Трансформация промышленности в цифровой экономике - проектирование и производство Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Трансформация промышленности в цифровой экономике - проектирование и

производство

В.П.Куприяновский, С.А.Синягов, Д.Е. Намиот, Н.А.Уткин, Д.Е. Николаев, А.П.Добрынин,

Аннотация— В статье рассматриваются вопросы, связанные с трансформацией промышленности в цифровой экономике. Это - вторая из серии статей, в которой речь идет о стандартах проектирования и системах на производстве. Сегодня все технологии и смены парадигмы группируются вокруг подхода, основанного на кибер-физических системах, который начал превращаться в экосистему стандартов, как для новой промышленности, так и для иных приложений цифровой экономики. Системами стандартов, которые здесь обсуждаются, определены области технического взаимодействия между различными направлениями усилий по стандартизации. Это влияет не только на реализацию новых парадигм промышленности, а, в целом, и на начавшийся проект цифровой экономики Российской Федерации.

Ключевые слова—цифровая экономика, цифровая трансформация.

I. Системы проектирования

Модели данных производственных систем и стандарты практики обеспечивают информационные модели для заводского производства через системы проектирования. Они усиливают обмен информацией между заинтересованными сторонами, а также делают возможным включить виртуальный ввод в эксплуатацию, что может улучшить производственную маневренность и снизить стоимость производства.

Кроме стандартов CAX, существуют несколько международных стандартов, специфичных для моделирования производственной системы и обмена данными. Стандарты в этой области могут быть разделены на два домена, как показано в таблице 7: производственных ресурсов и процессов, и строительства / моделирования объектов.

В ISO 10303 AP 214 было показано, что нужно иметь

Статья получена 10 декабря 2016.

B.П.Куприяновский - МГУ имени М.В. Ломоносова (email: [email protected])

C.А. Синягов - Иннопрактика (e-mail: [email protected])

Д.Е. Намиот - МГУ имени М.В. Ломоносова (email: [email protected])

Н.А.Уткин - РВК (email: [email protected])

Д.Е. Николаев - МГТУ имени Н.Э. Баумана (email:[email protected]).

А.П.Добрынин - МГУ имени М.В. Ломоносова (email: andrey.p.dobrynin @ gmail.com)

возможность представлять различные аспекты производственной системы в целях ее развития.

ISO 10303 AP 221 определяет функциональные данные и схематические изображения технологических установок.

ISA 95 определяет модель иерархии оборудования и модели производственных процессов.

ISO 18629 определяет язык спецификации процессов (Process Specification Language - PSL), направленный на выявление и формальное определения и структурирования семантических понятий, присущих получению и обмену информацией, связанной с процессом дискретного производства.

IEC 62832 (Digital Factory) определяет комплексную сеть цифровых моделей, методов и инструментов для представления основных элементов и средств автоматизации, а также поведения и отношений между этими элементами / активами.

Концепция цифрового завода включает в себя пять вид информации:

1) Строительство (Construction - С),

2) Функции (Function -F),

3) Производительность (Performance - P),

4) Местоположение (Location - L)

5) Бизнес (Business - B).

ISO 17506 определяет открытый стандарт для обмена цифровыми активами между различными приложениями графического программного обеспечения для геометрических представлений и кинетического моделирования.

Информационная модель Core Manufacturing Simulation Data (CMSD) была разработана NIST и стандартизована организацией по стандартизации Simulation Interoperability Standards Organization (SISO) для определения спецификации данных-интерфейса для эффективного обмена данными производства в течение жизненного цикла в среде моделирования.

PLC Open XML обеспечивает стандарты для представления программируемого логического контроля (PLC), включая последовательности действий, внутреннего поведения объектов и систем ввода / вывода (IO).

Таблица 1: Информационные подели производственных систем и практические стандарты [6]

Dum л in

Standard* Description

Vl-anußi-Ltu ring. Resource and PlOCeSS r>imi;LL:L

liuildtnj; fatLÈily Domain

ISO 10303-2U 22]

ISA

IEC 62424 ISO ]S629

IEC

ISO 17Î06

PLC ÎljKTl XML

CMSD

IEC 62Л37

ISO

IEC 619ft?

ISO

225 227 ISO

JM: Conàrti for лжошстп с ni« lianical dnign [mxs«s № rrpn-iriui a ijiE^ijïdclurmp iysninn wiiich 1-. я рая ùi Ikilk%' dmiirii

21 ] ]'iiih i:oii.i| «laii jjh! schmiatkr TepntKïiiahiiri of pnoecsî pTanl-?

îViin1-- Нрппаф dm| Cor л 1палиПзе1игт£ emcrprist1 Ич1 Cumlkm aelMty-objetl îùt >.!ллиГайиллЬ||; Opcnf1icai& "iTnni^f mi nr

ï^rovidcs nciural daia formai Mini pjov,^ irotaçù оГ tikiaiclikal f'! -.:ii ..■Iijlv; inrfncuaiiùn

plwf^ 4]i«-iiiciili<nii [.m!-11:11;с dcvekuwl uy klîi i i-. m;l çifbjsii: lsnjiml>c<l drtCl&C (JSMWiSCi-

litdiLHrial-Tto;«.'! ML-iiiizcitKTir. Concrul and ЛиЮпигюо—Rcferciucc Mjodetfor Ht]iccuiiAailLvii itfPïvdutcJ» F*tili1fe4 Hl)i^n;i! Е-"агыиу>

( CH.] 4 )A . iLeÎIitn. l~i ivjk-ii »[auilhriL . ¡vchcmn. Îiyi cibchaupjr.^ iKjiilnl nnilviifl

varioui irjphic- »Й» art ipplk ations

Ttuf ilaridard alkv*^ itw rr^rpsciLlalioii ci «иИпЯ lotit s- fof praçrajioiiabt l.oaic noiblrollcrs. Kt-jslHjti ?i\[l.

Cm maiiufhciLirin^. SiïHuLsIkïii

COTWlbiifllEfC aS И L-i.1rii-.il ¡rihùljiiy^ilarkilb arwLijiHjlftiÎ iViltirtï ¡11 ll-к--ulu-liy ■

Spozifre yhiws-and пм!«*«ич.

Lhiliibc-? ii lorii M^ir. inoitls for rKtianred proiciï control arid ■oplimizaliom сараЬИИк.'* for

гили-jQ.ji-ii ¡ий systonii.

]i;..1iL"-ln.il-]iri"jL-b>. IbitJiMUiùitirtiL aiud hhJnù'jl - liai j. nliu^lilius LUid tkznuiLli. :zi firtHji-ai (чрфлкШ

235 - В-шкЗищ ckiiHTts u-inc ечрЪгН :-4и|.нг TïpiwnlaLnn 21" - Plaiic spaiial ^ibfi^urajrion

JiidiLMrv E-'oundaiira CLii-ь {IFCJ - ]3n:1..1m: ï mfrmnalion ijiodtling huilLitlL dfvtlopid fcty мачт ^lumitrly 'bc îmtniaikaial affi*«* ibr ifliervpttamiiy. iai) »

facililalc ¡nrtfD|Kriibililry in lîw anThitïttiir-r. mpinïcriii^ and c-rn-iuKlim i.-\IIO mduïlry

IEC 62337 определяет конкретные этапы и вехи в вводе в эксплуатацию электрооборудования, приборов и систем управления в обрабатывающей

промышленности. IEC 61987 определяет стандарт для облегчения понимания измерения и контроля процесса описания оборудования при передаче из одной партии в другую.

II Производственные системы инженерной категории

Производственная система инженерных стандартов может соединить инженерные инструменты из разных дисциплин, например, из системной инженерии, механической части заводской инженерии, электротехнического проектирования, технологических процессов, управления технологическими процессами проектирования, разработки человеко-машинного интерфейса (HMI), PLC программирования, и программирования для роботов.

В производственной системе инженерной категории, есть несколько важных стандартов, которые играют решающую роль в улучшении производственной системы инженерной эффективности, как показано в таблице 2. В то время как большинство из этих стандартов служат для весьма специфических функций, два из них являются основными методами, которые лежат в основе значительной части работ в производственной системе современного

машиностроения.

Systems Modeling Language (SysML) от OMG является языком информационного моделирования общего назначения для систем инженерных приложений. Он

поддерживает процессы спецификации, анализа, проектирования, верификации и проверки достоверности широкого спектра систем и систем-систем (SoS), и особенно полезен для крупных проектов, таких как производственные системы. Modelica [92] представляет собой объектно-ориентированный, декларативный, многодоменный (для многих областей применения) язык информационного моделирования.

