、负载调度等技术，实现设备仪器和研发资源的互联共享，支持中小企业工业互联网应用的快速部署。研发制造资源服务化架构图应用服务层应用服务层是用户与系统交互的界面层，负责处理用户界面与业务逻辑之间的通信，支持用户对任务和服务的操作。主要功能包括：——任务发布：支持用户在平台上发布生产或研发任务，平台会根据任务要求分配合适的资源；——任务协同设计：提供协同设计工具，支持多用户在线协作，完成产品的联合开发与设计；——生产协同制造：为用户提供生产制造任务的协同管理，包括设备的调度与人员的协调；——产品研发：为用户提供一站式产品研发支持，涵盖从概念设计到产品交付的全过程。核心服务层核心服务层负责处理系统中的核心业务逻辑，确保关键业务流程的执行，是平台的核心组成部分。主要功能包括：——服务发现：动态搜索平台内可用的资源和服务；——服务匹配：根据用户需求，匹配最合适的服务；——服务组合：将多个服务组合为满足复杂需求的综合服务；——服务管理：对平台内服务的生命周期进行管理，包括创建、更新和销毁；——服务调度：根据任务需求和资源状态，优化调度方案，提高系统资源利用率。服务封装层服务封装层将核心服务层的业务逻辑封装为标准化、可重用的服务接口，供上层或外部系统调用。主要功能包括：——服务接口封装：封装标准化的服务接口，提供与上层的交互功能；——服务实现：具体实现核心服务的功能逻辑；——服务描述：提供服务的元数据描述，包括服务功能、性能等信息；——数据封装：将底层数据进行封装，确保数据的可用性和安全性。虚拟服务抽象层虚拟服务抽象层为研发制造资源提供了抽象化支持，使上层服务不依赖于具体的资源实现，提高系统的灵活性和可扩展性。主要功能包括：——服务实现模板：为服务的快速开发提供模板支持；——服务描述模板：定义标准化的服务描述结构，便于服务的查找与匹配；——服务操作抽象集合：对底层具体操作进行抽象，形成可重用的操作集合。研发制造虚拟资源层研发制造虚拟资源层负责虚拟化研发制造资源，通过资源的虚拟化与统一管理，为上层提供高效、灵活的计算与存储支持。主要功能包括：——虚拟制造设备：对实际制造设备进行虚拟化，支持多用户共享与并行使用；——虚拟研发设备：虚拟化研发过程中的实验设备，提供研发仿真与测试环境；——虚拟计算机：提供虚拟化计算能力，支持高性能计算需求；——虚拟数据/模型库：提供虚拟化的数据与模型存储服务，支持研发过程中对数据和模型的调用与管理。服务发布部署流程概述研发制造资源服务发布部署过程如图4所示，主要包含服务上线模块、服务存储仓库、服务订阅商店、服务交易模块、服务监控模块、服务更新模块和服务部署模块。研发制造资源服务发布与部署流程服务上线模块在服务上线模块，由服务开发者上传服务，并进行服务测试与发布。服务存储仓库服务上线后存储在服务存储仓库，等待订阅者进行服务下载部署。服务订阅商店在服务订阅商店中，服务使用方看到目前已经上线的所有服务，并可以按需订阅。服务交易模块在模型商店，服务使用方选择需要交易的服务之后，便可订阅服务。在完成订阅之后，由服务开发者为其分配下载、使用等权限。服务交易系统将订阅信息进行存储之后，并可进行服务部署，服务将自动化部署于使用方的计算集群中。服务监控模块服务监控模块，包含系统监控、应急警报、异常监控、服务性能监控。服务部署之后，会接入到服务监控模块中进行服务运行时监测。服务更新模块开发者提交更新之后的服务后，先将原版本进行保存，然后将系统服务进行更新后，再将服务进行模型测试发布流程进入服务存储仓库。服务使用方可以通过服务存储仓库中已经迭代的服务进行更新。服务部署模块服务部署模块中管理已经部署好的研发制造服务。服务流程仪器共享服务概述仪器共享服务旨在通过统一的共享平台，实现高效、规范的仪器设备共享管理。平台为用户提供从注册登录到仪器使用反馈的全流程服务，确保仪器资源的合理利用和用户体验的优化。通过提供便捷的仪器查询、精准的预约管理以及完善的使用和反馈机制，平台致力于促进仪器资源共享、提升科研和生产效率。服务流程仪器共享服务包括从用户注册登录到仪器使用反馈的全过程，如图5所示。服务流程包括：用户注册与登录：注册账号：用户需在仪器共享平台上注册账号，填写必要的个人或单位信息。注册完成后，系统分配用户唯一标识；账号登录：用户使用注册账号和密码登录平台，进入仪器共享管理界面。仪器查询与选择：仪器信息浏览：用户登录后，可浏览共享仪器的详细信息，包括型号、性能参数、所在地等。平台支持按关键词搜索、分类筛选等方式快速查找所需仪器；仪器使用需求提交：用户根据需求选择目标仪器，并查看其预约状态和可用时间段。仪器预约与审核：预约申请：用户在平台上提交仪器预约申请，填写使用目的、预计使用时间等信息；预约审核：平台管理员对申请进行审核。审核通过后，系统发送预约成功通知及相关确认信息；审核未通过时，系统说明原因并指导用户重新申请或更换仪器。仪器使用与管理：使用确认与登记：用户按预约时间到达仪器所在地，与仪器管理员进行交接确认，完成使用登记并签署相关协议；仪器操作与管理：用户在管理员指导下，按照规定操作仪器，确保仪器正常使用。使用完成后，用户将仪器归还并进行归还登记。