(高清版)GB∕T 38554-2020 云制造仿真服務(wù)通 用要求

ICS35.240.50云制造仿真服務(wù)通用要求國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語、定義和縮略語 13.1術(shù)語和定義 1 24仿真服務(wù)分類 2 25.1單組件仿真服務(wù)封裝接口要求 25.2單組件仿真服務(wù)調(diào)度要求 2 36.1多組件仿真服務(wù)封裝接口要求 36.2多組件仿真服務(wù)調(diào)度要求 3附錄A(資料性附錄)單組件仿真服務(wù)描述示例 6附錄B(資料性附錄)單組件仿真服務(wù)封裝接口參考模型 8附錄C(資料性附錄)云制造仿真應(yīng)用場景 9附錄D(資料性附錄)多組件仿真服務(wù)封裝接口參考模型 ⅢGB/T38554—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。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(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國自動化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC159)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：北京電子工程總體研究所、北京航天制造科技發(fā)展有限公司、北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所有限公司、北京航空航天大學(xué)。1GB/T38554—2020云制造仿真服務(wù)通用要求本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了云制造仿真服務(wù)分類及各類型服務(wù)的通用要求。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T29826—2013云制造術(shù)語GB/T29826—2013界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1.13.1.2硬仿真資源hardsimulationresource完成云制造仿真活動所需要的硬件元素。3.1.3軟仿真資源softsimulationresource完成云制造仿真活動所需要的軟件元素。3.1.43.1.53.1.6對仿真系統(tǒng)的形式化描述。2GB/T38554—20203.2縮略語下列縮略語適用于本文件。CPU:中央處理器(CentralProcessingUnit)FMI:功能模型接口(FunctionalMock-upInterface)HLA:高層體系結(jié)構(gòu)(HighLevelArchitecture)OWL-S:網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的本體語言(OntologyWebLanguageforServices)4仿真服務(wù)分類仿真服務(wù)分為兩種類型：a)單組件仿真服務(wù)：單個軟仿真資源與硬仿真資源進(jìn)行按需動態(tài)組合形成的服務(wù)，通過調(diào)度實現(xiàn)單組件仿真服務(wù)供用戶使用；b)多組件仿真服務(wù)：多個單組件仿真服務(wù)進(jìn)行按需動態(tài)組合形成的服務(wù)，通過調(diào)度實現(xiàn)多組件模型在線服務(wù)和多組件多用戶協(xié)同仿真服務(wù)供用戶使用。5單組件仿真服務(wù)要求5.1單組件仿真服務(wù)封裝接口要求對仿真資源進(jìn)行統(tǒng)一抽象性描述，描述示例參見附錄A,通過特定訪問機(jī)制交付調(diào)用以提供服務(wù)。主要包括：a)輸入輸出服務(wù)的接口。b)服務(wù)狀態(tài)的接口。1)服務(wù)響應(yīng)；2)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的守衛(wèi)條件；3)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的目標(biāo)狀態(tài)和新狀態(tài)的持續(xù)時間；4)狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換以后的輸出響應(yīng)。單組件仿真服務(wù)封裝接口參見附錄B。