CC BY
22
УДК 006.1
Куделина А.А., Порошин А.А., Невмятуллина Х.А.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СТАНДАРТИЗАЦИИ ДЛЯ ИНДУСТРИИ 4.0
Куделина Анна Андреевна - магистрантка 1-го года обучения кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии.
Порошин Александр Александрович - магистрант 1 -го года обучения кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии.
Невмятуллина Хадия Абдрахмановна - доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии. к.т.н.; [email protected]
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
В статье рассмотрены вопросы развития национальной системы стандартизации в соответствии с актуальными проблемами цифровизации экономики. Описаны элементы концепции создания машиночитаемых стандартов согласно «Дорожной карте» развития стандартизации в РФ до 2027 года. Подчеркнута роль SMART-стандартов как инструмента цифровой трансформации экономики. Представлена деятельность российской компании «Кодекс» в формировании цифровой нормативно-технической базы отечественной промышленности.
Ключевые слова: стандарты, цифровая экономика, индустрия 4.0, машиночитаемый формат.
PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF STANDARTIZATION FOR INDUSTRY 4.0
Kudelina A.A., Poroshin A.A., Nevmyatullina Kh.A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The article discusses the development of the national standardization system in accordance with the current problems of digitalization of the economy. The elements of the concept of creating machine-readable standards according to the "Roadmap" for the development of standardization in the Russian Federation until 2027 are described. The role of SMART standards as a tool for digital transformation of the economy is emphasized. The activity of the Russian company "Kodeks" in the formation of a digital regulatory and technical base of the domestic industry is presented.
Key words: standards, digital economy, industry 4.0, machine-readable format
Первая промышленная революция (конец XVIII - начало XIX вв.) была обусловлена переходом от аграрной экономики к промышленному производству за счет энергии пара и воды, механизации производства и развития металлургии. Во время второй промышленной революции (вторая половина XIX в. - начало XX в.) изобретение электрической энергии поспособствовало массовому, конвейерному производству и разделению труда. Применение электронных и инфокоммуникационных систем, которые обеспечили масштабную автоматизацию и роботизацию бизнес-процессов, начали третью промышленная революция с 1970 г. Четвертая промышленная революция (Индустрия 4.0) -массовое внедрение киберфизических систем в производство и переход на полностью автоматизированное цифровое производство с целью удовлетворения человеческих потребностей, включая быт, труд и досуг. Этот термин был введен в 2011 году в рамках немецкой инициативы. Несмотря на активное внедрение различных видов инфокоммуникационных технологий, электроники и промышленной робототехники в
производственные процессы, автоматизация промышленности, начавшаяся в конце XX века, носила преимущественно локальный характер,
когда каждое предприятие или подразделения внутри одного предприятия использовали собственную систему управления, которые были несовместимы с другими системами.
Развитие интернета, инфокоммуникационных технологий, устойчивых каналов связи, облачных технологий и цифровых платформ обеспечили появление открытых информационных систем и глобальных промышленных сетей, выходящих за границы отдельного предприятия и
взаимодействующих между собой. Такие системы и сети оказывают преобразующее воздействие на все сектора современной экономики и бизнеса за пределами самого сектора инфокоммуникационных технологий, и переводят промышленную автоматизацию на новую четвертую ступень индустриализации. Таким образом, Индустрия 4.0 -концепция новой экономической реальности, при которой большинство промышленных бизнес-процессов перейдёт в цифровой формат и будет автоматизировано, а главными компонентами станут интернет вещей (IoT), в том числе промышленный (IIoT), киберфизические системы (CPS) и искусственный интеллект (AI). В рамках концепции Индустрии 4.0 предполагается, что взаимодействия «человек - человек» и «человек -машина» постепенно заместятся только
взаимодействиями «машина — машина». В настоящее время цифровизация всей мировой промышленности и переход к «умному производству» сильно тормозится множеством как внешних, так и внутренних нормативных документов, например, из-за различия форматов, языков. Однако форматы представления большинства этих документов сильно устарели и для работы в новых условиях не могут быть использованы.
«Умные» (SMART) стандарты - это ключевой фактор перехода к «умному производству» и другим направлениях Индустрии 4.0. Уже действующие документы нужно постепенно переводить в SMART-формат, а новые -разрабатывать с нуля как SMART -документы.SMART стандарты - это документы, которые помимо текста, понятного человеку, содержат структурированные данные в виде формул, таблиц, 3D- и 2D-графики, программного кода, баз данных и т.д., которые «понятны» машине и могут ей считываться без участия человека-оператора.