使用反馈与评价：服务评价：用户在使用结束后，对仪器的性能、操作便捷性、管理员服务等方面进行评价；反馈与优化：平台定期收集用户反馈，分析改进意见，不断优化仪器共享服务流程。费用结算与技术支持：费用结算：对于收费仪器，平台根据用户使用时间和收费标准生成费用清单。用户可通过在线支付或其他支付方式完成费用结算；技术支持与仪器维护：平台提供全天候技术支持，用户在使用过程中遇到问题，可联系技术支持团队。管理员定期对仪器进行维护和保养，确保仪器的长期稳定运行。仪器共享服务流程图研发服务概述研发服务旨在为科研人员和企业提供高效、便捷的云端研发环境支持，通过全生命周期管理，确保研发服务的高效交付。该服务覆盖从需求提出到成果交付的各个环节，通过平台化管理实现资源共享、研发环境自动化配置，以及服务的动态监控与反馈优化。服务流程研发服务是为科研人员和企业提供高效云端研发环境的关键步骤，涵盖从需求提出到服务交付的全生命周期管理，如图6所示。服务流程包括：服务需求注册与登录：用户注册与登录：用户需在研发服务平台上注册账号，填写个人或企业信息，并设置访问权限。注册完成后，可通过账号密码登录；信息完善与权限分配：登录后，用户需完善服务需求信息，如研究领域、所需资源类型、开发环境配置等。平台管理员根据用户需求进行权限分配，确保资源的安全与合规性。服务选择与配置：服务产品选择：用户根据自身需求，选择合适的云端研发服务产品，包括仿真工具、算法库、研发工具链等。平台支持搜索、分类筛选和推荐功能；环境配置与资源分配：用户可根据任务需求自定义研发环境，包括计算资源（CPU、GPU）、存储资源和网络带宽等。平台根据用户选择，自动分配最佳资源组合。服务申请与审核：服务申请提交：用户填写服务申请表，包括项目背景、研发目标、预计资源使用时间等信息，并提交审核；服务审核与通知：平台管理员对申请进行审核，确认申请内容的合规性与可行性。审核通过后，系统将通知用户并生成服务协议；若审核不通过，平台将说明原因并提供修改建议。研发服务使用：云端环境启用：用户通过平台访问已配置的云端研发环境，开始在线研发活动。平台提供实时监控，确保服务的高效运行；服务日志记录：平台自动记录用户使用日志，包括资源使用情况、任务执行情况及异常事件等，为后续评估与优化提供数据支持。成果交付与评价：研发成果交付：用户完成研发任务后，可通过平台下载研发成果，并对成果进行校验与归档；用户评价与反馈：用户对研发服务进行综合评价，包括平台性能、服务便捷性、技术支持等。平台根据用户反馈，优化服务流程与产品性能。服务结算与维护：费用结算：对于有偿服务，平台根据用户资源使用情况生成费用清单，并通知用户结算。支持多种支付方式，如在线支付、银行转账等；服务维护与支持：平台提供持续技术支持，确保研发环境的稳定运行。管理员需定期维护研发工具与资源库，保障其高效可靠。研发服务流程图制造服务概述制造服务旨在通过数字化平台的支持，实现生产全过程的高效管理和产品质量的持续提升。平台覆盖从生产计划制定到成品交付的全生命周期管理，确保生产资源的合理分配与优化使用。通过实时监控与智能化管理，制造服务能够有效应对生产中的各种挑战，提升制造效率，优化用户体验。服务流程制造服务涵盖从生产计划到产品交付的全生命周期管理，如图7所示。服务流程包括：生产需求登录与计划制定：用户登录与需求提交：用户通过制造服务平台登录并提交生产需求，包括生产批次、产品类型、工艺流程等信息；生产计划制定：平台根据用户需求及现有资源情况，自动生成生产计划，涵盖生产任务分配、资源调度及时间安排。资源配置与任务分配：设备与人员配置：根据生产计划，平台分配合适的生产设备与操作人员，确保生产资源的最佳利用；任务分配与工序管理：平台将生产任务细化至具体工序，并通过任务管理模块将任务分配给相关操作人员。生产过程管理：生产监控与质量控制：平台实时监控生产过程中的设备状态、工艺参数及产品质量。对于关键环节，系统自动触发质量检查，确保产品符合设计标准；异常处理与优化建议：若生产过程中出现异常（如设备故障或工艺偏差），系统自动预警，并提供处理建议。平台基于历史数据分析，为用户提供流程优化方案。产品交付与反馈：成品交付：产品完成生产后，进行最终检验，检验合格的产品进入交付流程，并生成出库单据；用户反馈与改进：客户收到产品后，可通过平台提交反馈，包括产品质量、交付时效及服务体验等。平台根据用户反馈，不断优化生产流程与服务内容。成本结算与后续服务：成本核算与结算：平台根据生产过程中资源使用情况，自动生成成本核算报告，并完成费用结算；设备维护与技术支持：平台提供设备维护计划及技术支持，确保生产设备的长期稳定运行。同时为用户提供生产技术指导及升级服务。制造服务流程图服务评价评价指标研发制造资源服务的评价指标包括服务时间、服务成本、服务质量、服务知识、服务环境、服务可靠性、服务容错性和综合满意度，如图8所示。研发制造资源服务评价指标用户评价方法用户评价是由用户根据其使用资源服务后的体验对资源服务进行评价。用户评价方法包括：——需要在平台上建立评价功能，方便用户评价；——需要提供资源服务评价指标，引导用户对资源服务做出规范化的评价，以便对评价结果进行统计分析；——需要对用户评价全过程进行监控、统计和分析，防止投机取巧