GB∕T 42707.1-2023 數(shù)控機床遠程運維 第1部分：通 用要求（正式版）

數(shù)控機床遠程運維2023-08-06發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會GB/T42707.1—2023前言 I Ⅱ 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4基本要求 4.1層級架構(gòu) 4.2信息安全 24.3可靠性 5網(wǎng)絡傳輸要求 26數(shù)據(jù)要求 6.1數(shù)據(jù)采集 6.2數(shù)據(jù)預處理 36.3數(shù)據(jù)存儲 6.4數(shù)據(jù)管理 7運維服務功能要求 47.1核心功能關系 47.2狀態(tài)信息采集功能 47.3健康狀態(tài)評估功能 7.4故障診斷功能 7.5預測性維護功能 57.6其他功能 8運維服務平臺 8.1硬件模塊 8.2軟件模塊 8.3人機交互模塊 8.4部署要求 附錄A(資料性)數(shù)控機床遠程運維平臺架構(gòu)示例 7附錄B(資料性)數(shù)控機床遠程運維一般流程示例 8參考文獻 圖1GB/T42707各部分之間的關系 Ⅱ圖2數(shù)控機床遠程運維層級架構(gòu) 2圖3數(shù)控機床遠程運維核心服務功能及交互關系 4圖A.1數(shù)控機床遠程運維平臺架構(gòu)示例 圖B.1數(shù)控機床遠程運維一般流程示例圖 I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T42707《數(shù)控機床遠程運維》的第1部分。GB/T42707已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：通用要求。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國工業(yè)機械電氣系統(tǒng)標準化技術(shù)委員會(SAC/TC231)歸口。本文件起草單位：北京機床研究所有限公司、中國石油大學(北京)、清華大學、國家機床質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、山東大學、紐威數(shù)控裝備(蘇州)股份有限公司、北京聯(lián)華科技有限公司、青島大東自動化科技有限公司、廣東大鐵數(shù)控機械有限公司、廣東原點智能技術(shù)有限公司、天津卓朗科技發(fā)展有限公司、廣東鼎泰機器人科技有限公司、廣東仕誠塑料機械有限公司、深圳市今日標準精密機器有限公司、凱柏精密機械(嘉興)有限公司、玉環(huán)儀表機床制造廠、山西華翔集團股份有限公司、浙江邁興途智能裝備股份有限公司、無錫洲翔成套焊接設備有限公司、江蘇亞威機床股份有限公司、廣東科杰技術(shù)股份有限公司、蘇州維嘉科技股份有限公司。本文件主要起草人：王金江、薛瑞娟、邵珠峰、張來斌、黃祖廣、林宗升、趙欽志、張鳳麗、姬帥、ⅡGB/T42707針對數(shù)控機床整機狀態(tài)信息采集、健康狀態(tài)評估、故障診斷與預測性維護的難題，從數(shù)控機床遠程運維服務功能出發(fā)，基于機床整機狀態(tài)信息采集和遠程運維技術(shù)的研究成果，給出了數(shù)控機床遠程運維的技術(shù)要求、狀態(tài)信息采集、健康狀態(tài)評估、故障診斷以及預測性維護的方法指南等，用于指導機床行業(yè)遠程運維技術(shù)的研究和應用。GB/T42707擬由兩部分構(gòu)成(如圖1所示)?！?部分：通用要求。為數(shù)控機床遠程運維的總體架構(gòu)和通用技術(shù)要求提供指南，用于指導數(shù)控機床遠程運維平臺的開發(fā)與應用?！?部分：故障診斷與預測性維護。對數(shù)控機床狀態(tài)信息采集、健康狀態(tài)評估、故障診斷和預測性維護等服務功能提出流程和方法，旨在為數(shù)控機床狀態(tài)信息采集、健康狀態(tài)評估、故障診斷和預測性維護提供依據(jù)和指導。數(shù)控機床遠程運維數(shù)控機床遠程運維標準體系《數(shù)控機床遠程運維第1部分：通用要求》《數(shù)控機床遠程運維第2部分：故障診斷與預測性維護》狀態(tài)信息采集健康狀態(tài)評估故障診斷預測性維護總則功能圖1GB/T42707各部分之間的關系1數(shù)控機床遠程運維第1部分：通用要求本文件規(guī)定了數(shù)控金屬切削機床(以下簡稱“數(shù)控機床”)遠程運維的基本要求、運維服務功能、運維服務平臺和一般流程。