国标解读（六） | 智能制造核心标准《智能制造应用互联第1部分：集成技术要求》——融通互联引擎模型参考

2023-06-20 16:08

智能制造核心国家标准GB/T 42405.1-2023《智能制造应用互联第1部分：集成技术要求》目前已正式发布。

该标准解决了智能制造、工业互联场景中的万国语言互翻译的问题，构建一个多源异构系统的“同声翻译平台”，助力企业实现全面的智能制造。

接下来，继续分享融通互联引擎模型参考:

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融通互联引擎模型参考

概述

融通互联引擎模型综合应用消息队列、消息流引擎、协议包装器、包装器注册管理、面向服务架构（SOA）等技术融合实现的总线引擎，采用异步消息传输机制，使得信息交换的两端实现解耦，实现松耦合的系统集成，解决了智能制造、工业互联网场景面临的万国语言互联问题。

数据源系统

数据源系统是在工业互联场景中提供数据或者向其它系统索取数据的IT系统、OT系统和物理设备等，是产生数据交换的发起方或者接收方。

协议包装器

3.1 协议包装器描述

协议包装器由“管理壳”与“协议适配器”组合而成，是一种特殊的信息交换数据定义，包装器用于实现不同格式、不同协议信息标准化的统一，使复杂多源的信息结构，能够通过标准程序完成解析读取，执行统一的计算逻辑，把不同请求的消息服务包装成统一消息体。

▲ 协议包装器装配结构

3.2 数据源系统协议适配接口

数据源系统对外提供的协议接口，包括MQ、MQTT、Web Service、Rest API、特殊的RFC等协议，系统间或者设备需要对外交换信息，应提供一种连接的协议接口，接口协议分为公有或私有两种形式，而私有形式即软件内部自定义，私有协议应提供相应的连接说明和接口规范。

3.3 信息管理壳

信息管理壳是对源系统协议接口的标准化封装和申明，通过信息本体的认知、信息来源、信息格式、信息交换支撑的协议、信息内容、信息的路径选择地址等抽象化的数字资产描述定义模型。

▲ 管理壳信息模型内部结构

公开服务

通过协议包装器的封装以后，对外提供标准服务（注：由应用系统提供的带有业务功能的接口，通过应用服务总线、开放服务总线发布供其他三方应用系统调用的接口），标准服务是由融通互联总线对外公开的服务接口，通过包装器的注册管理实现，对外进行发布。

消息队列及消息队列管理器

消息队列是每个数据源系统实现信息交换的缓冲区，用于处理来自不同服务请求协议的相关数据调用，把接收到的报文、处理后的报文根据包装器的相关规则放入消息队列。

消息队列管理器是消息队列的管理组件，主要用于对实例化的消息队列进行监管，当队列达到一定长度或队列异常情况（数据调度异常、数据丢失等）发生时，可通过队列管理器进行数据调度异常修复或数据重传请求，并执行调度实例创建新的队列或收回不使用的队列资源，满足突发情况下非可控数据并发消息的使用。

消息报文

源系统与目标系统间进行请求响应时提供的数据，经过包装器封装后形成的以XML或JSON表达的数据集合（将相关的物理设备和信息系统的特征参数赋值给包装器的资产ID、包装器ID、模型属性），这类数据集合带有统一的报文格式，报文通过消息队列进行流转。

消息流管道

7.1 消息流

通过采用协议适配单元、计算节点单元、入站队列单元、出站队列单元，并将各功能单元依次连接，根据业务需求，采用消息流可视化编排工具进行开发，首先将特征参数或功能参数等数据进行采集与融合，并通过相应协议接口将其映射至相应功能单元，具体为：规定消息流中各功能单元的操作逻辑，包括路由计算、协议适配、格式转换等，并记录各功能单元执行操作逻辑产生日志数据，消息流实现应有以下功能：

a)创建并执行消息流中节点的运算处理逻辑；

b)实现总线两端应用系统的信息交换通道；

c)根据协议包装器定义的行为信息，读取信息装配实例数据；

d)消息流中每个节点的执行操作逻辑（路由计算、协议适配、格式转换等）完成消息体的计算、传递；

e)记录消息体执行操作逻辑（路由计算、协议适配、格式转换等）产生日志数据。

▲ 消息流处理管道构建策略

7.2 消息流引擎

消息流引擎应有以下功能：

a)按照消息流定义的逻辑顺序，对消息报文进行传输处理；

b)实现对报文数据实时地操作和处理；

c)根据业务需求进行计算分析；

d)保存上述数据的分析与处理结果，记录日志；

e)分发至所需的功能单元，最后消息流按所属功能单元进行规则化传输。

包装器注册管理器

8.1 注册管理器描述

协议包装器的定义由接口、协议适配器和管理壳模型的组合而成，通过包装器注册管理器实现注册，预先定义接口协议类型、接口参数、接口数据模型、数据发布方式（请求响应、发布订阅、推送等）、路由通道模板、数据格式转换策略、安全鉴权机制，并生成协议包装器的唯一标识ID,作为公开服务的服务标识后缀，协议包装器的注册定义的参数在消息流引擎启动时进行初始化常驻内存，消息报文经过消息流管道时，对消息体的内容进行解析，并与注册的数据信息进行匹配计算获得报文的路由信息，从而将动态的路由的报文传输至目的地。

协议包装器模型的生成，如图所示“服务目录”，通过注册后形成虚拟数字资产，即服务目录。

▲ CPS融通互联引擎架构

8.2 系统接口准备

源软件系统和物理设备是进行数据交换的原生的系统，这些原生系统需提供对外访问的协议接口，协议接口的协议类型包括Web Service、FTP、RPC、MQ、MQTT、OPC UA等，各个系统选择最优的协议方式提供接口。

8.3 系统注册、接口注册

将各个系统的信息注册进包装器注册管理平台，给予每个系统唯一的标识号，便于在进行数据采集和交换时给数据打标签，表明系统注册后，再将各个系统提供的协议接口通过接口参数的定义，绑定协议适配器模板，在包装器注册管理平台上进行注册，自动生成服务接口编号，从而形成服务目录，表明信息格式和交换信息所需的支撑协议、信息内容等信息。

8.4 接口服务发布

在包装器注册管理平台服务目录上对已注册的每个服务赋予访问权限和服务订阅分配权限，通过服务管理平台提供服务的各种协议访问地址，对外进行发布，形成企业信息系统、物理设备的API开放接口资源池，供外部调用，形成虚拟化数据服务层。

8.5 服务调用

被赋予服务访问权限的第三方系统、物理设备，通过浏览服务目录的虚拟数字资产，遵循服务的调用规约、报文标准、协议类型等，实现与具体服务条目绑定的系统或者设备进行通讯交换数据和指令，完成信息交换，达成异构系统和多个设备之间的松耦合协作，实现互联互通、互操作。