Modelica широко используется в приложениях, информационном моделировании сложных физических систем и, в частности для моделирования механических, электрических, электронных, гидравлических и тепловых подсистем, контроля за электроэнергией или ориентированных на процессы подкомпонент производственных систем. В автоматизации инженерной области производственных систем, IEC 61131 является широко принятым стандартом для программируемых контроллеров, в том числе требований к оборудованию и испытаниям, связи, функциональной безопасности, языков программирования, а также рекомендаций по их реализации. В частности, IEC 61131-3 является наиболее широко принятым стандартом, определяющим языки программирования для PLCs, встроенных элементов управления и промышленных персональных компьютеров.

IEC 61499 является открытым стандартом для распределенных систем управления и автоматизации, на которых целые приложения могут быть построены из функциональных блоков (FB) с триггерами событий. Этот стандарт не был принят промышленностью, хотя этому в значительной мере пыталось способствовать академическое сообщество, так как он сегодня не обеспечивает прочную основу для следующего поколения систем промышленной автоматизации.

IEC 6I804 определяет технологическим процессом.

FB для управления

IEC 62714, AutomationML, соединяет между собой информационные инженерные инструменты из различных дисциплин, например, механической части заводской инженерии, электротехнического

проектирования, технологических процессов, инженерного управления технологическими

процессами, разработки HMI, PLC программирования, и программирования для роботов и т.д. [12].

AutomationML включает в себя различные стандарты посредством строго типизированных связей через форматы, включая CAEX (IEC 62424) для свойств и отношений объектов в их иерархической структуре, COLLADA для режимов графических атрибутов и кинематики и PLCopen XML для логических элементов.

IEC также имеет набор стандартов для моделирования и настройки производственного оборудования, таких как IEC 62453-2 для устройства спецификации интерфейсов полевых инстументов, и IEC 61804-3 с указанием языка описания электронных устройств (EDDL). ISO 18828 находится в стадии разработки ISO TC184 / SC4 для стандартизированных процедур для производственной системной инженерии.

Для производственной инженерной практики, IEC 61508 является международным стандартом для

электрических, электронных и программируемых электронных систем, связанных с безопасностью. Он определяет требования для обеспечения того, чтобы системы были разработаны, реализованы, эксплуатировались и обслуживались на стандартах для уровней полноты безопасности (SIL).

IEC 61511 представляет собой технический стандарт, который определяет практику в области инженерных систем, обеспечивающих безопасность промышленного процесса за счет использования контрольно-измерительных приборов. Этот стандарт является специфицированным для процессов индустрии в конкретных рамках IEC 61508.

ISO 13849 содержит требования по технике безопасности и указания относительно принципов проектирования и интеграции частей, связанных с безопасностью систем управления, в том числе при разработке программного обеспечения.

Таблица 2: Стандарты производственной инженерной системы [6]

Standard

SysMI.

Modélica

1Г:С 6113 Ii me &14W

Jl:t" fhlJÍÜJ

1ЕС61ОД IEC 6Í5Ü im)

IEC 62714 il -C «453 ISO1HS2S

Description

Syricmbï-Todctiim Ьдлрилре (SysML)di«l«" of Ню Unilkd StflíWii^ I л »л до pe (UML) íorsyjietns (ПА>н«тп|Ц! цфйскйога tiç.fíj

Modeli«1 k n poafTOpffctMy, rtijst-nkrtfi, «рчНог bwd tangmfc ййнмкпвяЦу model «тчзкй |.i|ij -чч:л1 ¿yMeillb Winning ibi.iKinfKtiljy

Ли i H(." ^ntidnrí ffla ргевлшгкиЫе сншЩсп.

¿riopái -ii.tiiLl.iELl for <JMnl*iw<) íontpol nix! tiB4í<Jflai Ьи-че Nwkhnji whieh entire

■pplii^ions ОИУ ЬвЫИ

пвд^кпЫкЬ lE'lS.h № pfoctFii «HtitroJ

Pirt 2. SpüetflcüfM píFB tontupL

Е'чгс 1: Ehmik bcííripiiftii Laquage ■] [>l)1 1

KuriL iúTinl saífeiy wehe&fcül dtüHMií ртфшмЫ! tk-iiruuk- buftiy-ttliwd щинм.

¡nslmriKii1i;^l v-'-liJCU!, f^r крщен) ¡iidiiylcy ичЯн ; SWily пГйр(1ш)ау ■■ S-Hlfcly'tvilakKl p:irt> чЧЧ'ччгг ■! lyilrtu

AlLli.-i|ll,liiiTn Ml. ■ lll.ihL'L'ririlf Jald i.'Vi.-li.lllUiJ ÑXniltlL tbf ILM ¡II ЧкИЫ:1 -.1 ttUklCltalKHI ¡t>' -.(üllL-. flk.cill oeiinf. ПсЫ átrvice Eiwl iE'lJ[ I irii.'rl'.iLL' \]wiílLnI¡Lin

|irw«tintf Kr цнч1иейет1 wriefiitíníínecriitp Лсч1<чин«1

Стандарты управления данными в жизненного цикла производства, определяют общие информационные модели интеграции данных, совместного использования, обмена и передачи информационной эстафеты по этапам для поддержки жизненного цикла производственных мощностей.

Выбранный набор важных стандартов управления течение данными производства в течение жизненного цикла, приведен в таблице 3.

Таблица 3: Стандарты управления данными производства в течение жизненного цикла [6]

Si и ei il п.ici

îsn

Description

l'rofliKM Sfçcyck Mipjirtrt

isn 15924 ISO 16739

todutidal i.iuioitiiiiioii jyikniifiiKi itiltprAilîMi — ]iit(.\gratiiori oflifocyct* data for process plan» Liicliuliiij! oil and ^ал |.и l4)i.h.[li':l lliciliikû

luduülry FviipdiääqClassШГС> - Building information ntodirlmg slaiidard dL-vcloi*-^ 1o fAtilHntL' in [tic vcUlaclii», CEifliiLLtrinji and eojüJructioin <ЛЕС) ¡¡uiunry

ГЕС 62890

l.ifcrycLc ni;in;iiittK4Jl Гное systems 4uidproducts umm1 in indusLrMi]-|)rtx:css йшигепка!,и^М .nul aLiiomacLoti

Изучение информационного моделирования позволило практикам установить, что ISO 10303 AP 239 (PLCS) имеет наибольший потенциал для моделирования производственной системы для ее жизненного цикла.

Тем не менее, необходимы рекомендации относительно того, как использовать PLCS для представления предметно-ориентированных объектов, таких как, например, обрабатывающие центры.

ISO 15926 является наиболее широко используемым стандартом управления данными производственного жизненного цикла в перерабатывающей промышленности. ISO 15926 -1 определяет структуру классов различных явлений или явлений, которые существуют во времени и пространстве в этой отрасли.

Благодаря общему характеру модели данных в PLCS 15926, стандарт 15926 определяет и модель эталонных

данных в части 4 обеспечивает более полезные объекты для представления технологических установок. ISO 16739 определяет общую модель данных для построения жизненного цикла поддержки, которые могут быть применены к производственным предприятиям. Развитие IEC 62890 определяет стандарты для управления жизненным циклом для систем и продуктов, используемых в промышленных процессах измерения, контроля и автоматизации.

Стандарты O&M определяют обработку данных, связь и стандарты представления для мониторинга и диагностики состояния машин, для поддержания адекватной производительности систем, а также для поиска путей повышения производительности. Таблица 4 показывает выбранный набор стандартов O & M.

Таблица 4: Набор стандартов O & M производственных систем [6]

Standard

ISO 13374

MIMOSA OSA-CBM

MIMOSA OSA -fcAI

ASM F. B5cS§2M

Description

The M:i:ni;i] .1 establishes general guidelines Гот software specifications related I» dzna processing, communication, and presentation of roachiie condition monitoring anrl dtagnoslH information.

The Open Sy it-em Architecture for Condition'Raied MsiuJefUUW (OSA-CBM) specification is a standard Brehberture for moving information in a condition-based imintejianc-e system.

ОВД System Architecture fbrlowprise Application Integration (OSA-EAl) Kjjcdfication provides an information exchange standard lo allow sharing in Ton nation between irtt«pri» system к «nd a relational diabase model lo allow storage у f dtc ади «ssci information.

Iiifomwticm Technology for Mftcbmt Tools - Data Specification for Prcpeflleif of Machine Tools for Milling ¡LrtdTumuif

обращается только с информацией, относящейся к самому станку, и не включает в себя информацию, относящуюся к процессу.

Стандарты поддержки производства O & M включают архитектуру открытых систем MIMOSA Open Systems Architecture for Enterprise Application Integration для интеграции корпоративных приложений (OSA-EAI) технических характеристик и состояний на основе технического обслуживания (CBM) технические характеристики, которые широко используются в нефтяной и газовой промышленности. ISO 13374 также определяет обработку данных, связь и стандарты представления для мониторинга и диагностики состояния машин.