本文件適用于數(shù)控機床(包括主軸系統(tǒng)、進給系統(tǒng)和刀庫系統(tǒng))遠程運維平臺的開發(fā)與應用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T36324—2018信息安全技術(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全分級規(guī)范GB/T39561.1—2020數(shù)控裝備互聯(lián)互通及互操作第1部分：通用技術(shù)要求3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。通過信息技術(shù)對設備進行遠程的狀態(tài)信息采集、分析，判斷設備的健康狀態(tài)，并提供相應的運維服務功能。反映數(shù)控機床狀態(tài)屬性的各種信息及數(shù)據(jù)。可能導致功能單元執(zhí)行要求功能的能力降低或喪失的異常狀況。通過收集數(shù)控機床的狀態(tài)信息，利用人工、模型和智能等方式對數(shù)控機床狀態(tài)信息進行整理分析，并評判數(shù)控機床的當前健康狀態(tài)。分析數(shù)控機床狀態(tài)信息，確定故障類型并判別其嚴重程度。2根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對數(shù)控機床未來狀態(tài)進行預測，根據(jù)預測結(jié)果提出維護建議。4基本要求4.1層級架構(gòu)數(shù)控機床遠程運維通過傳感監(jiān)測技術(shù)采集數(shù)控機床狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、人工智能、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實施數(shù)控機床健康狀態(tài)評估、故障診斷、預測性維護等運維服務功能。數(shù)控機床遠程運維包括運維服務功能及支撐功能實現(xiàn)的運維服務平臺。針對運維服務功能，平臺建立相應的軟件模塊、硬件模塊以及人機交互模塊，支撐數(shù)控機床遠程運維服務的正常運行，層級架構(gòu)如圖2所示。數(shù)控機床遠程運維平臺架構(gòu)相關示例見附錄A。運維服務功能運維服務功能故障故障模式識別支撐運維服務平臺軟件模塊支撐技術(shù)(物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、人工智能、MES、大數(shù)據(jù)……)健康狀態(tài)評估靜態(tài)闕值評估動態(tài)閥值評估狀態(tài)預測狀態(tài)信息采集數(shù)控機床遠程運維人機交互模塊其他功能硬件模塊狀態(tài)監(jiān)測圖2數(shù)控機床遠程運維層級架構(gòu)數(shù)控機床遠程運維的信息安全等級的設置應符合GB/T36324—2018的規(guī)定，根據(jù)應用場景和企業(yè)實際需求，設定所需的安全等級，保證用戶、網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)等的安全。4.3可靠性數(shù)控機床遠程運維應滿足(但不限于)以下要求：——數(shù)控機床遠程運維的可靠性能夠保證數(shù)控機床的可靠性；——數(shù)控機床遠程運維平臺的運行不影響數(shù)控機床的正常運行。5網(wǎng)絡傳輸要求將采集的數(shù)控機床各類數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)竭h程運維平臺，為數(shù)控機床運維服務提供數(shù)據(jù)基礎。3網(wǎng)絡傳輸應滿足(但不限于)以下要求：2020的規(guī)定；——支持數(shù)據(jù)、消息等多種信息傳送，并提供必要的傳送安全機制；——帶寬、速率、時延、優(yōu)先級等能夠保證連接對象(指數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)等)的正常接入。