ICS 35.240.50 CCSL67
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T42130—2022
智能制造 工业大数据系统功能要求 Intelligent manufacturingIndustrial big data system functional requirement
2022-12-30发布
2023-07-01实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T42130——2022
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 5 工业大数据系统功能框架 6 功能要求
3
6.1 数据收集模块 6.2 实时计算模块 6.3 数据存储模块 6.4 数据处理模块 6.5 数据分析建模模块 6.6 数据显示模块 6.7 模型管理模块 6.8 知识管理模块 6.9 数据服务模块 6.10 数据治理模块· 6.11 运维管理模块. 参考文献
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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。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出并归口。 本文件起草单位：中国电子技术标准化研究院、中国人民大学、阿里云计算有限公司、清华大学、美
林数据技术股份有限公司、联想（北京)有限公司、浪潮软件科技有限公司、南京擎天科技有限公司、浪潮云信息技术股份公司、浪潮电子信息产业股份有限公司、中电长城网际系统应用有限公司、北京数码大方科技股份有限公司、星环信息科技（上海）股份有限公司、中冶赛迪工程技术股份有限公司、石化盈科信息技术有限责任公司、中国科学院沈阳自动化研究所、北京工业大学、西安电子科技大学、北京邮电大学、江苏赛西科技发展有限公司、深圳赛西信息技术有限公司、海澜智云科技有限公司、北京能科瑞元数字技术有限公司、徐州徐工挖掘机械有限公司。
本文件主要起草人：张群、尹卓、杜小勇、王建民、王晨、朱松、占怀曼、于辰涛、余笑寒、程宏斌、李晓燕、 李瑛、吴炎、仇卫文、王功明、黄先芝、沈玉龙、张星星、邓乔、周钢、杨辉华、朱道云、王为中、曹幼林、杨洪山、 肖学文、张勇、徐国平、张振明、祖军、阴向阳、韩红桂、洋、华超杰、杨天吉、郑泽宇、方亚东、袁海飞。 GB/T42130—2022
智能制造 工业大数据系统功能要求
1范围
本文件提出了工业大数据系统功能框架，规定了工业大数据系统功能要求。 本文件适用于工业大数据系统的设计、开发、测试和应用。
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/T1988信息技术信息交换用七位编码字符集 GB/T13000信息技术通用多八位编码字符集(UCS) GB18030信息技术中文编码字符集 GB/T38673—2020 信息技术大数据 大数据系统基本要求
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
工业大数据industrialbigdata 在工业活动过程中产生的具有体量巨大、来源多样、生成极快、多变等特征并且难以用传统数据体
系结构有效处理的包含大量数据集的数据。
注：一般分成三类，即企业信息化数据、工业物联网数据，以及外部跨界数据。其中，企业信息化和工业物联网中机
器产生的海量时间序列数据是工业数据规模变大的主要来源。 ［来源：GB/T41778—2022,3.21]
3.2
工业大数据系统industrialbigdatasystem 对工业大数据进行处理和应用的系统。
缩略语
4
下列缩略语适用于本文件。 APP：应用软件（applicationsoftware） BOM：物料清单(billofmaterial) CRM：客户关系管理(customerrelationshipmanagement) ERP：企业资源计划（enterpriseresourceplanning） FMECA：故障模式、影响和危害性分析（failuremode，effectsandcriticalityanalysis） FTP：文件传输协议（filetransferprotocol)
