ICS 25.040.01 CCS N 10
中华人民共和国国家标准化指导性技术文件
GB/Z40213—2021/IS0/TR18161:2013
自动化系统与集成 ，基于信息交换需求建模和软件能力建规的应用集成方法
Automation systems and integration-Applicationsintegration approachusing information exchange requirements modelling and software capability profiling
（ISO/TR18161:2013,IDT）
2021-12-01实施
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 发布 GB/Z40213—2021/ISO/TR18161:2013
目 次
前言引言 1范围 2 规范性引用文件 3术语和定义
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缩略语应用互操作性需求建模 5.1 ISO15745和ISO18435应用集成框架 5.2 ISO18435信息交换元素 5.3 信息交换需求的上下文 5.4 信息交换需求的内容 5.5 信息交换的传递 5.6 智能泵应用ADME 6智能泵应用互操作性方法 6.1 智能泵系统信息模型 6.2 使用OTD解决不明确性 6.3 使用ISO18435的应用集成为智能泵应用构建AIME和ADME
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7.1 概述 7.2 泵控制应用的AIME 7.3 泵诊断应用的AIME 7.4集成智能泵应用的ADME· 8实现应用集成的一般步骤附录A（资料性）智能泵应用建模附录B（资料性） 应用软件单元的能力建规模板附录C（资料性） 应用软件单元的能力专规，附录D（资料性） 在智能泵中应用的AIME和ADME 参考文献
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. GB/Z40213-2021/ISO/TR18161:2013
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《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。
本文件使用翻译法等同采用ISO/TR18161：2013《自动化系统与集成 基于信息交换需求建模和软件能力建规的应用集成方法》。
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。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国自动化系统与集成标准化技术委员会（SAC/TC159)归口。 本文件的起草单位是：北京机械工业自动化研究所有限公司、桐昆集团股份有限公司。 本文件主要起草人：王海丹、聂子临、黎晓东、许燕辉。
目 GB/Z40213——2021/IS0/TR18161:2013
引言
ISO16100的动机来自工业和经济环境，尤其是： a) 供应商专用解决方案的增长基础； b）用户在应用标准方面的困难； c）需要转型为模块化的系统集成工具集； d）认识到应用软件和应用该软件的专业知识是企业的资产。 ISO16100是一项国际标准，用于表示计算机可理解和人类可读的能力专规。其目标是提供一种
独立于特定系统体系结构或实现平台的方法，用于表示制造应用软件对于其在整个制造应用生命周期中作用的能力。这可以减少制造应用的用户和供应商/供应商的生产和信息管理成本。
ISO18435提供了一个统一使用行业和国际标准的框架，以集成控制、诊断、预测、能力评估和维护应用。通过使用ISO15745应用集成建模方法，可以识别关键的互操作性接口，并根据配置文件简要地记录下来。
ISO18435还提供了元素和规则来描述自动化应用的集成需求。这些元素包括将自动化应用与其他应用集成时的关键方面，以及这些关键方面之间的关系。规则包括信息交换，以支持应用内以及应用之间的互操作性。
本文件在附录A中介绍了对智能泵应用进行建模的用例。在附录B中详细描述了制造软件单元建规模板。在附录C中详细描述了制造软件单元专规。附录D中描述了基于ISO18435方法论的智能泵应用中制造软件单元之间交换的信息。
IV GB/Z40213—2021/ISO/TR18161:2013
自动化系统与集成基于信息交换需求建模和软件能力建规的应用集成方法
1范围
本文件描述了使用ISO16100和ISO18435来规定应用之间的信息交换需求的方法。该方法基于 ISO18435的应用交互矩阵元素（AIME)/应用领域矩阵元素（ADME)模板与ISO16100的制造软件单元（MSU）能力模型。
本文件还给出了一种方法示例，用于描述集成智能泵应用的互操作性要求，包括泵控制应用和泵诊断应用。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T19902.3--2006工业自动化系统与集成制造软件互操作性能力建规 第3部分：接口服务、协议及能力模板（ISO16100-3：2005，IDT）
GB/T19902.5一2011工业自动化系统与集成制造软件互操作性能力建规第5部分：基于多能力类结构进行专规匹配的方法学（ISO16100-5：2009，IDT）
GB/T27758.2-2015工业自动化系统与集成诊断、能力评估以及维护应用集成 第2部分：应用领域矩阵元素描述与定义（ISO18435-2：2012，IDT）
3术语和定义
GB/T19902.3—2006、GB/T19902.5—2011和GB/T27758.2—2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1
应用领域矩阵元素 applicationdomainmatrixelement;ADME 应用领域矩阵中的一个条目，用于组织应用之间的信息交换。 ［来源：GB/T27758.2—2015,3.2]
3.2
应用交互矩阵元素 applicationinteractionmatrixelement;AIME 应用交互矩阵中的一个条目，用于指示支持信息交换的资源能力，［来源：GB/T27758.2—2015,3.4]
3.3