На сегодняшний день стандарт воспринимается, прежде всего, как руководство к действию. В технических регламентах, национальных и международных стандартах, сводах правил содержатся требования к продуктам и услугам, которые специалист той или иной отрасли должен сам вычленить, правильно трактовать и применить. Но массовая цифровизация и автоматизация производства — как в России, так и за рубежом — создают потребность в документах другого рода. Предполагается, что SMART-стандарты станут реальной моделью или базой данных, которые можно интегрировать в информационную систему, программный комплекс, технологическую линию цифровых производств. Согласно концепции индустрии 4.0 рутинные процессы в «умных системах» будут выполнятся автоматически, без участия человека. А правила и параметры, которыми эти системы оперируют, будут базироваться на SMART-стандартах.
Без современных решений, предлагаемых стандартизацией, глобальная автоматизация невозможна: она будет очень сильно тормозиться из-за устаревших форматов представления стандартов. С формальной точки зрения любой стандарт, существующий в виде файла, например, PDF, является машиночитаемым, поскольку для его
чтения используется компьютер, его программное обеспечение. Однако с практической точки зрения это «машинное чтение» не даст никакого результата: с помощью компьютера есть возможность только открыть файл, а понимание и трактовка формируется человеком в то время, как для машины это бессмысленный набор символов. Дальнейшая автоматизация всех областей экономики требует именно машинопонимаемых документов, то есть содержащих структурированные данные, понятные компьютеру. Таким образом, создание SMART-стандартов в единой структуре необходимо для того, чтобы информационные и киберфизические системы могли руководствоваться при непосредственном взаимодействии, под контролем, но без прямого участия человека. Эта эволюция наглядно отражена в классификации уровней машиночитаемости документа, которую совместно выработали ИСО, МЭК и другие крупные организации по стандартизации.
Всего выделяется 5 уровней машиночитаемости документа (рис. 1) [1, 2]. Формально машиночитаемыми являются все уровни, начиная с 1-го (PDF), машинопонимаемыми — со 2-го (XML). Однако подлинно «умными» стандарты становятся только на 4 уровне. К 4 уровню машинопонимаемости стремится вся мировая стандартизация, в том числе российская [3]. Все отрасли экономики в индустрии 4.0 постепенно начнут существовать по SMART-стандартам.
Вопрос превращения стандартов из источника информации в реальный инструмент для всех этапов жизненного цикла продукции, от разработки до реализации, занимает международные организации по стандартизации не первый год. С начала 2020 года из-за массового перехода в цифровую среду по причине пандемии запросы промышленности к стандартам увеличились и, соответственно, повысился темп цифровизации этих стандартов. Однако ещё в 2018 году сразу несколько международных организаций по стандартизации - ИСО, МЭК и другие - создали специальные рабочие органы для разработки SMART-стандартов. 23 февраля 2021 года состоялось заседание совета Международной организации по стандартизации (ИСО), где был одобрен план разработки и внедрения SMART-стандартов. Этот проект стал одной из приоритетных задач «Стратегии ИСО 2030», внедрение которой стартовало 1 марта 2021 года [4].
Уропень О
СТАНДАРТЫ НА БУМАЖНЫХ НОСИТЕЛЯХ
Уровень 1
ОТКРЫТЫЙ ЦИФРОВОЙ ФОРМАТ
Сиг та мы публикации
утвержденных стандартов
Уровень 2
МАШИНОЧИТАЕМЫЙ ДОКУМЕНТ
Информационные справочные системы, реализующие пользовательские сервисы
Уровень 3
Уровень 4
МАШИНОЧИТАЕМОЕ СОДЕРЖАНИЕ
Детальное логическое описание документов до уровня требований. Отражение жизненного цикла НТД.
Системы управления
нормативно-технической документацией {СУ НТД «Техэксперт»).
Системы управления требованиями (СУТр «Техэксперт»)
SMART-СТАНДАРТЫ
Системы управления требованиями, тесно интегрированн ые с СAD/CА М, PLM/PDM системами, системами на основе ЕНМ-технологий.
Системы, содержащие стандарты в виде контейнеров текстовых, графических, числовых структур, цифровых моделей.
Управляющие системы, контролирующие выполнение требований стандартов.