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JDBCJava数据库连接(javadatabaseconnectivity） JSON：JavaScript对象简谱(javaScriptobjectnotation） MES：制造执行系统（manufacturingexecutionsystem） ODBC：开放数据库连接（opendatabaseconnectivity） OLAP：联机分析处理（onlineanalyticalprocessing） PLM：产品生存周期管理（productlifecyclemanagement) SCM：供应链管理（supplychainmanagement) SCP：安全复制协议（securecopyprotocol) SNMP：简单网络管理协议（simplenetworkmanagementprotocol) SSH：安全外壳协议（secureshellprotocol)
5工业大数据系统功能框架
工业大数据系统从功能分为数据收集模块、实时计算模块、数据存储模块、数据处理模块、数据分析建模模块、数据显示模块、模型管理模块、知识管理模块、数据服务模块、数据治理模块和运维管理模块等11个模块，见图1。
数据应用
数字化设计、智能化生产、网络化协同、智能化服务、个性化定制等
数据治理模块
运维管理模块
数据服务模块
数据标准管理
元数据管理
数据分析建模 数据显示
模型管理模块
知识管理模块
模块
模块
数据生存周期
资源管 系统管理
管理
数据处理模块
理
数据资源目录
管理
实时计算模块
数据存储模块
数据质量管理
数据安全管理
数据收集模块
数据源
产品数据、工业物联设备数据、生产经营及外部互联网数据等
图1工业大数据系统功能框架
工业大数据系统中各模块功能如下： a) 数据收集模块：具有对不同来源的工业数据进行收集的功能；
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b): 实时计算模块：具有对来自工业产品、工业物联设备、生产经营及外部互联网等数据源的实时
数据的格式转换、时频变换和聚合计算等处理功能；
c) 数据存储模块：具有对各类型工业数据以不同方式进行存储的功能； d) 数据处理模块：具有对来自工业设备、供应链上下游厂商和企业内部数据系统等数据源的抽
取、批量格式转换和数据整合分类等处理功能；
e） 数据分析建模模块：具有数据分析和流数据分析等不同模式的工业数据分析功能： f) 数据显示模块：具有分析结果的显示功能，以及工业模型的三维显示功能等； g) 模型管理模块：具有对数据分析模型、物理设备/生产线/生产车间/整体生产广及产品运维模
型等模型进行管理的功能； h) 知识管理模块：具有对故障树、FMECA、规则集和知识图谱等工业知识数据进行管理的功能； i) 数据服务模块：具有对数据和分析结果访问的功能； j) 数据治理模块：具有工业数据标准管理、元数据管理、数据生存周期管理、数据资源目录管理、
数据质量管理和数据安全管理等数据治理功能； k）运维管理模块：具有对工业大数据系统进行资源管理和系统管理的功能。
6功能要求
6.1 数据收集模块
数据收集模块功能要求如下： a） 应具有结构化数据收集功能，包括但不限于BOM数据、计划数据和生产数据等； b) 应具有高频时序数据收集功能，包括但不限于工业APP、接入终端、安全防护设备和工业应用
系统等所产生的数据； c) 应具有实时数据自动导入功能，包括但不限于本地导入和远程导入等； d) 应具有工业数据库实时/准实时收集功能； e) 应具有工业数据批量和增量收集功能； f) 应具有对数据收集和获取过程的跟踪功能和记录功能； g) 应具有对数据收集任务执行状态、执行结果和异常信息的日志记录功能； h) 应具有基于数据收集任务的监控功能； i) 应具有通过多种协议对数据进行收集的功能，包括但不限于Syslog、SNMP、JDBC、Netflow、
SSH、FTP和SCP等协议； j) 宜具有对不同应用和设备所产生的不同格式的日志数据进行统一格式处理功能； k) 宜具有远程自动收集数据模式。
6.2 2实时计算模块
数据实时计算模块功能要求如下： a) 应具有工业设备/传感器数据的实时时序数据接人功能； b) 应具有接人时序数据库、日志、MES系统、PLM和ERP等系统数据的功能； c) 应具有数据计算弹性扩展能力，使用一种或多种分布式流数据计算框架； d) 应具有用于数据实时计算的工业增强算法，包括但不限于幅度滤波、数值变化订阅、开关量取
反、进制转换、线性滤波和一阶滞后滤波等算法；
e) 应具有控制计算频率，过滤异常设备数据报点的功能，对数据计算进行流量控制； f) 应具有设备日志及其他文本型文件收集功能，包括处理GB/T1988、GB/T13000和GB18030
等编码字符集；
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g) 宜具有计算数据转发到本地私有云、公有云和常见工业软件系统的功能； h）宜具有对实时计算所得到的本地数据缓存进行设置和管理的功能； i) 宜具有针对多路实时数据的时戳截对准功能，根据网络时间设置、网络时延度量和时区设定等参