В будущих ASME B5.59-2 будут рассмотрены производительность и возможности для станков в любой момент их жизненного цикла, например, во время спецификации, после тестирования приемке в эксплуатацию, или во время работы. ASME B5.59-2

III Бизнес-цикл для управления цепочками поставок

Электронная коммерция имеет решающее значение сегодня для того, чтобы был осуществим любой вид бизнеса или коммерческой сделки, и всегда включает в себя обмен информацией между заинтересованными сторонами.

На рисунке 1 показан план цикла возврата для управления цепочкой поставок для производства.

Рис. 1. Стандарты для циклов цепочек поставок [11]

Стандарты взаимодействия между производителями, поставщиками, клиентами, партнерами и даже конкурентами включают в себя общие стандарты информационного бизнес-моделирования (в таблице 5),

а также конкретные производственные стандарты информационного моделирования и стандарты соответствующих протоколов сообщений.

Таблица 5: Общие стандарты, используемые для моделирования и выполнения бизнес-процессов [6]

S DO

-

Sliiidirds

Kfcripliuit

f ^ Vf t ь

WftK

OASIS

lll'Mïi

BP DM XPDL

L+X.41.

kpûl

v.rs Dl WS-CDL ASC XI2 ANSEXIÏ UN/ EDIFACI

ÇBFACT

OAGi ПЛС-1Я

AI'KÜ ^ Ott

М1-:КА B2MML

W3C

[ЭиыПГ^ГК^Г^ МчМкМпЦ NiH-llMII- Л 'I KHlirdtfCfl 11. -. ■ : 11 :11 ■ I .4 . I|.iyi-:ih hUnfen

whsçb ¿bi>-diiiliu^ * itKiiiifcHfct niifl ¡mtdihkiipc îmiiiai

Buitn^PUtcil 11 1 " : I i ■ ;-. ■ i MrlaiiKHkl - I wide s c^n^^piï. lo Иф№»Ъшик»р1тм iikmIcL.

SMI h«hDtfinlrfcm I jnigikip- - tmslKHDfMiwiiwJiknun ridrrewbwh(ta ёмфЫ» i^Htf UTTHBfjfF Aiiit t.in Ih1 l-xl'lIiiaI. ■■ Гн1 гll-.! and hniLKid

El«t№ttie Biullkii XML - LLtM lit Bioi>Mt M^irkuv l.arui"-№ (XML) Го HtanlbJiziAtMCW itr' liijtiiM-bt ILII.L

Ли urc]ir»iial»n ■=:■:-■ !i- for >p«iij.Tii|i btabkrt1)]. ргоссьь Uihii-Tur bAlrfnWtb Servira.; XMI ■'¡■¡ьч.-£ Imaiw^ ino*t> itrti lie rtvieoifnL. пти. awi с submit Ы

Л счлктх ГчЛ-SI. il i.'.ül'^ ÎlwiiiiI for biUint^i lUicnim^nt^ rlinl tiiabcmidihnisidüb in«< Itw itvjiiirnnciil^-oi (ДОкикв ïllll-nlr-,"-.

HVSOL ii ui XMI. К.-п: i.-i t'iir ik-wiibiiig nrtwijrk rtlflpes Ц1 îçt pfeftilpnirii--p|Kridin3 gomniiga

ti'iLlainiri.E riilirr dinmnicnlurifuicdcr |>г«сч1игт-1>1к:п1гч1 ы1ч'П|-и?кч1.

Wub Sonic*-. C3iHW£Pf4iy №KCtptk№ ¡дарщрп - fewihi-L iiiCfrcjh'uhk'. род'-к-^нж^чШкжпхШ'п IKKVCÜ ]Huikip4in1s

№ if (Ik mod i*Hdy Ebtfwefc CtU mwiitwftft iE Dl.) iwwicin Umlädt dmhpod by (tujtH^jjd fcAffltfftal üldnil.mL С^шАн iASi f

EJocwottit Iirttrd'kkflc« fw AdibLiirtUfce, Соиижна ladltaa^Ht - aiiiinwimtonill J'iîl »i.l-mI.iihI

<кл l-hjpfd by nic united viiiofm

Ihl'.-JlJ 'i|:Vl il':. .Il h'IL'. fol Jifil :I|J ПдаЫДО!, nid Ar i-.H L-11 i I Ii Ьдфпкде |KÏXL'4>f7

;-.ч*11НП41>-Ц|:.|1 IЛ ГА LHlMjn-L-S'J^nrjhllHJniriL-Snpplk-lïk'-Iiy kl ninillllink.l^r

л hILpiЛу ^]iliiii 1V.H11L-J'Лl-ri;. lihkittß htlUfHS*pflQ№<41. (fciÎIMlïl.lliCL- [tttirie, |H.i::il.-h .il.-.l |>iii|hti-' \ i :!!■■ intoa unifiai ^tnjfliui;

An XML mi^niKtniik)inrf lIk АИ115А-В. i iuKtp(iw-Cisiiwri 5y««n In«* ration

Эти стандарты являются ключом к повышению эффективности цепочек поставок и маневренности производства. Здесь выделяются три набора конкретных

производственных стандартов критически важных для интеграции спецификаций: APICS Supply Chain Operations Reference (SCOR), Open Applications Group Integration Specification (OAGIS), и MESA.

SCOR представляет собой процесс эталонного информационного моделирования цепочки поставок Совета Supply Chain Council (SCC) (ныне часть APICS) и является стандартом де-факто, который идентифицирует и продвигает лучшие практики в области управления и функционирования цепочек поставок в деятельности многих отраслей промышленности. SCOR является инструментом управления, охватывающий цепочку поставок от поставщиков до поставщиков и от поставщиков до клиентов заказчика.

Модель описывает бизнес-деятельность, связанную со всеми этапами удовлетворения требований заказчика. Модель использует подход, основанный на трех основных принципах: моделирование процессов и реинжениринга, измерения производительности и передового опыта. Модель SCOR является текстовой в своей основе и, следовательно, непосредственно не пригодна для автоматизации.

OAGIS включает в себя набор инженерных и спецификаций бизнес сообщений под названием Business Object Documents (Bods), которые определяют общие модели контента и сообщений для обмена данными между бизнес-приложениями. OAGIS также предлагает руководства для их реализации.

Содержание OAGIS охватывает многие отрасли и функции, в том числе электронной коммерции, производства, логистики, управления

взаимоотношениями с клиентами и планирования ресурсов предприятия (ERP). Он включает в себя не только определенные форматы для распространенных типов сообщений, используемых в производственных областях, но и механизмы для расширения и применения стандартов для конкретных нужд.

Стандарт может служить в качестве определения строительных блоков для индивидуальных обменов данными. МЕЗА B2MML является хорошо принятой в реализации информационной моделью данных ISA-95. Она облегчает интеграцию систем управления

цепочками поставок с ERP и с производственными системами, такими как системы управления и MES.

IV Производственная пирамида

Производственная Пирамида является ядром экосистемы SM, где жизненный цикл продукции, жизненный цикл производства, и бизнес-циклы сходятся и взаимодействуют между собой.

В смарт-операциях, поведение автономных и интеллектуальных машин, в том числе их самосознание, мышление и планирование, и самокоррекция являются ключевыми, но информация о результатах такого поведения должна перемещаться вверх и вниз по производственной пирамиде.

Эта информационная интеграция с машинами для внедрения в корпоративных системах является жизненно важной и критически зависит от стандартов.

Стандарты с интеграцией и поддержкой SM позволяют:

1) Осуществить доступ к полевым производственным данным и для принятия быстрых решений и оптимизации пропускной способности самого производства и качества его работы,

2) Собрать точные показатели использования энергии и материалов,

3) Добиться улучшение безопасности и повышения устойчивости производства.

на рисунке 2, мы разделим стандарты интеграции, основанные на иерархии ISA 95 [34], которые также были включены в ISO / IEC 62264.

Рис. 2. Производственная пирамида объективных данных с поля до ERP [11]

сбора

ISA 95 является широко используемой эталонной

моделью для разработки автоматизированных интерфейсов между системами предприятия и управления. Этот стандарт был разработан для мировых производителей и предназначены для применения во всех отраслях промышленности как для дискретных так для и непрерывных процессов.

A. Уровень предприятия

ISO 15704 определяет требования к базовым корпоративным архитектурам и методологию. Стандарты ISO 19439 и 19440, перечисленные на рисунке 5 определяют рамки и характеристики основных конструкций и информационных моделей, необходимых для деятельности на уровне предприятий.

ISO 20140 устанавливает обзор и общие принципы метода для оценки экологического воздействия производственных систем. OMG модель бизнес-процессов Business Process Model Notation (BPMN) представляет собой графическое представление и часто используется для определения процессов в информационной модели бизнес-процесса производства.

Предсказательные информационные модели на базе

SDO

языка Markup Language (PMML), разработанные Группой Data Mining Group (DMG) представляют собой формат для определения статистических и информационных моделей данных интеллектуального анализа данных. PMML может быть также адаптировна на уровне MOM. Стандарт информационных моделей и нотаций Decision Model and Notation (DMN) разрабатывается OMG, чтобы ликвидировать разрыв между бизнес-решениями проектирования и дизайна и реализацией этих решений. OAGIS определяет общую информационную модель содержания для интеграции корпоративных приложений.

