国家标准 GB/T38554一2020 云制造仿真服务通用要求 Generalrequirementsforsimulationserviceusedincloudmanufaeturing 2020-03-06发布 2020-10-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花管理委员会国家标准
GB/38554一2020 目次前言范围 2 规范性引用文件术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语仿真服务分类单组件仿真服务要求 5.1单组件仿真服务封装接口要求 5.2单组件仿真服务调度要求多组件仿真服务要求 6.1多组件仿真服务封装接口要求多组件仿真服务调度要求 6.,2 附录A(资料性附录单组件仿真服务描述示例附录B(资料性附录)单组件仿真服务封装接口参考模型附录c(资料性附录云制造仿真应用场景多组件仿真服务封装接口参考模型附录D资料性附录参考文献 12
GB/38554一2020 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草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这些专利的责任本标准由机械工业联合会提出本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口本标准起草单位;北京电子工程总体研究所北京航天制造科技发展有限公司、北京机械工业自动化研究所有限公司、北京航空航天大学本标准主要起草人;施国强、郭丽琴、林廷宇、侯宝存、黎晓东、任磊、肖莹莹、邢驰、王海丹、王玫张迎曦、贾正轩、赖李媛君、于文涛
GB/38554一2020 云制造仿真服务通用要求范围本标准规定了云制造仿真服务分类及各类型服务的通用要求本标准适用于实施云制造仿真服务的描述、封装与应用过程规范性引用文件下列文件对于本文件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文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T298262013云制造术语术语,定义和缩略语 3.1术语和定义 GB/T298262013界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 仿真资源simlationresouree 完成云制造仿真活动的元素注;仿真资源包括软仿真资源和硬仿真资源 3.1.2 硬仿真资源hardsimulationresource 完成云制造仿真活动所需要的硬件元素注，硬仿真资源可以是计算资源、存储资源或仿真设备等 3.1.3 软仿真资源softsimulationresouree 完成云制造仿真活动所需要的软件元素注:软仿真资源可以是仿真软件资源或仿真模型资源等 3.1.4 仿真服务simwlatonserviee 将不同仿真资源进行组合,进而提供不同功能的服务 3.1.5 协同仿真 collaborativesimulationfed 异地、分布的建模.仿真分析人员,在一个协同,互操作的环境中采用各自领域的专业分析工具对构成系统的各分系统方便、快捷地进行建模与仿真分析,不仅支持从不同技术视图进行功能、性能的单点分析,而且支持透明地参与系统的联合仿真的一种复杂系统分析方法 3.1.6 联邦 federation 对仿真系统的形式化描述
GB/T38554一2020 3.2缩略语下列缩略语适用于本文件 Unit CPU;中央处理器(CentralProcessing Interface FM功能模型接口(FunctionalMock- -up HLA;高层体系结构(HighLevelArchiteeture' owL-s,网络服务的本体语言GB/38554一2020 单组件仿真服务调度应满足以下要求提交任务作业;用户提交要解算的作业文件,用户可以使用云端提供的软件工具进行计算,也可以提交自研的工具,算法进行解算; b 分配仿真资源;通过调度查询是否有空闲资源并且足够可用,将作业提交到空闲的、足够可用的硬仿真资源和软仿真资源上; 服务实例化:通过创建可运行的服务对象,实现服务实例化 d 作业运行:设定作业初始参数后,作业开始运行,运行时计算节点产生的计算数据,通过I/O 节点存放在存储系统上; e 运行结束;作业运行完毕,自动结束 fD 删除实例:删除服务实例,结束本次服务实例的任务; 释放资源;释放作业占用的仿真资源,以供后续作业调用 g h)作业结果下载:计算结束后,用户提交下载请求,从I/O节点存储系统中获取数据并传送到用户本地计算机,完成计算结果的下载单组件仿真服务应用场景参见附录C 多组件仿真服务要求 6.1多组件仿真服务封装接口要求多组件仿真服务封装接口要求主要包括多组件仿真服务下辖的子服务 a b 多组件仿真服务调用端口; 多组件仿真服务及其下辖子服务之间的连接关系; c 注1:针对多组件模型在线服务,可按照web服务描述语言规范如OwI-S)描述服务之间的连接关系;针对多组件多用户协同仿真服务,可按照协同仿真标准(如HLA/FM描述服务之间的连接关系注2;HLA标准使用面向对象的方法,设计开发及实现系统不同层次的粒度的对象模型,来获得仿真部件和仿真系统的互操作和可重用通过计算机网络使分散分布的个仿真部件能够在一个统一的仿真时间和仿真环境下协同运行注3;FMI标准是一个不依赖于工具的标准,其通过XM.