智能工厂工业软件互联互通接口规范

1T/GXDSL211—2025智能工厂工业软件互联互通接口规范随着第四次工业革命的深入推进，智能制造已成为全球制造业转型升级的核心方向。智能工厂作为智能制造的重要载体，其高效运行依赖于各类工业软件系统（如制造执行系统MES、企业资源计划ERP、产品生命周期管理PLM、供应链管理SCM、设备管理系统等）的深度协同与数据融合。然而，当前工业软件市场存在标准不一、接口封闭、数据孤岛等问题，导致系统间集成复杂度高、实施周期长、运维成本大，严重制约了智能工厂整体效能的提升。为推动智能工厂内异构工业软件系统的无缝对接与高效协作，降低系统集成难度与成本，促进工业知识沉淀与数据价值挖掘，亟需制定统一的工业软件互联互通接口规范。本规范立足于我国制造业数字化、网络化、智能化发展需求，借鉴国际先进经验，对智能工厂内主流工业软件系统间的数据交换接口协议、数据格式、安全机制及服务调用等方面进行标准化定义，旨在为企业、软件供应商及系统集成商提供权威、开放的技术指导，加速智能工厂生态体系的构建与成熟。本规范由广西产学研科学研究院联合行业领军企业、软件开发商及科研机构共同研制。2范围本规范规定了智能工厂内各类工业软件系统之间为实现互联互通所需遵循的接口技术要求，包括通信协议、数据语义、接口服务、安全控制及性能指标等。本规范适用于智能工厂中制造执行系统（MES）、企业资源计划系统（ERP）、产品生命周期管理系统（PLM）、仓库管理系统（WMS）、设备管理系统（EAM）、能源管理系统（EMS）、质量管理系统（QMS）等主流工业软件之间的数据交互与业务协同。工业软件开发商、系统集成商、制造企业在进行相关系统的设计、开发、部署、集成及运维时，可依据本规范实施。3规范性引用文件下列文件对于本规范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规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。GB/T33863.1-2017智能制造工业软件互联互通第1部分：总则GB/T37729-2019信息技术工业应用制造执行系统（MES）功能架构GB/T18757-2008工业自动化系统与集成企业参考体系结构与方法论（相关建模参考）GB/T36478.2-2019物联网信息交换和共享第2部分：数据格式GB/T22239-2019信息安全技术网络安全等级保护基本要求IEC62264-1:2013企业控制系统集成第1部分：模型和术语（国际电工委员会标准参考）OPCUAPart1-12:统一架构（OPCFoundation,2020版，作为通信协议实现的重要参考）《国家智能制造标准体系建设指南》（2021年版，工业和信息化部等四部委）2T/GXDSL211—20254术语和定义智能工厂：指基于新一代信息技术，深度融合先进制造技术，实现制造过程各环节全面感知、实时分析、自主决策与精准执行的现代化工厂。工业软件互联互通：指不同品牌、不同功能、不同技术架构的工业软件系统之间，能够按照预定的协议和规范，进行数据交换、信息共享和业务协同的能力。接口规范：指对系统间交互的通信方式、数据格式、服务定义、安全要求等方面所作的统一技术约应用编程接口：指软件系统提供给外部其他系统或组件进行调用以访问其功能或数据的一组明确定义的规则和协议。主数据：指在企业范围内跨业务、跨系统重复使用的高价值、高共享度的基础性数据实体，如物料、设备、人员、客户、供应商等。业务事件：指在制造运营过程中发生的、具有业务意义的状态变化或活动，如工单下达、工序报工、设备故障、质量异常等，需要触发相关系统进行响应或记录。语义互操作：指交互双方不仅能交换数据，还能无歧义地理解所交换数据的含义，并基于此理解进行正确的处理。5总体原则与架构工业软件互联互通应遵循开放性、松耦合、标准化、安全性及可扩展性的总体原则。系统间应采用基于服务的架构思想，通过定义清晰、标准化的API接口进行交互，降低系统间的直接依赖。互联互通架构应支持分层解耦，包括数据资源层、接口服务层、业务应用层和用户交互层。数据资源层定义核心数据模型与主数据管理规范；接口服务层提供标准化的数据交换与功能服务接口；业务应用层实现具体的业务逻辑；用户交互层提供人机界面。交互模式应支持请求/响应、发布/订阅及事件驱动等多种模式，以适应不同业务场景。所有接口的设计应确保向后兼容，并支持版本管理。6通用技术要求在通信协议方面，为适应复杂工业环境，接口应支持基于TCP/IP协议栈的多种主流应用层协议。对于要求高可靠、强实时的关键数据交互（如生产指令下发、实时状态上报），推荐采用OPCUA（统一架构）协议，其内建的信息模型框架和跨平台特性有利于实现语义级互操作，通信端口建议采用4840（OPCUATCP）。对于面向业务协同、资源管理的常规数据交换（如工单同步、库存查询），应采用基于HTTP/1.1或HTTP/2的RESTfulAPI，使用HTTPS确保传输安全，默认端口为443。