B. Уровень MOM

Уровень MOM: Управление операциями производства, или MOM, относится к приложениям, которые контролируют операции на уровне завода или фабрики. В таблице 6 приведены некоторые важные стандарты уровня MOM.

Таблица 6: Стандарты уровня MOM [6]

Mil "(tant* l)mTijiii«ii

OMG

WlMC

OASIS

BPMN

HPl)\ï XPDL

ДОME-

i1pll

um. WS0L WS-CDL ASC. XI 2 ANSE X12 UN/ EDÏFACI

ÇEfàct

OAGi ПЛГ-1Ч

AI'K'S SlOEt

MI:BA B2MML

W3C

SukntHbCtri "l^lir-.: NiH-iitjii- Л >ij;nl-irilïïcd in^flii'.-j] и'.-ф-Нкч! i -т .,1|.|ïi-:ik Ьдомьп.» yriKrvitt ц lu. h jJ«> iU :1ii'. -, h ibxikiihubtaiih ¡fïitfuhanpç îotïiai

Suite ¡-ь-РПсп! Dolïnibun ММлмхчк] - l'iovidis al»1r»;t cunecpCs. lo ирЬиЬинкм |riMtU мкмкЬ.

XXC. iVMwDebUon Lwfuu#t - buiom-hi i>ro«ss nwdtfc ilxn eddrew« txxli (h« дарМн and the •■ГГСНШГкт uiil ели IK fxcfiiced, ■■ гч1 гяI niid«^flmii^d

Ek«№ttie SMI - ||«г Bin .-.il 'к M-irkuu З.эпшмщ- > SMI .1 W MiuiJm (Кл- Ичг -^îuic

Ii.iIlk^ оК 111J h i I -. iLll.L

Ли Огс]|Г»13Я|»|к liTlL!i:-]|iC für >pCviT^Tll|I Im! ■ i^wr btHflua Wbb Sttviccv .-llHMll

IIWAfc iMl «HUlDd. ^iCWd. iftd tücKMitd

л счлктх ü1j[. ¡tffrchuipc f^iiul (ьгъшшч ikininirntï гi ■ : ■ i ^nitlu-nislmiil/nllo in«! iii:

ivi|ii::i-ii.ii|l\<>l 1.T..I ГI -к: 1.11 я I -ill-ihl

M 51 Ù HI Л Ml lvri:i.-| t'lir lii-wlibillj [WWiirti rtft^TM Ц1 lÇt ofefMlptHTlN L'|h:rriilLi ПППНрт i.4jiHainir\E riüirr ii.H:uDir;iL!-<.iriniii J or i>fwotJtjrv-*.vih:nlnl nilàniuJhMi.

Wi;b Scjvfwi t 'licm-v^npliy I Jv-t. i ¡|Ог: i ! .ujçn.ipc -drtfnlhïi. ¡пиг^киЬк-. ¡н.«-ю-|Ьч.тс1>Мл1нч.||^>1: ■ К1 hit il i nul ici puni ч

One 4filte m«r d^Ht EtatooJc Data fattcfdhufe (EDy ¿ociwwin Ai*iidMcitd^«1ч>Ы by AMSIdinl^l Iîiî .Vcrcdiled GlwMf С^тшйее(ASÇ)Ilj

Ëtomottit 1>лй IfTtrpclkkaf* fw Adintafcptmfce, c»itiHHiiBil1taa9«l - an nirftiatkmi l'DI sumhid

ik w lijpfd by Mil- L. llilo.1 SitHJfM

ХЧП. bated AiKfifk.irifiiK for defining Ьпй^^шнчп .:ii>1 Îlïî I l- : i ■ : I ï i : -j bwincH ркеин J^-miam^ lint '."Лгл Ьыыпс-.к'-.агм! I-;■■:: :l ■■■■ .inilk-i'iorn lo пчшашпкч'г

Л hlLJiph' ^]iLiiii il-.hilU^.V'.'ri;. link:: II- budft^f ffQWUCfc, J>i=ÎiMlïlAIICt WtfHW, |!l.i::i4 4 .'il ..I |>iii|hti-' (IS

into a umlk'iL itnifluii:

.ЛЯ XML HlffciiKttiü tolb of J hi ЛИ! 15Л-К| I IHrtpiiw-Oöliiri StyiWrtUlWiiriCiOft

IEC 62264 является международным стандартом для интеграции системы управления предприятием и основан на ISA 95. IEC 62264 определяет информационные модели деятельности,

функциональные модели и модели объектов в домене MOM.

Business to Manufacturing Markup Language (B2MML), опубликованный MESA, является реализацией IEC

62264 для связи систем ERP и управления цепочками поставок (SCM) с производственными системами, такими как Manufacturing Execution Systems (MES).

ISO 22400 определяет ключевые показатели эффективности (KPI), используемые в управлении операциями производства.

QIF представляет собой набор стандартов, позволяющих циркулировать информации в рамках систем измерения качества автоматизированных систем.

PMML от DMG может быть применен на этом уровне для поддержки функций MOM.

С. SCADA и уровень устройств

SCADA и уровень устройств: стандарты уровня SCAD (диспетчерского управления и сбора данных) и стандарты на уровне устройств приведены на рисунке 2 и рассматриваются как стандарты в цехах. Если раньше эти уровни были еще различны, то сейчас это только различие по времени и безопасности для критически важных мероприятий и не критичной ко времени деятельности.

На уровне предприятия это, как правило, организованная иерархия систем управления, состоящих из HMI, PLC, и полевых компонент, таких как датчики и исполнительные устройства. PLCs, как правило, подключены к HMI через не критичные ко времени коммуникационные системы, такие как Ethernet / IP, DeviceNet, ControlNet, PROFINET и EtherCAT.

Полевые шины, такие как PROFIBUS, CAN шины, HART и Modbus, связывает PLCs с полевыми компонентами. Последовательный коммуникационный протокол, Modbus также часто используется для подключения компьютера-супервизора с удаленного терминала (RTU) в SCADA системах.

В то время как регуляция профилей связи в режиме реального времени Ethernet на основе протоколов, таких как EtherCAT, PROFINET и Ethernet / IP охватываются действием IEC 61874, полевые шины, такие как Foundation Fieldbus и PROFIBUS указаны в МЭК 61158.

В дополнение к протоколам связи, описанным выше, существует несколько важных стандартов интеграции, связывающих контрольные функции до уровня MES и систем уровня предприятия, такие как OPC и OPC UA (Unified Architecture), MTConnect, PackML и BatchML.

OPC UA представляет собой промышленный протокол связи машина-машина на базе сервис-ориентированной архитектуры (SOA). Кроме того, OPC UA обеспечивает гибкую структуру информационной модели для создания и раскрытия кастомизированной информации настроенной стандартным образом, в тех случаях, когда пользователи OPC UA согласились с настройками.

Некоторые из этих настроек содержатся в стандартах компаний для разные областей применения, например, OPC UA для ISA 95, OPC UA для Field Device Integration (FDI), OPC UA для Analyzer Devices (ADI) и OPC UA для PLCopen (IEC 61131- 3).

MTConnect используется для доступа к данным в реальном времени от цехового производственного оборудования, таких как, например, станки. ISA 88 является стандартом для перерабатывающей промышленности и определяет физические модели, процедуры и рецепты. Он был принят МЭК в МЭК 61512. PackML является стандартом, который используется в перерабатывающей промышленности как часть ISA 88 стандартов. BatchML является реализацией ISA 88 для связи систем управления для MES. Стандарты, поддерживающие системы

производственного цеха на этом уровне представлены в таблице 7.

Таблица 7: Стандарты уровня SCADA и стандарты уровня устройств [6]

Stanihrd»

Description

1ЕСЙ1532 Batch VI I.

ISA-SS - ■ I k" 111:1 ■ terminology. Kferetic-e models. data models (including т-ecipe- model) for batch oonlrol as

HS^d ill Ehe J i[ — -■ ijuUL^lTÏL-S.

BatcliMi. is. an xml iitiplcmcntsdioji of the iSA-SS

PacfcMT ÏEC02Î4I IEC61I?8 IEC617S-I

ISO I183S IEC 62591

Packaging Machine L ajbsuatt. definti a oo:miioti approach, crsudiiiu laiieua^c- fc-r niilonuLid machines. РлсЪ!^ ILivas attop!L4)iis pan of [he ASS inHuiMry KiaiitUrrt in AMgUSl ¿MS.

OPC Unified AT-cliitectmc - яп iitditsnial M2M commtniicsuiort protocol for imeropcrabilily developed by fhe OPC Foundation.

j 11l' slacidajd btdjlblrial c4.1cliuli3i lïlhl ikiii ikiwoits — fieldliua including t "oncrol_st:î ям<1

Profibus.