文件和已编译的c代码的组合来同时支持动态模型的模型交换和联合仿真已经有近百个全球领先的模型软件支持本标准,通过FMI标准导出的FMU文件,可以快速构建系统级模型,无需大量开发软件定制接口以进行模型的联合仿真多组件仿真服务内部执行的控制流 d 注4针对多组件模型在线服务,可按照web服务描述语言规范(如owLs)描述服务内部的控制流;针对多组件多用户协同仿真服务,可按照协同仿真标准(如HLA/FM描述服务内部的控制流多组件仿真服务封装接口参考模型参见附录D. 6.2多组件仿真服务调度要求 6.2.1多组件模型在线服务调度要求多组件仿真模型在线服务在对数据关联关系和时序逻辑关系建模和组件模型封装的基础之上,对多个组件模型进行有效组合,实现对多个组件模型的在线、有序调用多组件模型在线服务调度过程如图2所示
GB/T38554一2020 加载多组件用户需求流程建模服务初始化模型实例下载仿真结果服务运行图2多组件模型在线服务调度过程多组件模型在线服务应满足以下要求流程建摸;将参与仿真服务的多个组件模型进行流程建摸,形成多组件模型在线服务调用 a 流程加载多组件模型实例.为流程模型中每个组件模型加载要调用的仿真模型实例 b c 服务初始化;为加载完毕的多组件模型设置初始化参数服务运行.开始运行,按照流程图实现数据的流转和模型的自动调用 d 下载仿真结果:运行完毕后,下载仿真结果 6.2.2多组件多用户协同仿真服务调度要求多组件多用户协同仿真服务针对复杂产品多学科协同型仿真任务,基于协同仿真标准(如HLA FMI),通过将多个学科领域的多组件仿真服务进行统一的协同调度,遵照仿真时间协同推进,实现多个用户共同完成多学科协同仿真,以满足复杂产品设计和验证的需要多组件多用户协同仿真服务调度过程如图3所示提交用户需R 协同仿真运行协同仿真环境环境定制构建设置协同仿真控制协同仿真提交仿真任务创建仿真联邦公粉运行提交仿真服务提交仿真服务提交组件仿真监控协同仿真运行结束服务运行 -提交仿真服务图3多组件模型在线服务调度过程多组件多用户协同服务调度应满足以下要求协同仿真运行环境定制各用户提交每个仿真组件运行的环境需求,包括虚拟镜像文件、软件 a 环境、CPU核数、内存和硬盘大小等描述信息协同仿真环境构建;根据环境定制信息,调度资源服务,包括计算资源、软件资源,构建形成多 b 用户的多组件协同仿真环境创建仿真联邦:由仿真任务的总体设计用户提交协同仿真任务描述文件,创建协同仿真联邦 d 提交组件仿真服务:各用户提交参与协同仿真任务的各个组件模型描述文件,并加人创建好的仿真联邦,完成仿真初始化,等待仿真开始运行设置协同仿真参数:由仿真任务的总体设计用户设置仿真参数,包括仿真时间、仿真步长等
GB/38554一2020 控制协同仿真运行;由仿真任务的总体设计用户控制协同仿真开始运行,所有仿真联邦成员开始仿真推进还可以控制仿真暂停仿真继续、仿真结束等监控协同仿真运行:监控协同仿真运行过程,实时查看协同仿真运行状态若有可视化仿真成员,可以通过远程桌面,直观查看仿真运行状态， h)仿真运行结束:仿真任务执行完毕,仿真任务自动结束多组件仿真服务应用场景参见附录C
GB/T38554一2020 附录 A 资料性附录) 单组件仿真服务描述示例单组件仿真服务描述单组件仿真服务描述应包括标识、名称、静态属性、动态属性、状态等儿方面内容,如表A.1所示表A.1单组件仿真服务描述表模型条目数据类型定义要求作用方式标识整型从1开始增长,具备全局唯一性名称字符支持生成云制造服务平台管理静态属性1 字符串应包括资源服务的功能、规格参数界面上的可配置项以及持久层静态属性N 字符串数据库里面的相应字段动态属性1 整型,实型或者集合,时戳》应包括资源服务的性能等运行指标动态属性N 《整型,实型或者集合,时戳》支持云制造服务平台对同类仿状态1 字符串应包括资鄙服务的可用性状态真服务采用统一的协议进行字符串状态N 监控 A.2计算资源描述示例计算资源描述示例如下: 计算资源〈基本信息实例D,实例名、资源ID); 静态属性〈结点IP,CPU个数、CPU速度、内存大小>; 动态属性《CPU利用率、内存利用率>; 状态HPC_NOSTATE(无状态),HPC_INI(初始化状态),HPC_RUNNING(运行状态)、HPC_UNAVAlABLE(无法连接、HPC_ER(出错)R、HPC_SHUTOFF 关机》 A.3存储资源描述示例存储资源描述示例如下: 存储资源《基本信息〈实例ID,实例名,资源ID); 静态属性《结点IP,容量,主机结点ID>; 属性能《存储利用率>; 状态(VM_NOSTATE(无状态),VM_IN(初始化,VM_RUNNING(运行,VM PAUSE(暂停)、VM_BL0CKED(锁定、VM_UNAVAILABLE(无法连接、 VM_ERR(出错、VM_SHUTOFF(关闭}》
GB/38554一2020 A.4软件资源描述示例软件资源描述示例如下: 软件资源基本信息实例ID,实例名、资源ID>; 静态属性调用地址、主机结点ID>; 动态属性〈服务质量); 状态SVR_NOsTATE(无状态),SVR_INI初始化)sVR_RUNNING(运行 sVR_HANG(挂起,sVR_UNAVAILABLE(无法连接).sVR_ERR(出错 sVR_SHUTOFF(关闭> A.5License资源描述示例 License资源描述示例如下 L.ieense资源《基本信息《实例D,实例名、资源ID); 静态属性调用地址、软件服务ID); 动态属性《服务质量>; 状态sLNosTATE(无状态),.sL_UsING(使用中).SL_HANG(挂起),sL UNAVAILABLE(无法连接)、SL_ERR(出错