Техэксперт: SMART-документы
Выпуск систем, содержащих цифровые модели и приложения
Рис.1. Классификация машиночитаемых стандартов [5].
В контексте движущих сил перемен для достижения поставленных целей н обеспечения высокого уровня результатов мы сосредоточимся на шести задачах первостепенной важности. Каждая из приоритетных задач в первую очередь поддерживает одну цель, как показано ниже.
Рис. 2. «Стратегия ИСО 2030» [4].
Стратегическое внедрение SMART-стандартов — это задача перехода стандартизации на 3 и 4 уровни машиночитаемости документов. И она требует изменить систему стандартизации в корне. Техническое руководящее бюро ИСО по SMART -стандартам определило около 50 мероприятий, которые так или иначе посвящены этому вопросу и должны быть реализованы в период с 2021 по 2025 годы. Среди тем мероприятий: изменения в процессах стандартизации, культурные изменения в стандартизации, изменения в системе управления стандартизацией, вопросы кибербезопасности, управления авторскими правами и обучения специалистов. На данный момент на
международном уровне уже определено шесть пилотных проектов, в которых необходимо внедрить SMART-стандарты. Это четыре конкретных стандарта ИСО, которые с нуля разрабатываются как цифровые, и два системных решения: реестр метаданных МЭК Common Data Dictionary (IEC CDD) и репозиторий свойств продукции ECLASS.
Разработка SMART-стандартов ведется во всем мире. Одну из концепций стандартов будущего предложила российская компания «Кодекс» [5]. Концепт постоянно уточняется и пересматривается, при этом суть остаётся неизменной: документ в полнотекстовом формате размечается «якорями» —
идентификаторами абзаца (PID). На данном этапе реализации свой PID есть у каждой сущности трёх типов: «абзац», «графический объект» и «ячейка таблицы». Соответственно, минимальный объём требования составляет 1 абзац, 1 рисунок или 1 ячейку таблицы, верхней границы объёма при этом нет. Это очень удобно, поскольку зачастую текст требования расположен в основной части документа, а относящиеся к нему числовые данные и иллюстрации — в приложениях. В SMART -стандарте от компании «Кодекс» их можно собрать в единую логическую сущность — требование
Но это только вершина айсберга, поскольку благодаря «якорям» к каждому требованию можно прикрепить структурированные данные: параметры и их значения, 3D- и 2D-графику, базы данных, программный код и т. д. Текст документа и его разметка «якорями» хранятся в Системе Управления Базами Данных «Кодекс». Структурированные метаданные могут храниться и в других СУБД (PostgreSQL, MongoDB) и передаваться по API. Конкретный набор метаданных зависит от предприятия и его потребностей, но возможности почти не ограничены. Предложенный компанией «Кодекс» формат SMART-стандартов и принцип их хранения обеспечивает тесную связь документа и всех бизнес-процессов, которые он регламентирует. В перспективе прикладное ПО, информационные и киберфизические системы будут обращаться к документам напрямую, без участия человека, и самостоятельно выгружать из них нужные параметры.
Автоматизация всех сфер жизни зависит от многих факторов. Особенно трудоемким и сложным
этот процесс считается для промышленности, регулируемой множеством стандартов. Таким образом, вклад стандартизации в развитие и модернизацию мировой промышленности и экономики в целом очень велик. Без современных решений в виде стандартов нового поколения -SMART-стандартов переход к «Индустрии 4.0» невозможен. Именно поэтому в настоящее время их разработка активно идет во всем мире, в том числе и в России. Имеющиеся концепты весьма перспективны и приближают момент полной автоматизации промышленности большими темпами.
Список литературы
1. Шалаев А.П. Цифровые стандарты - новый этап развития стандартизации? // Стандарты и качество. 2019. № 7. С. 16.
2. Панова А.С. Правовое обеспечение стандартизации в условиях цифровой трансформации экономики // Предпринимательское право. 2020. № 4. С. 3442.
3. План мероприятий ("дорожная карта") развития стандартизации в Российской Федерации на период до 2027 года. Письмо Правительства РФ от 15 ноября 2019 года N ДК-П7-9914.
4. Стратегия ИСО 2030 // ISO URL: https://www.iso.org/ru/home/about-us/strategy-2030.html (дата обращения: 03.04.2022).
5. Умные (SMART) стандарты: возможности и перспективы // Техэксперт URL: https ://cntd.ru/industriya-4-0.ru/actual (дата обращения: 02.04.2022).