应用互操作专规 applicationinteroperabilityprofileAIP 引用了一组专规的单一规范，该组专规引用了一部分自身可以是专规的基础规范。 注：专规组可以包括过程专规、信息交换专规、资源专规，以及其他应用互操作专规（AIP)。 [来源：GB/T27758.2—2015，3.5
1 GB/Z40213—2021/ISO/TR18161:2013
3.4
能力类 capability class 能力建规方法中的元素，根据软件单元在制造活动中的角色来表示该软件单元的功能与行为。例
如在能力继承结构中表示，以及在能力聚合结构中部署。
注1：当用于不同制造活动中时，制造软件单元（MSU)的作用会发生改变；然而，MSU的相应能力类在一个继承结
构中的定位是唯一的，但在一个聚合结构中可占据不同位置。 注2：本文件中，能力类模板与能力模板相同（见ISO16100-2：2003，6.3，能力模板要求）。 ［来源：GB/T19902.5—2011,3.1，有修改］
3.5
能力类结构 capability class structure;CCS 能力类的层次结构。
3.6
能力建规模板 capability profiling template 能力模板 capabilitytemplate 模板 template 制造软件能力专规的模式。 注：可被部分填充。 ［来源：GB/T19902.3—2006，3.1.14，有修改］
3.7
制造领域数据 manufacturing domain data;MDD 统一建模语言（UML)类表示的信息，包括有关制造资源、制造活动或特定制造领域内制造资源之
间交换的内容。
[来源：GB/T19902.5—2011,3.3］
3.8
制造领域模型 manufacturing domain model;MDM 制造领域的一种特殊视图，由制造领域数据及其之间的关系组成，并与该领域的应用相对应。 ［[来源：GB/T19902.5—2011,3.5］
4缩略语
下列缩略语适用于本文件。 ADID：应用领域集成图（ApplicationDomainIntegrationDiagram） ADME：应用领域矩阵元素（ApplicationDomainMatrixElement） AIF：应用集成框架（ApplicationIntegrationFramework） AIME：应用交互矩阵元素（ApplicationInteractionMatrixElement) AIP：应用互操作性专规（ApplicationInteroperabilityProfile） CCS：能力类结构（CapabilityClassStructure) IG：识别指南（IdentificationGuide） MDD：制造领域数据（ManufacturingDomainData） MDM：制造领域模型（ManufacturingDomainModel) MSU：制造软件单元（ManufacturingSoftwareUnit） OTD：开放式技术词典（OpenTechnicalDictionary） PID：比例积分微分（ProportionalIntegralDerivative)
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PLC：可编程控制器(ProgrammableLogicController) UML：统一建模语言（UnifiedModellingLanguage) VFD：变频驱动（VariableFrequencyDrive) XML：可扩展标记语言（eXtensibleMarkupLanguage）
5应用互操作性需求建模
5.1ISO15745和ISO18435应用集成框架
ISO15745-1中阐述的应用集成框架（AIF)提供了在制造应用体系结构中集成自动化和控制系统体系结构的基础。
如图1所示，集成制造应用可被建模成一系列制造过程、资源和制造资源之间信息交换的组合。制造资源还可被进一步划分为通信网络、装置、软件、设备、物料和人员等几种类型，用以支持应用所需的过程和信息交换。
需要有一组能满足一套互操作性和集成要求的制造资源来实现制造应用。集成制造应用是由一个包含一组集成制造资源的制造系统而实现的。
ISO18435-1中列举了相关利益应用领域的类别，并使用应用领域集成图（ADID)来表示。
跨度
来自ADID的域
集成制造应用
集成要求制造资源
制造过程
1. . *
制造活动
制造软件单元
制造信息交换
设备
其他资源类型
应用交互矩阵元素
图1应用集成模型
5.2ISO18435信息交换元素
ISO18435专注于应用集成，ISO16100侧重于MSU的互操作性，包括一个应用内或不同应用内的制造信息交换，ISO18435则体现了资源间的信息交换。
ISO18435-1概述了制造应用的集成要求，将重点聚焦于生产运行和维护运行领域，包括能力评估活动。
ISO18435-2提供了AIME和ADME结构及其关系的详细定义，并描述了构建AIME和ADME 的一般过程。
AIME表示由一组应用资源所提供的能力，以便与另一应用相关的另一组资源交换信息。 一组代表满足信息交换需求以支持两个应用互操作性的资源能力的AIME，包含了ADME的一个
3 GB/Z40213—2021/IS0/TR18161:2013
关键部分。图2详细说明了符合两种应用之间互操作性关系的ADME。A.1列举了描述智能泵应用的集成应用示例。通过填充足够的能力模板来获得MSU的能力专规。附录C显示了智能泵应用的能力专规示例。
集成应用程序X
集成应用程序Y
I
1.N
资源
资源
1. , *
处理
处理
信息交换
信息交换
ADME (X,Y)
AIME
M
活动
活动
图2AIME和ADME
ADME的目的是描述应用所需的互操作性和集成要求，其广义的概念是使用ISO15745-1中描述的应用互操作性专规（AIP)表示法对应用之间的信息交换进行建模。ADME支持基于AIME中识别能力的应用之间的信息交换。一整套的AIME包含一个ADME，表示实现两个应用的互操作性的信息交换需求。 5.3信息交换需求的上下文
宜使用ISO18435-1中描述的利益相关应用领域来建立信息的上下文。 制造过程被建模为一系列遵循特定顺序的活动，每项活动都与一组功能相关联。这些功能通过如
图3左侧所示的MSU的制造资源来实现。这些MSU能够实现与所执行功能相关的信息交换。
信息交换的上下文可从图3中所示的活动和能力类结构(CCS)中获取。A.2列举了智能泵应用的 CCS示例。依据ISO16100的方法论，每个能力类都有一个能力模板。附录B给出了智能泵应用能力模板的示例。