数对乱序数据和多路数据进行时间对准；
j) 宜具有一种或多种程序语言的插件开发和调用机制； k) 宜具有对实时数据处理任务显示编排以及任务执行并行调度的功能： 1) 宜具有实时数据计算引擎进行系统升级、算法调优和编排以及协议转换的功能。
6.3数据存储模块
数据存储模块功能要求如下： a） 应具有针对时序数据库等工业实时数据的存储功能； b) 应具有针对关系数据库等结构化数据的存储功能； c) 应具有对涉密数据和非涉密数据进行分区存储功能； d) 应具有对不同类型数据进行分区存储功能； e) 应具有对各类型数据进行存储扩容功能； f) 应具有对各类型数据进行检索及查询功能； g) 宜具有数据压缩与解压缩功能； h) 宜具有多副本存储功能； i) 宜具有根据数据活跃度和应用价值确定存储方式的能力； j) 宜同时具有本地存储及云存储功能。
6.4数据处理模块
数据处理模块功能要求如下： a）应具有与常见工业数据库系统和业务系统进行连接的功能，使用ODBC、JDBC和JSON等方
式访问系统数据； b) 应具有批处理计算功能； c) 应具有对不一致数据、脏数据和穴余数据的清洗、去噪和过滤的功能； d) 应具有数据表二次加工，进行数据聚合、多表关联和建表的功能； e) 应具有数据的定期同步、批量同步和增量同步等功能； f) 应具有对ERP、CRM、MES、PLM和SCM等工业软件系统的数据提取功能： g) 宜具有对数据处理任务显示的编排以及任务执行并行调度的功能； h) 宜具有对多种编程语言和脚本语言进行数据处理的功能； D 宜具有用于数据图形化的数据流程编排功能，包括数据拆分、数据归并、格式转换、条件判断和
多表关联等。
6.5数据分析建模模块
数据分析建模模块功能要求如下所述。 a）应具有基于多源异构数据的跨域关联分析功能。 b）具有以下数据统计功能：
1）应具有基本数值统计功能，如最大值、最小值、求和及总数等统计量； 2） 应具有数据集中趋势统计功能，如平均数、中位数和众数等统计量； 3） 宜具有数据离散程度统计功能，如极差、方差和标准差等统计量； 4） 宜具有随机变量关系的统计功能，如协方差和相关系数等统计量。
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c）具有以下缓存数据分析功能：
1）应具有结构化查询语言的功能； 2）应具有分布式计算或并行计算等计算框架； 3） 宜具有对海量工作任务的切分和分布式调度的功能。
d）“具有以下流数据分析功能：
1） 应具有按时间切片进行批量处理的功能； 2) 应具有基于事件触发或者采样的流式处理功能； 3） 宜具有实时流上的数据统计功能； 4） 宜具有流数据的排序功能； 5） 宜具有关联处理多个数据流的功能。 宜具有以下联机分析功能： 1) 通过结构化查询语言对数据进行分布式的联机分析，如OLAP等； 2） 通过结构化查询语言对数据进行即席查询； 3） 利用显示中间件对数据分析结果进行显示； 4) 在分析过程中定义计算公式和参数配置； 5） 在分析过程中自动保存和回退； 6） 在分析过程中对分析结果的保存和发布。
e)
f 宜具有可扩展的统计分析算法库。 g) 宜具有针对专用业务模型的扩展与算法开发功能。 h) 宜具有以下机器学习和深度学习功能：
1) 具有数据集管理功能，包括训练集管理、验证集管理和测试集管理等； 2）具有机器学习和深度学习模型导人和导出功能； 3） 具有机器学习和深度学习算法。
i) 宜具有以下自然语言处理功能：
1): 具有对文本的数据标注功能； 2） 具有语法分析和语义分析算法功能； 3） 具有语法分析和语义分析等模型的导人和导出功能； 4） 具有集成第三方提供的语法分析和语义分析算法的功能。
j) 宜具有数据标签、画像分析功能。 k) 宜具有可扩展的数据挖掘算法库。 1) 宜具有开发专用业务模型所需要的机器学习和深度学习框架。 m) 应具有模型评估及相关管理功能，如回归评估、回归交叉验证、模型输出、模型读取和模型导
人等。 n) 宜具有流程控制节点，如子流程和多分支等，增加建模过程的灵活性。 o） 宜具有流程运行管控功能，如显示流程运行基本情况、洞察流程节点等。 p) 宜具有针对节点设置断点缓存功能，为用户进行节点调试提供支撑。 q ·应具有流程参数和环境参数的配置功能，便于流程执行动态控制。
6.6数据显示模块
数据显示模块功能要求如下：
应具有多种显示模板的集成功能，满足会议展览、业务监控、风险预警和设备状态分析等业务
a
场景的显示需求； b) 应具有绘制常规图表的功能，并能够对图表控件进行扩展，包括但不限于表格类、趋势类、分布
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