5.2單組件仿真服務(wù)調(diào)度要求單組件仿真服務(wù)的調(diào)用主要針對計算密集型仿真任務(wù)以及通用模型共享計算的需求，根據(jù)用戶的請求進(jìn)行軟仿真資源和硬仿真資源的有效匹配，根據(jù)資源服務(wù)的負(fù)荷情況進(jìn)行優(yōu)選和調(diào)配，支持對大批單組件仿真服務(wù)調(diào)度過程如圖1所示：服務(wù)實例化服務(wù)實例化運(yùn)行結(jié)束刪除實例釋放資源-—作業(yè)結(jié)果下載運(yùn)行結(jié)束刪除實例釋放資源圖1單組件仿真服務(wù)調(diào)度過程3GB/T38554—2020單組件仿真服務(wù)調(diào)度應(yīng)滿足以下要求：a)提交任務(wù)作業(yè)：用戶提交要解算的作業(yè)文件，用戶可以使用云端提供的軟件工具進(jìn)行計算，也b)分配仿真資源：通過調(diào)度查詢是否有空閑資源并且足夠可用，將作業(yè)提交到空閑的、足夠可用的硬仿真資源和軟仿真資源上；c)服務(wù)實例化：通過創(chuàng)建可運(yùn)行的服務(wù)對象，實現(xiàn)服務(wù)實例化；d)作業(yè)運(yùn)行：設(shè)定作業(yè)初始參數(shù)后，作業(yè)開始運(yùn)行，運(yùn)行時計算節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的計算數(shù)據(jù)，通過I/O節(jié)點(diǎn)存放在存儲系統(tǒng)上；g)釋放資源：釋放作業(yè)占用的仿真資源，以供后續(xù)作業(yè)調(diào)用；h)作業(yè)結(jié)果下載：計算結(jié)束后，用戶提交下載請求，從I/O節(jié)點(diǎn)存儲系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)并傳送到用戶本地計算機(jī)，完成計算結(jié)果的下載。單組件仿真服務(wù)應(yīng)用場景參見附錄C。6多組件仿真服務(wù)要求6.1多組件仿真服務(wù)封裝接口要求多組件仿真服務(wù)封裝接口要求主要包括：a)多組件仿真服務(wù)下轄的子服務(wù)；b)多組件仿真服務(wù)調(diào)用端口；c)多組件仿真服務(wù)及其下轄子服務(wù)之間的連接關(guān)系；注1:針對多組件模型在線服務(wù)，可按照Web服務(wù)描述語言規(guī)范(如OWL-S)描述服務(wù)之間的連接關(guān)系；針對多組件多用戶協(xié)同仿真服務(wù)，可按照協(xié)同仿真標(biāo)準(zhǔn)(如HLA/FMI)描述服務(wù)之間的連接關(guān)系。注2:HLA標(biāo)準(zhǔn)使用面向?qū)ο蟮姆椒?，設(shè)計開發(fā)及實現(xiàn)系統(tǒng)不同層次的粒度的對象模型，來獲得仿真部件和仿真系統(tǒng)的互操作和可重用。通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使分散分布的個仿真部件能夠在一個統(tǒng)一的仿真時間和仿真環(huán)境注3:FMI標(biāo)準(zhǔn)是一個不依賴于工具的標(biāo)準(zhǔn)，其通過XML文件和已編譯的C代碼的組合來同時支持動態(tài)模型的模型交換和聯(lián)合仿真。已經(jīng)有近百個全球領(lǐng)先的模型軟件支持本標(biāo)準(zhǔn)，通過FMI標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出的FMU文件，可以快速構(gòu)建系統(tǒng)級模型，無需大量開發(fā)軟件定制接口以進(jìn)行模型的聯(lián)合仿真。d)多組件仿真服務(wù)內(nèi)部執(zhí)行的控制流。注4:針對多組件模型在線服務(wù)，可按照Web服務(wù)描述語言規(guī)范(如OWL-S)描述服務(wù)內(nèi)部的控制流；針對多組件多用戶協(xié)同仿真服務(wù)，可按照協(xié)同仿真標(biāo)準(zhǔn)(如HLA/FMI)描述服務(wù)內(nèi)部的控制流。多組件仿真服務(wù)封裝接口參考模型參見附錄D。6.2多組件仿真服務(wù)調(diào)度要求6.2.1多組件模型在線服務(wù)調(diào)度要求多組件仿真模型在線服務(wù)在對數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系和時序邏輯關(guān)系建模和組件模型封裝的基礎(chǔ)之上，對多組件模型在線服務(wù)調(diào)度過程如圖2所示：4GB/T38554—2020服務(wù)初始化用戶需求服務(wù)初始化服務(wù)運(yùn)行服務(wù)運(yùn)行圖2多組件模型在線服務(wù)調(diào)度過程多組件模型在線服務(wù)應(yīng)滿足以下要求：a)流程建摸：將參與仿真服務(wù)的多個組件模型進(jìn)行流程建摸，形成多組件模型在線服務(wù)調(diào)用b)加載多