Tins standard, defute^ a sel; of protocol specific cc4rtinunic.ajiion profiles based on [he 1ПС 61 l? S iiriti and псл1-(Ьг»с dlrcriicT cominnnicaiion pmfilcs-. се» tic ilscJ in lhc desalt of dcviecs ¡nvdi-nl an соттшиснчюмч in factory inartufaclujine ând ¡имш oonteoL

СснипЯкгАка peäbrorlc (CAN) -а serial wmmmkaöofl ргогосЫ iliai ятролз distributed rAd-tim^ иинш! and multiplexing for use w-ithin n-^atL vehicles

1 lie ^lacidard specilie^ Wifeless commun ic-aclon oetworif ц^солшшпМнр profiles WirêlessJ-LA_RT_

MTCoimcc!

МТСОШМ is a bg&Cwetgfil, opt«, aaidt^irnsibh.- [irutocri designed f™ ttM ^v^hijlgfl ufdaia (from shop floor «quipiiicut tosoftnuc appLie-atLan^ used 1ог monrloringz and! data analysis.

iec pas 62030 (Mcxfbus)

mqtt

Modbusls ade faclo standard picivktbLu serial communications protocol to connect btdustrial electronic iicvices: >todbus.i4 often iiicdlo connect я supervisory comMImfim a remote t-crmiiwl unit (RTU)TLC in supervisory ccniml and data acquisition (SCADA) system?.

Ал ejttremelv i £ h t №C i jth E [Hiblisliiu trat tibi incssaçbtii transport rurcmmHiioni wfch mutt locations svltere a small code footprint is required jrnd or network handv. id.llt К a.1 a premium.

D. Перекрестные уровни

Перекрестные уровни: несколько стандартов пересекают все уровни и определяют системы безопасности производства, процессы управления качеством, управление энергопотреблением и управлением защиты окружающей среды.

В таблице 8 перечислены несколько производственных стандартов кросс-уровня. ISA / IEC-

62443, ранее ISA 99, представляет собой серию стандартов, технических отчетов, а также связанной с ними информации, которая определяет процедуры для осуществления их в электронном виде обеспечения промышленной автоматизации и систем управления.

Таблица 8: Стандарты, которые используются на всех уровнях производственной пирамиды [6]

StaudHrds

Desc rfptioïi

IF.C 62443 (ISA 99)

ISO 9000 ISO ^0001

ISO 140(10

lFC-624Ji defines ртосейЩн for imphnuentiig eteilrimically sscun: inilwMiwlAutomfllionsiiclConiTiol

TSC) 9000 is a quality ПШ1ЦСПШ1| standard lhal jircscnls piLidL'liiLcs intended to intfCASe (н)ЖЯ e Hi'ji'.'ii jv imil cuüiotnn saiisiktiioti.

Пи; standard specifics the nquirewente farcsiabLishinii, implementing, nteintwinyii and improving an energy nlinägHncrtt systinB^ 10 iupwt cijanizatiw LTien^' performance; iiidiulm:: tMjer^y efficiency, energy securily. energy use лис! мзшдрйоп

The ISO IIQOO ftuiiily of standards provides iwaclical tools forccrapifliesand organizations of all kintb

]i»Jjin!i to гпллзд? t}j(ir то^тошл^nbll responsibilities.

как Эмпирическая Экономика стандартов, стандарты делали уже тогда ежегодный взнос в размере 2,5 млрд. в экономику Великобритании и 13% роста производительности труда объясняется ролью стандартов [12].

Сегодня в цифровой экономике Великобритании стандартизация информационных моделей разного вида одна из центральных тем, а вклад стандартизации в экономику невероятно вырос на цифровом ее этапе.

Изучение экономических преимуществ

стандартизации, проведенных немецким институтом стандартизации (DIN) и Федеральным министерством экономики и технологий в 1997-2000 на основе 700 компаний нашло пользу стандартов для национальной экономики больше, чем на $15 млрд. в год, но это было только разовое исследование страны, которая одна их лидеров мира промышленности.

Они, как и британцы, также обнаружили, что компании, которые участвуют в разработке стандартов, имеют фору по отношению к своим конкурентам в адаптации к требованиям рынка и новым технологиям.

Не трудно предположить какую огромную, и мы бы сказали определяющую, роль играют стандарты информационно моделирования в промышленности.

Однако, пользуясь совершенно оправданным методом аналогий уже проведенной цифровой трансформации аналоговой строительной индустрии в цифровую [13,14,15,16,17], широко известной как информационное моделирование зданий или BIM можно привести только две цифры — 30% сокращения стоимости изделия (здания) и 50% сокращения времени создания изделия (здания).

Неудивительно, что трансформация строительной отрасли очень быстро переросла в Великобритании в тотальное применение информационного

моделирования как базы цифровой экономики, дополняемой многими инновациями и в первую голову

Концепция производства и электронных систем контроля безопасности применяется в самом широком смысле, охватывающем все виды производств, объектов и систем во всех отраслях промышленности.

Семейство стандартов ISO 9000 систем качества менеджмента разработано, чтобы помочь производителям гарантировать, что они отвечают потребностям клиентов и других заинтересованных сторон при соблюдении законодательных и нормативных требований, связанных с их продуктом.

ISO 50001 определяет требования для создания, внедрения, поддержания и совершенствования систем управления энергопотреблением для производственного бизнеса.

ISO 14000 представляет собой серию стандартов экологического менеджмента, содержащих

рекомендации о том, как систематизировать и повысить эффективность усилий по управлению защитой окружающей среды.

V РОЛЬ СТАНДАРТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВ В ЦИФРОВОЙ ЭКОНОМИКЕ

Стандарты играют большую роль в обеспечении экономического роста во всем мире. Грубо говоря, 80% мировой торговли товарами зависит от стандартов и нормативно-правовых актов, которые воплощаются стандартами.

В Соединенных Штатах, экономическое влияние стандартов, к примеру, не отслеживается. Нам известно сегодня, что только в Великобритании это делается достаточно давно и регулярно. Мы исследовали это и опубликовали работу [12], к которой и отсылаем читателя заинтересованного этой темой.

На основе исследования в Великобритании, опубликованном уже в 2005 г. (есть и более поздние, но специально приводим более раннее) поименованного

интернетом вещей.

Расчеты показывают, что это только совсем верхняя часть айсберга экономии за счет внедрения информационных моделей и технологий и оценка сокращения стоимости в строительстве может достигать 75% от аналоговой. Как обычно мы отсылаем читателя к уже опубликованным работам на эту тему [13,14,15,16,17].

Не менее впечатляют и расчетные показатели цифровой трансформации железной дороги в цифровую железную дорогу. Это увеличение пропускной способности железной дороги на 40% и снижение стоимости перевозок на 30%.

Как и в случае BIM, это только гарантированный результат первого этапа трансформации. При этом время таких трансформаций фантастически мало по сравнению с тем, что было ранее известно при одновременном достижении целой группы (а не одного результата). Читатель может также свободно ознакомится с этими работами по цифровой железной дороге и роли в этой трансформации стандартов и информационных моделей в работах

[18,19,20,21,22,23,24].

Очень важно отметить еще раз и другое: многое в эти трансформации из информационных технологий пришло из промышленности и многое - из достигнутого в этих цифровых трансформациях, когда готовые компоненты включаются в процесс цифровой трансформации промышленности.

Для производств, основанных на применении цифровых технологий, уже мало подходят старые здания заводов и фабрик. Для них уже строятся новые по технологиям BIM. BIM уже стал одним из оснований производственной пирамиды и частью интегрированных информационных технологий (информационного моделирования) в новой парадигме производства. Второй пример с цифровой трансформацией железной дороги очень показателен для демонстрации изменений в производственной парадигме при цифровой трансформации — потребовался новый или глубоко модернизированный промышленно подвижной состав, перестройка и переоснащение новой промышленной продукцией вокзалов, станций, грузовых терминалов, ремонтных депо и всей инфраструктуры железных дорог.

Так информационные трансформации резко подстегиваю изменения в самой промышленности и ее цифровую трансформацию и изменение производственных парадигм за счет невероятной прибыльности и быстрой реализации правильно рассчитанных и осуществленных проектов информационно моделирования и внедрения на их базе новых информационных технологий и в первую голову интернета вещей. Так очень быстро раскручивается спираль преобразований в цифровой экономике.

Именно поэтому информационные по сути своей стандарты являются ключевыми компонентами для изменений сегодня парадигм производства и не только собственно его, а всего уклада экономической жизни. Они обеспечивают ту основу, на которой можно

объединить специализированные знания для создания высокоэффективных систем производства. Общая сумма усилий по такой стандартизации в области производства огромна. Стандарты содержат определения данных, детальные информационные модели и информационные отношения, а также протоколы интерфейсов для всех трех жизненных циклов.