GB/T38554一2020 录附 B 资料性附录) 单组件仿真服务封装接口参考模型 AtomSvrModel=This,Ports(Ports_ln，Ports_Out>,States,Response(#States,Behavior. Trigger,Target(Duration>,ExitAction>》其中 This表示资源服务本身的标识 Ports(Ports_In，Ports_Out)表示资源输人输出服务的接口,是服务接受外部调用请求并作出反馈的信息通道 States,Response分别表示服务状态和服务响应,服务状态可以是只能被动响应和变化的状态,也可以是服务自主维护,可自发跳变的状态,服务响应与服务状态一一对应,并进一步用细分的元组进行描述 Behavior表示在状态没有跳变的情况下服务的内部处理,对外则表现为在特定状态下服务输出对服务输人的响应; Trigger表示状态转换的守卫条件(可以是某个输人事件,也可以是一个表达式),也可以用来描述 OwL-S中所定义的服务的前置条件 TargetDuration)分别表示状态转换的目标状态和新状态的持续时间,对于只能被动响应的服务,新状态的持续时间设为无穷大o; ExitAeion表示状态发生转换以后的输出响应,通常可以用于向关联服务发送事件,以触发关联服务进行相应处理
GB/38554一2020 录附 C 资料性附录云制造仿真应用场景单组件模型在线应用模式 C.1 如图C.1所示,用户通过平台wEB页面查看在线应用资源目录,找到要调用的应用API,输人相应参数在线运行应用进行计算实现对软件、模型组件的在线、实时调用调度模块在线应用以及模型组件注册查询在线应用组件返回在线应用A 模型在线应用在线调用应用模型组件外部应用程序返回结果单组件模型在线应用模式图C.1 多组件模型在线应用模式 C.2 如图c.2所示,根据用户调用多个模型应用进行计算的需求,用户通过平台wEB页面提交需要调用的多个在线应用,在对数据关联关系和时序逻辑关系建模和组件模型封装的基础之上,对多个组件模型进行有效组合,实现对多个组件模型的在线、有序调用 3 模型调用/传逃结果在线操作多组件模型模型调用/传递结果调度模块返回结果模型调用/传递结果餐图c.2多组件模型在线应用模式
GB/T38554一2020 C3多组件多用户模型协同应用模式如图C.3所示,主要针对模型任务的分布交互特性以及环境配置多样性,复杂性,根据用户的请求自动分析协同仿真多个模型之间的关联关系及其对资源服务的需求,支持对平台中的计算资源和软件资源进行关联的优选和调配,支持在平台中对模型组件进行动态部署和发布,支持本地和平台中的多个模型组件进行动态集成与协同,从而动态建立多用户参与、多模型组件联合的协同仿真系统,让多用户更方便应用到共享的模型资源开展协同仿真另外,根据模型组件对运行环境计算能力、操作系统、工具软件等的需求,自动生成个性化的仿真应用,以响应用户的不同仿真需求用户3. 三维场景二维态势成员成员运行管理与监控用户2 协同仿真中间件提交任务仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型提交任务用户1 获取服务提交任务调用地址 -soAP -成员模型部署在软件节点解算环境软件资源软件资源软件资源软件资x 软件资源图C.3多组件多用户模型协同应用模式 10
GB/38554一2020 附录D 资料性附录多组件仿真服务封装接口参考模型多组件仿真服务封装接口要求如下 CoupledSvrModel=This,SubSvrModel，Ports(PortsL_In，Ports_Out〉. Coupling，Scheduling#SubSvrModel，InfledSwModel>》其中 This表示多组件仿真服务服务本身的标识 SubSvrMode表示多组件仿真服务下辖的子服务,作为标识被元组中的服务连接以及服务组合情景所引用 Ports表示多组件仿真服务调用的端口,是服务接受外部调用请求并作出反馈的信息通道; Coupling表示多组件仿真服务及其下辖子服务之间的服务连接关系,以表征多组件仿真服务内部的信息流 Scheduling井SubSvrModel，lnfledSvModel〉表示多组件仿真服务内部执行的控制流,当采用业务流程的方式进行调度执行时只需要逐个描述每个子服务的同级后继子服务即可,当采用协同互操作的组合情景时需要采用类似的形式描述每个子服务操作(影响)的同级子服务,以支持云制造服务引擎根据信息流判别控制流 11
GB/T38554一2020 参考文献云制造术语 [1]GB/T29826一2013 [2 GB/T355862017 云制造服务分类 [3]李伯虎,柴旭东,侯宝存,等一种基于云计算理念的网络化建模与仿真平台 “云仿真平台”].系统仿真学报，2009,21(17):5292-5299. [[4]李伯虎，张霖，王时龙,等云制造 -面向服务的网络化制造新模[] 计算机集成制造系统，2010,16(l):1-7,16. [5]李伯虎，张霖，任磊，等再论云制造[J] 计算机集成制造系统，201l，17(3):449-457. 12