組件模型實例：為流程模型中每個組件模型加載要調(diào)用的仿真模型實例；c)服務(wù)初始化：為加載完畢的多組件模型設(shè)置初始化參數(shù)；d)服務(wù)運(yùn)行：開始運(yùn)行，按照流程圖實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)和模型的自動調(diào)用；6.2.2多組件多用戶協(xié)同仿真服務(wù)調(diào)度要求多組件多用戶協(xié)同仿真服務(wù)針對復(fù)雜產(chǎn)品多學(xué)科協(xié)同型仿真任務(wù)，基于協(xié)同仿真標(biāo)準(zhǔn)(如HLA/FMI),通過將多個學(xué)科領(lǐng)域的多組件仿真服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)同調(diào)度，遵照仿真時間協(xié)同推進(jìn)，實現(xiàn)多個用戶共同完成多學(xué)科協(xié)同仿真，以滿足復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計和驗證的需要。多組件多用戶協(xié)同仿真服務(wù)調(diào)度過程如圖3所示：協(xié)同仿真運(yùn)行環(huán)境定制創(chuàng)建仿真聯(lián)邦創(chuàng)建仿真聯(lián)邦提交仿真服務(wù)提交組件仿真服務(wù)提交仿真服務(wù)提交組件仿真服務(wù)協(xié)同仿真環(huán)境監(jiān)控協(xié)同仿真監(jiān)控協(xié)同仿真運(yùn)行運(yùn)行結(jié)束圖3多組件模型在線服務(wù)調(diào)度過程多組件多用戶協(xié)同服務(wù)調(diào)度應(yīng)滿足以下要求：a)協(xié)同仿真運(yùn)行環(huán)境定制：各用戶提交每個仿真組件運(yùn)行的環(huán)境需求，包括虛擬鏡像文件、軟件用戶的多組件協(xié)同仿真環(huán)境。c)創(chuàng)建仿真聯(lián)邦：由仿真任務(wù)的總體設(shè)計用戶提交協(xié)同仿真任務(wù)描述文件，創(chuàng)建協(xié)同仿真聯(lián)邦。d)提交組件仿真服務(wù)：各用戶提交參與協(xié)同仿真任務(wù)的各個組件模型描述文件，并加入創(chuàng)建好的e)設(shè)置協(xié)同仿真參數(shù)：由仿真任務(wù)的總體設(shè)計用戶設(shè)置仿真參數(shù)，包括仿真時間、仿真步長等。5GB/T38554—2020f)控制協(xié)同仿真運(yùn)行：由仿真任務(wù)的總體設(shè)計用戶控制協(xié)同仿真開始運(yùn)行，所有仿真聯(lián)邦成員開g)監(jiān)控協(xié)同仿真運(yùn)行：監(jiān)控協(xié)同仿真運(yùn)行過程，實時查看協(xié)同仿真運(yùn)行狀態(tài)。若有可視化仿真成多組件仿真服務(wù)應(yīng)用場景參見附錄C。6GB/T38554—2020(資料性附錄)單組件仿真服務(wù)描述示例A.1單組件仿真服務(wù)描述表A.1單組件仿真服務(wù)描述表模型條目數(shù)據(jù)類型定義要求作用方式標(biāo)識整型從1開始增長，具備全局唯一性支持生成云制造服務(wù)平臺管理界面上的可配置項以及持久層數(shù)據(jù)庫里面的相應(yīng)字段名稱字符靜態(tài)屬性1字符串應(yīng)包括資源服務(wù)的功能、規(guī)格參數(shù)字符串動態(tài)屬性1《整型、實型或者集合，時戳)應(yīng)包括資源服務(wù)的性能等運(yùn)行指標(biāo)動態(tài)屬性N〈整型、實型或者集合，時戳〉狀態(tài)1字符串應(yīng)包括資源服務(wù)的可用性狀態(tài)支持云制造服務(wù)平臺對同類仿真服務(wù)采用統(tǒng)一的協(xié)議進(jìn)行監(jiān)控狀態(tài)N字符串A.2計算資源描述示例計算資源描述示例如下：狀態(tài){HPCNOSTATE(無狀態(tài))、HPCINI(初始化狀態(tài))、HPCRUNNING(運(yùn)行狀態(tài))、HPCUNAVAILABLE(無法連接)、HPCER(出錯)R、HPCSHUTOFF(關(guān)機(jī))}>A.3存儲資源描述示例存儲資源描述示例如下：靜態(tài)屬性〈結(jié)點(diǎn)IP、容量、主機(jī)結(jié)點(diǎn)ID);屬性能〈存儲利用率>;狀態(tài){VMNOSTATE(無狀態(tài))、VMINI(初始化)、VMRUNNING(運(yùn)行)、VMPAUSE(暫停)、VMBLOCKED(鎖定)、VMUNAVAILABLE(無法連接)、7GB/T38554—2020A.4軟件資源描述示例軟件