对于大量、异步的业务事件通知（如设备状态变化、报警信息），推荐采用MQTT3.1.1或5.0协议，其轻量级和发布/订阅模式适合物联网场景，端口通常为1883（非加密）或8883（TLS加密）。系统应支持协议适配与转换能力。在数据格式与编码方面，所有通过接口交换的数据载荷应采用统一格式。结构化数据应优先采用JSON格式，编码为UTF-8。JSON数据结构应遵循本规范定义的公共信息模型。对于包含大量重复结构T/GXDSL211—20253化数据或对性能有极端要求的场景，可考虑使用ProtocolBuffers或ApacheAvro等二进制序列化格式。文件类数据（如工艺图纸、NC代码）的传输，应在接口消息中通过引用文件唯一标识符和下载URL的方式处理。时间信息统一采用ISO8601扩展格式，例如“2023-10-27T14:30:00.123+08:00”，时区信息必须包含。数值单位应采用国际单位制（SI），并在接口文档中明确说明。在接口安全方面，所有外部可访问的API必须进行身份认证与授权。推荐采用基于令牌（如JWT）的OAuth2.0客户端凭证模式进行服务间认证。API调用应实施基于角色的访问控制，对数据资源的增、删、改、查操作进行精细化的权限管理。所有网络通信必须启用TLS1.2或更高版本进行加密。应建立API调用频率限制和流量控制机制，防止恶意访问与过载，例如单客户端每分钟请求数不超过600次。关键接口的调用必须记录完整的审计日志，包括时间戳、调用者身份、请求内容、响应状态等，日志保存时间不少于180天。7核心数据模型与接口服务定义为实现语义互操作，必须对智能工厂内跨系统交互的核心业务对象进行统一定义，形成公共信息模型。该模型应覆盖制造运营的核心领域，包括资源（设备、人员、工装）、物料（原材料、半成品、成品）、生产（工单、工艺路线、工序）、质量（检验标准、检验结果、不合格品处理）、库存（仓库、库位、库存状态）等。模型定义可参考IEC62264（企业控制系统集成）标准的概念，并结合国内行业实践进行扩展。基于公共信息模型，需定义一系列标准化的接口服务。这些服务按功能域组织，主要包括：主数据同步服务，用于在各系统间同步物料、设备、人员等主数据的新增、更新、失效状态。主数据应由权威源系统（如ERP或PLM）负责发布，其他系统订阅并同步。典型接口如POST/api/v1/master-data/materials用于发布物料信息。生产订单管理服务，实现ERP与MES之间关于生产订单（工单）的下达、变更、暂停、关闭等状态的同步。例如，ERP可通过PUT/api/v1/production-orders/{orderId}/status接口通知MES工单状态变更为“已下达”。生产执行反馈服务，用于MES向ERP或上层系统反馈生产实绩，包/api/v1/production-performance/confirmations接口上报工序完成确认。库存管理服务，用于WMS与ERP、MES之间同步物料的入库、出库、移库、盘点结果及实时库存水平。例如，WMS通过POST/api/v1/inventory/transactions接口通知一次出库事务。设备状态与管理服务，用于设备监控系统或EAM与MES等系统共享设备实时状态（运行、停机、故障）、报警信息、维修工单及设备绩效指标（OEE）。质量数据交换服务，用于QMS与MES、ERP之间传递检验计划、检验请求、检验结果（包括缺陷数据）及质量放行决策。事件通知服务，提供标准化的业务事件发布与订阅机制，允许系统发布事件（如“工单完工”、“设备故障”），其他关心该事件的系统可订阅并接收通知。每个接口服务都应有明确的API端点定义、请求/响应消息格式、HTTP方法、状态码、可能的错误码及业务规则说明。数据交换应支持增量同步和全量同步两种模式。8性能、可靠性及监控要求接口性能直接影响系统协同效率。在常规网络条件下（局域网延迟<1ms），关键业务接口（如工单状态同步）的端到端响应时间（从发送请求到收到完整响应）应小于500毫秒。查询类接口的响应时间应小于2秒。接口服务的可用性应不低于99.5%。系统应具备重试机制以应对临时性网络故障，对于T/GXDSL211—20254幂等操作（如状态更新），重试次数可设为3次，间隔采用指数退避策略。接口服务应提供健康检查端点（如GET/health），供监控系统定期探测。应建立接口运行监控体系，对接口调用量、响应时间、错误率等关键指标进行实时采集与可视化。设置告警阈值，当错误率超过1%或平均响应时间超过设定阈值的2倍时，应及时发出告警。9符合性测试与实施指南为确保工业软件产品符合本规范，应建立符合性测试体系。测试内容包括协议一致性测试、接口功能测试、数据格式符合性测试、安全机制测试及性能基准测试。软件供应商可提供通过第三方测试机构或自测获得的符合性测试报告。制造企业在进行软件选型或系统集成项目招标时，可将符合本规范并通过相应测试作为技术评估依据。在实施集成项目时，建议遵循以下步骤：首先进行业务场景梳理与接口需求分析，明确各系统间的数据流向与交互场景。然后进行公共信息模型的适配与映射，将各系统的私有数据模型与本规范定义的公共模型建立映射关系。