6數(shù)據(jù)要求6.1數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集應滿足(但不限于)以下要求：——支持工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)對數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接；——支持主流數(shù)控機床通信協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集；——提供數(shù)控機床靜態(tài)數(shù)據(jù)感知、動態(tài)數(shù)據(jù)感知、環(huán)境感知等不同類別數(shù)據(jù)的識別、獲取、傳輸能力；——支持振動、溫度、噪聲等多維數(shù)據(jù)的采集；——支持數(shù)據(jù)的實時傳輸和處理能力。注：靜態(tài)數(shù)據(jù)指數(shù)控機床包含的數(shù)據(jù)自確定之后不變化或者變化不頻繁的數(shù)據(jù)；動態(tài)數(shù)據(jù)指數(shù)控機床包含的數(shù)據(jù)自確定之后變化頻繁的數(shù)據(jù)。6.2數(shù)據(jù)預處理數(shù)據(jù)預處理應滿足(但不限于)以下要求：——支持數(shù)據(jù)的抽取、格式轉(zhuǎn)換、調(diào)用和加載等功能；——支持數(shù)據(jù)質(zhì)量自主監(jiān)控。6.3數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲應滿足(但不限于)以下要求：——提供數(shù)據(jù)分片、數(shù)據(jù)壓縮等功能；——提供數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)監(jiān)控、存儲狀態(tài)可視化等功能；——支持在平臺停止運行的情況下，對平臺進行優(yōu)化、升級；數(shù)據(jù)管理應滿足(但不限于)以下要求：——具備數(shù)據(jù)訪問日志記錄功能；4執(zhí)行決策特征數(shù)據(jù)特征數(shù)據(jù)采集要求采集要求執(zhí)行決策特征數(shù)據(jù)特征數(shù)據(jù)采集要求采集要求7運維服務功能要求7.1核心功能關系運維服務功能包括狀態(tài)信息采集、健康狀態(tài)評估、故障診斷、預測性維護等四個核心功能，功能之間的交互關系如圖3所示。運維人員健康評估結(jié)果狀念信息數(shù)控機床狀念信息狀態(tài)信息采集維修;維護建議狀態(tài)劣化健康狀態(tài)評估評估規(guī)則標引序號說明：預測性維護——表示前者為后者提供相關服務、功能；——表示前者向后者提出優(yōu)化規(guī)則、要求。圖3數(shù)控機床遠程運維核心服務功能及交互關系數(shù)控機床的狀態(tài)信息在采集并處理后，供健康狀態(tài)評估、故障診斷和預測性維護等功能進行調(diào)用和分析。當健康狀態(tài)評估功能判斷數(shù)控機床健康狀態(tài)劣化時，啟動故障診斷和預測性維護功能，最終給出維修/維護建議。數(shù)控機床遠程運維的一般流程示例見附錄B。故障診斷和預測性維護功能可對健康狀態(tài)評估功能提出新的評估規(guī)則。健康狀態(tài)評估功能、故障診斷和預測性維護功能可根據(jù)實際需要對狀態(tài)信息采集提出新的要求。狀態(tài)信息采集要求應包括(但不限于):——增刪狀態(tài)信息；——調(diào)整采集頻率；——調(diào)整采集精度；——調(diào)整特征提取規(guī)則。7.2狀態(tài)信息采集功能狀態(tài)信息采集功能為數(shù)控機床健康狀態(tài)評估、故障診斷、預測性維護等功能提供機床狀態(tài)信息和特征數(shù)據(jù)。該功能隨機床開機啟動，完成在線數(shù)據(jù)采集、初步處理及分析。狀態(tài)信息采集功能應滿足(但不限于)以下要求：——具備對數(shù)控機床的日常加工以及定期檢修狀態(tài)信息的采集功能；——支持公共網(wǎng)絡或者專用網(wǎng)絡部署，具備可靠數(shù)據(jù)傳輸能力；5——具備對采集到的信息進行預處理以及存儲等功能；——具備與運維服務平臺進行數(shù)據(jù)交互的功能。7.3健康狀態(tài)評估功能健康狀態(tài)評估功能是利用狀態(tài)信息對數(shù)控機床的健康狀態(tài)進行評估的過程。健康狀態(tài)評估功能應滿足(但不限于)以下要求：——具備多維度特征指標構(gòu)建功能；——具備單維度健康狀態(tài)評估和多維度健康狀態(tài)評估功能；——具備生成健康狀態(tài)評估報告的功能。7.4故障診斷功能故障診斷功能實現(xiàn)對數(shù)控機床故障的診斷識別、故障定位等，并給出維修建議。