資源描述示例如下：靜態(tài)屬性〈調(diào)用地址、主機(jī)結(jié)點(diǎn)ID>;動態(tài)屬性〈服務(wù)質(zhì)量>;A.5License資源描述示例License資源描述示例如下：動態(tài)屬性〈服務(wù)質(zhì)量>;GB/T38554—2020(資料性附錄)AtomSvrModel=〈This,Ports<PortsIn,PortsOut>,States,Response<#States,Behavior,Trigger,Target<Duration〉,ExitAction〉)This表示資源服務(wù)本身的標(biāo)識；Ports(PortsIn,PortsOut>表示資源輸入輸出服務(wù)的接口，是服務(wù)接受外部調(diào)用請求并作出反饋的信息通道；States,Response分別表示服務(wù)狀態(tài)和服務(wù)響應(yīng)，服務(wù)狀態(tài)可以是只能被動響應(yīng)和變化的狀態(tài)，也描述；Behavior表示在狀態(tài)沒有跳變的情況下服務(wù)的內(nèi)部處理，對外則表現(xiàn)為在特定狀態(tài)下服務(wù)輸出對Trigger表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的守衛(wèi)條件(可以是某個輸入事件，也可以是一個表達(dá)式),也可以用來描述Target(Duration>分別表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的目標(biāo)狀態(tài)和新狀態(tài)的持續(xù)時間，對于只能被動響應(yīng)的服務(wù)進(jìn)行相應(yīng)處理。89GB/T38554—2020(資料性附錄)云制造仿真應(yīng)用場景C.1單組件模型在線應(yīng)用模式如圖C.1所示，用戶通過平臺WEB頁面查看在線應(yīng)用資源目錄，找到要調(diào)用的應(yīng)用API,輸入相應(yīng)參數(shù)在線運(yùn)行應(yīng)用進(jìn)行計算。實現(xiàn)對軟件、模型組件的在線、實時調(diào)用。在線應(yīng)用在線調(diào)用應(yīng)用模型組件返回結(jié)果查詢在線應(yīng)用返回在線應(yīng)用API外部應(yīng)用程序紐件模型0圖C.1單組件模型在線應(yīng)用模式C.2多組件模型在線應(yīng)用模式如圖C.2所示，根據(jù)用戶調(diào)用多個模型應(yīng)用進(jìn)行計算的需求，用戶通過平臺WEB頁面提交需要調(diào)用的多個在線應(yīng)用，在對數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系和時序邏輯關(guān)系建模和組件模型封裝的基礎(chǔ)之上，對多個組件模組件返回結(jié)果調(diào)度模塊模型調(diào)用/傳遞結(jié)果圖C.2多組件模型在線應(yīng)用模式GB/T38554—2020如圖C.3所示，主要針對模型任務(wù)的分布交互特性以及環(huán)境配置多樣性、復(fù)雜性，根據(jù)用戶的請求自動分析協(xié)同仿真多個模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系及其對資源服務(wù)的需求，支持對平臺中的計算資源和軟件資源進(jìn)行關(guān)聯(lián)的優(yōu)選和調(diào)配，支持在平臺中對模型組件進(jìn)行動態(tài)部署和發(fā)布，支持本地和平臺中的多個模型組件進(jìn)行動態(tài)集成與協(xié)同，從而動態(tài)建立多用戶參與、多模型組件聯(lián)合的協(xié)同仿真系統(tǒng)，讓多用戶更方便應(yīng)用到共享的模型資源開展協(xié)同仿真。另外，根據(jù)模型組件對運(yùn)行環(huán)境計算能力、操作系統(tǒng)、工具軟件等的需求，自動生成個性化的仿真應(yīng)用，以響應(yīng)用戶的不同仿真需求。運(yùn)行管理與監(jiān)控協(xié)同仿真中問件提交任務(wù)提交任務(wù)用戶1捉交任務(wù)在軟件節(jié)點(diǎn)解算環(huán)境軟件資源軟件資源軟件資源軟件資源軟件資源仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型=二維態(tài)勢成員獲取服務(wù)調(diào)用地址三維場景成員圖C.3多組件多用戶模型協(xié)同應(yīng)用模式GB/T38554—2020(資料性附錄)多組件仿真服務(wù)封裝接口參考模型多組件仿真服務(wù)封裝接口要求如下：CoupledSvrModel=〈This,SubSvrModel,Ports<Ports