Они поддерживают конструкции изделий и управление, проектирование производственных систем, а также интеграцию цепей добавочной стоимости бизнеса. Это является основой, на которой информация может проходить через уровни производственного контроля, а также между партнерами в производственном предприятии, в том числе, через различных поставщиков программного обеспечения и поставщиков устройств, которые принимают участие, предоставляя свой опыт для этих систем в виде коммерческих продуктов. Именно это служит основой развития программирования и электроники. Стандарты позволяют четкое разделение задач между участниками, эффективно снижают затраты при одновременном повышении надежности и эффективности.

Через несколько жизненных циклов в некоторых отраслях промышленности стандарты становятся более зрелыми, чем в других. В дискретном производстве, которое характеризуется отдельными частями, из которых собраны конечные продукты, стандарты вдоль всего жизненного цикла продукта достаточно хорошо позиционируются для поддержки Smart Manufacturing. В мире непрерывного производства, однако, стандарты не установлены, а также пока их нет готовыми для управления данными процессов производства. Системы производственных инженерных стандартов более разнообразны и обычно могут быть применены в обеих категориях производства. В рамках производственной пирамиды, стандарты связи, хорошо известны, но возможность взаимодействия между системами несколько ограничены, а это означает, что производители, как правило, фиксируются в единое решение поставщика комплексного решения.

VI Барьеры на пути роста SMS и возможности по их преодолению

На всем жизненном цикле существуют некоторые хорошо установленные стандарты, однако уровень, на котором информация смыкается с производственными системами весьма ограничен. Другие пробелы в способности стандартов для удовлетворения интеллектуальных потребностей производства существуют и это предмет дальнейшего развития.

Помимо пробелов, в стандартах есть два других барьера на пути внедрения, которые подавляют рост SMS.

1) Отсутствие отслеживания стандартов и принятия (адаптации) стандартов. Огромное количество стандартов может ввести в заблуждение, так как многие стандарты никогда не используются. Ряд стандартов, которые активно продаются, составляют небольшую

часть, предлагаемых для продаж, то есть многие стандарты попросту не используются. В 1996 году в докладе №8Т определили, что 25-30% стандартов США, можно определить, как устаревшие и, конечно же, сегодня это число выросло. В 8Б08 редко инактивируют (выводят из действующих) стандарты, как только они были опубликованы. Результатом этого является то, что производители и их сети поддержки, в виде программного обеспечения и провайдеры устройств, которые пытаются ориентироваться на такие стандарты, остаются без компаса, чтобы помочь им найти свой путь в бизнесе.

2) Перекрытие и избыточность между стандартами. Три практики вызывают дублирования и избыточности. Первоначальные стандарты возникают от систем национальных, региональных, международных стандартов и иногда идентичны эквивалентным или каким-либо иным образом связаны, но часто это приводит к путанице, и к обращению к наиболее авторитетному источнику. Во-вторых, стандарты в одних и тех же технических областях, но и в различных областях применения определяются независимо друг от друга. Например, методы материального-тестирования, определенные для различных отраслей промышленности иногда не согласуются. Для США, например, третья избыточность возникает из системы плюралистических стандартов. В системе плюралистических стандартов, никакой орган не санкционирует разработку стандартов. Эта система отражает культурную индивидуализацию и веру в рыночную экономику в этой стране. В США насчитывается 600 8Б08, которые осуществляют текущие программ по стандартизации. К сожалению, в России мы также наблюдаем бурное развитие «самодеятельной стандартизации», которая не только, как правило, ни что не опирается в опыте применения, а просто служит целям проталкивания конкретных бизнес интересов под модными лозунгами цифровой экономики. Это представляет огромную угрозу для объявленной программы цифровой трансформации в России и очень сильно дезориентирует лояльных к цифровой экономике производственников страны. Помимо этого по мере увеличения числа производственных стандартов, появляется больше возможностей для избыточности и дублирования результатов. Такие организации стандартизации в России не только конкурируют друг с другом, чтобы писать стандарты, они иногда пишут противоречивые стандарты, таким образом, ставя совсем ложные цели. По словам одного старого программиста, "мы создаем спагетти из кодов в наших стандартах"

Для решения вопросов относительно не отслеживаемых и перекрывающихся стандартов, согласование и сотрудничество между 8Б08 необходимо осуществлять в четком соответствии с федеральным Законом о стандартизации. На наш взгляд, хотя мы и не являемся сторонниками еще одного удивительного явления зарегулированности написания законов Российской Федерации под любые новые

информационные технологии (никто не запрещает производить софт и электронику и ее покупать), в данном случае изменения в строну усиления роли стандартов, скорее всего, уместны после тщательного анализа этих чрезвычайно вредных явлений, особенно когда они инициированы госкорпорациями или напрямую финансируются из бюджета. Но и в этом должна быть мера.

Отельная и очень больная проблема это взаимодействие с международными организациями по стандартизации и развитие прямых отношений с национальными мировыми лидерами в этом вопросе. Так Китай уже в 2014 году подписал соглашение о локализации и адаптации стандартов по цифровым стандартам с BSI, и уже вышло много дополнений к первоначальному соглашению. Все это меры создания согласованных экосистем стандартов. Согласованными стандартами, как это определено ISO являются "эквивалентные стандарты по той же теме, утвержденные различными органами по стандартизации, которые устанавливают взаимозаменяемость продукции, процессов и услуг, взаимное понимание результатов испытаний или информации, предоставленной в соответствии с этими стандартами». Именно к этому необходимо стремиться в России и не только в цифровой трансформации промышленности.

Тема эта не нова и немного напоминает, по сути, подготовку сводов законодательства так имеет общие корни регулирования. Исторически сложилось так, было предпринято несколько попыток гармонизации стандартов. Первая международная гармонизация произошла, когда ISO была создана в 1947 году. До Второй мировой войны, стандарты по всему миру были национальными по своему охвату, часто их разработка финансировалась правительством через национальные органы по стандартизации. Тогда были разработаны стандарты для обслуживания конкретные потребности страны и на благо отечественного поставщика, и эта древняя история до сих пор в России рассказывается как актуальная сегодня.

Тем не менее, стандарты для аналогичных продуктов, утвержденных различными национальными органами по стандартизации, создают трудности не только для глобальных компаний, но и для получения цифровых дивидендов. Торговые барьеры приводят к тому, что продукты, предназначенные для одного рынка, могут быть заблокированы на других рынках, основанных на различных национальных требованиях. ISO была создана с целью содействия развитию торговли в первую очередь, путем открытия рынков во всем мире. Теперь мы видим, что есть тенденция для многих SDO, чтобы быть глобальными и на этот факт в России тоже упорно не хотят обращать никакого внимания.

Парадокс ситуации в том, что большинство из этих SDO фанатично придерживаются открытой стандартизации и являются абсолютно необходимыми для российской цифровой экономики и могут реально стать ее катализаторами, одновременно из-за принципов открытости соответствуя российской политике защиты национальных интересов. То же самое можно сказать и

про организации открытого программного кода. Применение их платформ уже давно поддерживают правительства таких стран, как США и Великобритании, как более экономически выгодные решения, исключающие зависимость от отдельных поставщиков и что очень важно в контексте новой парадигмы производств — эффективного средства преодоления информационного силоса.

Проще говоря, если не добыть информацию из замкнутых информационных силосных башен», то нельзя будет получить информацию или нефть 21 века, а значит, нечего будет перерабатывать в бензин 21 века цифровые информационные модели и двигатель цифровой экономики просто остановится.

Многие из организаций, упомянутых нами, превратились в международные организации, уйдя от их национального происхождения, часто сбросив исходные значения их сокращений и наименований одновременно. Например правительство США отошло от конкретных государственных информационных стандартов (известных как Federal Information Processing Standards или FIPS и военных стандартов Соединенных Штатов или MILSPECS) и пришло к принятию стандартов, разработанных публичными SDO, во многих областях цифровой экономики. Мир стандартизации очень сильно изменился.

Так десять лет назад, 80% всех работ по стандартизации в европейских органах по стандартизации были сосредоточены на работах на национальном уровне, а остальная часть, была связанна с международными усилиями в области развития. Сегодня это соотношение обратное: 80% стандартов это в работы международных органах стандартизации и тут тоже предмет для огромной работы в России - наше представительство в международных органах стандартизации по информационным технологиям невероятно ослаблено. Там, где существует перекрытие между российскими интересами и этими организациями по стандартизации, необходимо иметь, по крайней мере, связь, которая отвечает за выяснение и опосредование критических различий.

Часто SDOs, как уже говорилось, аккредитованные там создают также совместные рабочие группы с международными организациями и могут очень существенно помочь России в решении этой больной для нас проблемы. Необходимо сказать, что совершенно логично цифровые технологии уже используются для создания непротиворечивых экосистем стандартов.