故障診斷功能應滿足(但不限于)以下要求：——具備調(diào)用狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)和當前數(shù)據(jù)的能力，并能實現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的檢索；——具備故障樹模型和故障模式庫，能夠?qū)崿F(xiàn)故障模式識別、故障定位、故障評價等功能，并生成故障診斷報告。7.5預測性維護功能預測性維護功能實現(xiàn)對數(shù)控機床未來狀態(tài)的趨勢預測，包括故障變化趨勢、性能下降趨勢等，并給出維護建議。預測性維護功能應滿足(但不限于)以下要求：——具備數(shù)據(jù)分析處理的能力；——具備預測性維護函數(shù)庫，對數(shù)控機床未來狀態(tài)進行預測的功能，并形成維護建議，生成預測性維護報告。7.6其他功能運維服務功能的其他功能包括設備管理、遠程專家支持以及遠程故障報警等?！O備管理：支持對分布在不同位置的數(shù)控機床進行監(jiān)測和管理，把握設備的整體運行狀況。——遠程專家支持：支持專家知識庫或者專家遠程在線指導數(shù)控機床診斷、維修。——遠程故障報警：支持郵件、短信等方式，將故障報警消息遠程推送給數(shù)控機床的管理人員、運維人員。8運維服務平臺8.1硬件模塊遠程運維平臺應提供采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡通信、服務器和存儲等硬件設備，為運維服務功能提供采集能8.2軟件模塊遠程運維平臺應包括模型庫、數(shù)據(jù)庫和可視化界面等軟件模塊，為運維服務功能的運行提供知識庫、數(shù)據(jù)調(diào)用能力以及可視化展示。68.3人機交互模塊遠程運維平臺應具備人機交互界面、音頻交互、操作交互等人機交互模塊，供機床維護、操作人員使8.4部署要求狀態(tài)信息采集功能宜部署在數(shù)控機床本地服務器，健康狀態(tài)評估、故障診斷和預測性維護功能宜部署在云端服務器。7(資料性)數(shù)控機床遠程運維平臺架構(gòu)示例數(shù)控機床遠程運維平臺架構(gòu)示例如圖A.1所示。狀態(tài)信息采集系統(tǒng)布置在數(shù)控機床本地服務器，可將采集后的信息進行初步分析和處理，并在本地實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測功能。狀態(tài)信息采集系統(tǒng)將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給平臺，部署在平臺的健康狀態(tài)評估、故障診斷和預測性維護功能為數(shù)控機床提供服務。通過大數(shù)據(jù)或人工智能技術(shù)，以及外部專家的遠程協(xié)同，不斷優(yōu)化健康狀態(tài)評估、故障診斷和預測性維護的算法。遠程運維服務平臺遠程運維服務平臺美云平臺1本地分析及反饋狀態(tài)信息狀態(tài)信息采集系統(tǒng)狀態(tài)信息采集系統(tǒng)狀態(tài)信息采集系統(tǒng)狀態(tài)信息采集系統(tǒng)本地分析及反饋終端晁示服務器圖A.1數(shù)控機床遠程運維平臺架構(gòu)示例遠程運維平臺可采用企業(yè)單獨建設的私有云，也可基于公有云建設，或者采用形式更為靈活的混合8(資料性)數(shù)控機床遠程運維一般流程示例數(shù)控機床遠程運維的一般流程示例見圖B.1,基本步驟如下?！杉瘷C床狀態(tài)信息。通過傳感器和數(shù)控系統(tǒng)等，對數(shù)控機床的狀態(tài)信息進行采集，在初步處——啟動健康狀態(tài)評估功能，對數(shù)控機床的健康狀態(tài)進行評估。若數(shù)控機床健康狀態(tài)正常，則循環(huán)健康狀態(tài)評估功能。若數(shù)控機床健康狀態(tài)劣化，則觸發(fā)故障診斷、預測性維護功能。——執(zhí)行故障診斷、預測性維護功能，首先進行故障診斷，判斷機床是否發(fā)生故障。如果發(fā)生故障，下一步就要確定需要的維修措施，進行機床維修管理；如果沒有發(fā)生故障，則執(zhí)行預測性維護功能，判斷機床狀態(tài)是否異常。如果沒有異常，則繼續(xù)循環(huán)狀態(tài)信息采集和健康狀態(tài)評估功能；如果發(fā)生異常，則對機床進行故障判別和定位，確定維護策略，進行機床維護管理?！ㄟ^短信、郵件等方式遠程通知維護人員對