云制造仿真服务通用要求GB/T38554-2020

云制造是数字化制造的重要手段，而仿真技术是数字化制造中不可或缺的环节。为了规范云制造仿真服务，提高服务质量和效率，GB/T38554-2020标准制定了云制造仿真服务通用要求，本文将对此进行介绍。

概述

GB/T38554-2020标准适用于基于云计算和仿真技术的云制造仿真服务。该标准旨在规范云制造仿真服务的内容、流程、质量、安全等方面的要求，以确保云制造仿真服务可靠、安全、高效。

服务内容

根据GB/T38554-2020标准，云制造仿真服务应包括以下内容：

仿真模型建立：根据客户需求，建立符合实际情况的仿真模型。
仿真计算：根据仿真模型，进行仿真计算，得出相关结果。
仿真分析：对仿真结果进行分析、解释和评价，并提出改进建议。
仿真应用：将仿真结果应用于实际生产中，指导决策和优化方案。

服务流程

GB/T38554-2020标准规定了云制造仿真服务的流程：

需求确认：与客户沟通，明确仿真需求和目标。
数据采集：收集相关数据，包括产品图纸、工艺参数、材料性能等。
仿真建模：根据数据建立仿真模型。
仿真计算：对仿真模型进行计算，得出相关结果。
仿真分析：对计算结果进行分析和评价。
优化设计：针对仿真结果，提出改进建议。
仿真验证：基于实验数据或实际情况验证仿真结果。
报告编制：撰写综合报告，提交给客户。

服务质量

为了保证云制造仿真服务的质量，GB/T38554-2020标准规定了服务质量的要求。其中包括：

数据保密性：对于客户提供的数据，应有保密措施。
服务准确性：服务结果应准确、可靠。
服务时效性：服务应按照合同约定的时间完成。
服务态度：服务人员应具有专业的素质和良好的服务态度。

安全要求

GB/T38554-2020标准还规定了云制造仿真服务的安全要求。其中包括：

信息安全：服务提供商应加强信息安全管理，防止信息泄露。
网络安全：服务提供商应加强网络安全管理，防范网络攻击。知识产权保护：服务提供商应尊重客户的知识产权。

总结

GB/T38554-2020标准规范了云制造仿真服务的内容、流程、质量、安全等方面的要求，为云制造仿真服务的提供和使用提供了指导。各服务提供商应该依据该标准的要求，提高云制造仿真服务的质量和效率，更好地为客户提供服务。