Так BSI успешно применяет хорошо известный программистам механизм патернов. В России есть очень существенный потенциал для такого рода решений и эту цифровую трансформацию в стандартизации тоже надо экстренно планировать.

Подводя итог, в этом этапе развития

интеллектуальных требований для производства необходимость согласования дальнейших стандартов и упреждающая необходимость разрабатывать и внедрять повсеместно распространенные стандарты существует в России больше, чем когда-либо прежде. Для производственников России это не только возможность охватить возникающие мировые информационные и коммуникационные технологии и их использовать, но и экстренная необходимость выйти на глобальные рынки и инновационные бизнес-модели, а также обеспечить быструю эволюцию проектирования и создания новой продукции и новых технологий, основанных на нужных для этого стандартах, которые должны быть четкими и однозначными, и это абсолютно необходимо при переходе к цифровой экономике.

Ландшафтами стандартов, которые мы обсуждали здесь, определены области технического взаимодействия между различными направлениями усилий по стандартизации, которые, как мы пытались показать, влияют далеко не только на реализацию новых парадигм промышленности, а, в целом, на начавшийся проект цифровой экономики Российской Федерации.

VII Возможности стандартов для Smart Manufacturing

Большинство стандартов для производств, созданные за последние 30 лет уже достигли высокой степени зрелости; Тем не менее, для того, чтобы функционировала SMS, разработка дополнительных стандартов необходима. Мы определяем несколько областей в экосистеме SMS, где стандарты могут быть расширены или где должны быть разработаны новые стандарты, и мы отождествляем некоторые новые инициативы, направленные на SMS, которые будут стимулировать развитие как SMS-технологий, так и стандартов.

Полная реализация возможностей SMS потребует замены классической системы изготовления архитектурной парадигмы, основанной на иерархической модели управления. На рисунке 6 показана новая парадигма, основанная на распределенных производственных услугах, которая также называется Кибер Физические системы производства Cyber Physical Production Systems (CPPS).

Рис. 3. Разложение иерархии автоматизации с распределенными услугами и сервисами [11]

Сдвиг парадигмы стал возможным благодаря внедрению доступных интеллектуальных устройств в виде сервисов в сети, встроенного интеллекта на каждом уровне, прогнозирующей аналитики, которые позволяют осуществлять реагирующее управление и облачных технологии, которые позволяют виртуализировать управление и инженерные функции на всех уровнях иерархии. С этими доступными возможностями, широкое распространение автоматизации иерархических уровней с использованием новых подходов для управления является реальной возможностью.

А. Сервис-ориентированная парадигма

Новая сервис-ориентированная парадигма, в конечном счете, превращает смарт-производственную экосистему в полностью соединенную и интегрированную систему, показанную на рисунке 3. Все производственные функции по трем параметрам, так и в производственной пирамиде можно виртуализировать и разместить в качестве услуг, за исключением тех, которые критичны ко времени и функциям производственной безопасности, критически важные из которых остаются на уровне цеха.

смарт-производственной экосистемы. Области, которые нуждаются в поддержке новых стандартов включают эталонную архитектуру, кибер-безопасность, заводские сети, интеграцию цепочек поставок, а также передачу данных от заводского цеха до уровня предприятия. В таблице 9 перечислены возможности этих стандартов, а также типы возможностей, которые они поддерживают.

Таблица 9: Возможности 8М стандартов для функционала 8М [6]

Рис. 4. Сервис ориентированная экосистема умного производства (Smart Manufacturing) [11]

Существующие производственные стандарты далеки от того, что достаточно для сервис-ориентированной

Standards Etfl Sjrste m Dimension Capability Supported

Opportunity Frtd'Kl Lifreytli PIVlduttinN Lifteyele CycLe Pyramid A^ililv fauduct ivity Qwlhjr SuxEnnn-jbiLiiy

Cyber Security X X X X X X X

SM^ Retendre M«k-1 nd Reference: AnUtnniit X X X X X X X X

CPPS Ефтспсч Airhilwltm X X X X X

Smm Djwia Tnjonmjciwi Model X X X X

InKlLigiiii MidiiM CommuiiiiMtio-n S-LiiiiibirJ-i X X X X X

E IUIHIUI Machine Interlace X X X X X

Ehl M Mb* Integration X X X X X X X

("touJ МхииЬсНицвд X X X X X X

M^lUbtWnftg Suits in ability X X X X X

Специфические, новые или улучшенные стандарты в этой области улучшат возможности, связанные agility (А), качеством (quality-Q), производительностью (productivity-P) и устойчивостью (sustainability-S).

Первый столбец является областью возможностей для новых стандартов. Вторая колонка показывает, где стандарты влияют на SM Экосистему жизненного цикла продукта Product Lifecycle (PL), систему жизненного цикла производства (PSL), бизнес-циклы (BC) и смарт-пирамиды производства (SPP). Третья колонка показывает, как выглядит карта стандартов с возможностями SMS. Обратите внимание, что мы представляем это не как полный перечень, а, скорее, в качестве отправной точкой для исследования и обсуждения инфраструктуры SM стандартов.

Как показано в таблице 9, эталонная архитектура высокого уровня для SMS, включает, в том числе, функциональные модели и архитектурные определения, необходимость внутренней интегрировать функции как внутри предприятия, так и в рамках расширенного предприятия, в том числе между поставщиками и клиентами. Эти модели будут служить основой для динамических возможностей производства и настройки конечных продуктов.

B Информационные модели

Информационные модели, представляющие интеллектуальные устройства в цехах и производственные услуги необходимы также для повышения производительности и гибкости за счет поддержки реконфигурации оборудования, а также чтобы позволить более оптимальную поддержку работоспособности. Референтная архитектура для CPPS позволит осуществлять развитие производственных

модулей, включающих интеллектуальные устройства. Поскольку эти системы систем (SoS) уже доступны, стандарты интеллектуальной связи машин вместе с архитектурной основой позволяют автоматизировать управления системного уровня и добиться прозрачности данных от самых низких уровней производства до более высоких уровней управления.

Это увеличение возможностей автоматизации приносит потребность в новых типах интерфейсов для людей, чтобы взаимодействовать с машинами. Большая часть данных о производительности отдельных машин может быть представлена людям через инструментальные панели, которые также дают возможность прямого контроля. Кроме того, необходимы инструментальные панели для контроля и управления общей системной производительностью. Оптимизация этих интерфейсов является областью активных исследований, и связанные с ним стандарты должны соответствующим образом этому следовать. В ISA сформирован комитет HMI, чтобы разрабатывать стандарты, рекомендовать практики, а также технологические применения.

Кроме того, для проектирования производственной системы, оперативные данные производства необходимы для создания новых конструкций и более лучших планов процессов быстрее. Для управления жизненным циклом продукта, AMP 2.0 рекомендует иметь онтологию данных и фактов, которые собираются, хранятся, визуализируются, ищутся, и совместно используются как статические, так и динамические данные, как по всему жизненному циклу продукта, так и через цепочки поставок. Разработка такого стандарта позволит большую маневренность в цепочке поставок и повторное использование дизайна и проектов продукции для быстрой модернизации.

Данные жизненного цикла изделия в сочетании с данными от производственных процессов могут

позволить дополнительные анализы самих процессов, что приводит к улучшению процесса с точки зрения производительности, устойчивости и качества. Например, анализ эксплуатационных характеристик продукта в его области иногда может выявить проблемы с качеством производства. Одно из видений для SMS является то, что сами продукты могут содержать историю о том, как, когда и где они были изготовлены.

Институт MTConnect начинает создавать стандарты деятельности, которые позволят реализовать этот тип прослеживаемости. Технологии и стандарты для больших объемов данных и создания облаков позволят делать много типов расширенного анализа и других функций, которые будут предоставляться на основе услуг, тем самым, делая их более доступными для производителей.

C. Стандарты, связанные с оценкой устойчивости

Стандарты, связанные с оценкой устойчивости для систем производства развиваются по каждому из аспектов, описанных выше. Текущая практика для оценки устойчивости для производства следовать методологии оценки жизненного цикла (LCA), стандартизированной в серии ISO 14000 по охране окружающей среды.

Эти стандарты действуют с точки зрения управления и используют нисходящий подход к оценке устойчивости к воздействию различных процессов, участвующих в производстве товаров. В SMS, мы предполагаем более точные меры устойчивости к воздействию каждого из производственных процессов на основе оперативных данных для каждого процесса.

Эти меры позволят делать более точный учет воздействия индивидуальных решений на каждом производственном объекте. Тем не менее, многие проблемы будут существовать, так как оценки устойчивости, по самой своей природе, должны учитывать компромиссы между многими критериями. То, как эти данные могут быть использованы по каждой из размерностей экосистемы SMS, и как устойчивость от воздействия распределяется на различные аспекты производства и продукта, является грандиозной задачей для оценки устойчивости.

Стандарты необходимы для обеспечения недвусмысленных и сопоставимых данных для поддержки этого процесса принятия решений.

VIII Реализации и инициативы SMS и CPPS

Большинство областей стандартов, которые мы описали, расширяются возможности для решения SMS. Довольно много новых инициатив во всем мире появилось, желающих внести свой вклад в стандарты и возможности, указанных выше.

A. Industry 4.0

индустрия 4.0 является ключевой инициативой в

Германии, содержащей техническую стратегию достижения SMS. Здесь компонентами концепции 4.0 являются интернет, мобильные компьютеры и технологии облачных вычислений.

Одной из целей Industy 4.0 является создание инноваций, включая интеллектуальные продукты, интеллектуальные системы производства, умные заводы, а также смарт-логистику, работающую в децентрализованных и динамичных модальностях.

Рабочая группа Industry 4.0 рекомендовала стандартизацию и открытые стандарты для эталонной архитектуры в качестве первого приоритета для осуществления программы.

Следуя этой рекомендации, Немецкая комиссия по электрическим, электронным и информационным технологиям (DKE) подготовила дорожную карту по стандартизации в 2014 году.

Параллельно с этим, проекты платформы для Industry 4.0 были учреждены рядом немецких ассоциаций для формирования междисциплинарных рабочих групп по будущим вопросам стандартизации. Китай присоединился к Industry 4.0 уже на правительственном уровне [3] вслед за Швейцарией и рядом других стран.

Результатом этих работ в Германии является архитектурная модель Reference (РСА) 4.0 и компоненты Industry 4.0, которые описывают функциональные модели для CPPS. Они будут служить промышленности в качестве основы для разработки будущих продуктов и бизнес-моделей в Германии.

B. Интернет вещей (IoT)

В области Интернет вещей (IoT), Европейский Союз (ЕС) основал несколько проектов по разработке эталонной модели и эталонной архитектуры IoT. IoT-A, EU Seventh Framework, создал архитектурную эталонную модель, задуманную как основа для Интернета вещей [3].

IoT @ Work является еще одним проектом ЕС во главе с Siemens AG, который фокусируется на использовании технологий IoT в промышленных средах и средах их автоматизации [3]. Три основных сценария, обеспечивающие требования к архитектуре IoT @ Work включают:

1) Гибкие производства,

2) Крупномасштабные производства

3) Дистанционное обслуживание.

В США, Консорциум Промышленного Интернета (IIC) был основан GE, IBM, Cisco, Intel и AT & T и является трансатлантическим кузеном Industry 4.0. IIC касается всего, что может быть подключено к Интернету, и предоставлять данные в качестве обратной связи, а также тому, что может способствовать повышению эффективности работы. Его охват больше, чем Industry 4.0 в том, что он охватывает не только

производственные системы, но здравоохранение и инфраструктуру.

и энергетику,

В отличие от Industry 4.0, которая работает по стандартам непосредственно, IIC поставил перед собой цель "определять и развивать эталонную архитектуру и структуры, необходимые для взаимодействия" и

которые могли бы помочь установить будущие стандарты. В таблице 10 показано сравнение между Industry 4.0 и IIC.

Таблица I0: Сравнение Industry 4.0 и Industrial Internet Consortium [6]

Industry 4.А

ТЫ Industria irtcrnçt ÇonjortiNm

Ко aiHtmrs íjLHli«n ftOVCTWKtrt З.лще n^iNiuntioiul;

Kf> Ltifcíbfllrler^ Gummant, «adema, btiiinc« Butms, «cadmía, ршшкпИ

1 ü VHHiiDti ■■■ ix Mii и i Ian*. K-oniT ív"ii-íilu1it>n^ Tlirw itifilulwn-í

Su|I|№fL [il.ilkii i ii-. {¡лшап i ; 11П11 - -. г ¡. i L |hilrcy Opril lllünilkJI^I ii|l 1 ■ ■ 1.1 -1. ■ : 1 ■ CflIWWfiuilL

bidustiy MmufKturins, ц^псщу. (raiiíf»rtatioiih huafliilhru. ч i с i 1 ll i o h. líeíus, rçriluliunc

Ftíhnülütlf-j] fwip-. SiHJüffe' íhnm wondiiiadion. «nbtddrti -bvslnns,. ai il'.L:ii;il:.-ii |übüU lïcvi« «oifuunkalkni. díun flow*; depict curiik^i .-.lid "iU'üe.! ¡un ¡icodLcliw anaLvIks, tndujICHl autometkm

LloMstk fem* Unrdivnrij Saltean?, liajíl',', arL'. ¡пк"'га1аыь

<jf4j£;rHplhflj farus CertiUny ;ui<:l I-- (ilobal iii;ukicl[iLic?

C'illjhirjk- im U 4. tiMEs Снцрвв» ofaffl si/cs

OlHlinljtailwl lai 14I iinioi 1t^Hinii/ai íon \Í«I орьтшпкю

MJHÍI.ii4Í/JIÍ4II fucus íjii aginia ktiH ni ni i >.-■ i ■: I; i [ i Li i j > k» -Лаг.;!, ч J Lvua:ii..r,limns

i.l'iiiiintk 3.p|iriurti blcimulLvc «flWJrtict P^iliví CTHHICl[lt¡LX

1. h■■ i -1".iLI J|l|IITiLlí h. RçnçCiviç Prtarihc

Между тем, консорциум Open Interconnect Consortium (OIC), основанный ведущими технологическими компаниями такими, как Samsung, Cisco, GE и Intel, предлагает комплексное решение с открытым исходным кодом, дающее возможность для подключения к сети по типу "устройство к устройству" для IoT. OIC фокусируется на создании общего стандарта связи и спонсирует проект IoTivity, чтобы построить эталонную реализацию с открытым исходным кодом для этих спецификаций.

Принятие стандарта OIC как ожидается, начнется с области потребительской электроники и расширится с течением времени для промышленного применения.

Открытые стандарты машинной связи являются одним из ключевых компонентов реализации IoT. Использование многоотраслевых сценариев IoT означает, что не будет одного «победителя» с точки зрения стандартов машина-машина (M2M) . Такие инициативы, как OneM2M, HyperCat [4], OMA LightweightM2M, Eclipse M2M и Weightless имеют потенциал, чтобы быть де-факто стандартами М2М. В частности, Eclipse SCADA обеспечит возможность подключения к различным промышленным устройствам и предлагает систему мониторинга для создания аварийных сигналов и событий, а также позволяет записывать исторические данные и рамки для создания пользовательских интерфейсов и визуализацию для выполнения этих функций.

Новый технический комитет ETSI (Европейский институт стандартизации электросвязи) также разрабатывает стандарты для М2М коммуникаций в

сегменте сотовых применений IoT в промышленной автоматизации, здравоохранении, и цепочках поставок.

С.Кибер физические системы (CPS)

В то время как IoT имеет дело с уникальными, идентифицируемыми и подключенными к Интернету физическими объектами, усилия в области кибер-физических систем связаны с характером кибер-физической связи и системой систем характеристиками системы систем (SoS) как программно-управляемых систем.

Стандарты включают эталонную архитектуру CPS, общих служб и функциональных моделей, семантики, стандарты безопасности и сохранности, а также стандартные интерфейсы для взаимодействий с системой систем (SoS). Общественная рабочая группа во главе с NIST работает над терминологией и эталонной архитектурой для CPS. Исследования CPS и создание стандартов производятся в нескольких лабораториях NIST в программах производства advanced manufacturing, кибербезопасности, структуре зданий и сооружений, устойчивость к бедствиям и смарт-сетях.

Усилия NIST включают в себя также работы по технологическим системам управления (ICS). В Европе, ЕС выделяет значительные инвестиции в CPS через свои программы ARTEMIS и ECSEL JU и в смарт -проектах Smart CPS в рамках плана Horizon 2020. Ассоциация немецких инженеров основала Технический комитет Technical Committee 7:20 - Cyber-Physical Systems для поддержки разработки стандартов CPS с точки зрения технологии автоматизации.

D Большие данные и облачное Производство

Объем данных в производственных системах взрывается. Аналитика больших данных позволяет непрерывно осуществлять инновации и совершенствование процесса изготовления систем, и была признана в качестве ключевого средства обеспечения возможностей SMS.

От инфраструктуры облачных вычислений, производители получают возможность получить доступ к программному обеспечению и в режиме реального времени данные по более низкой цене и быстрее реагировать на вопросы клиентов.

Ассоциация IEEE Standards Association представила ряд стандартов, связанных с большими данными и облачными приложениями, в том числе IEEE 2200-2012, IEEE 6136 и IEEE P2302. ISO / IEC JTC 1 признал анализ данных в качестве важной будущей зоны для фокусировки и создал исследовательскую группу по большим данным с целью выявления пробелов стандартов и подготовки предложений по приоритетам в области стандартизации, чтобы они могли служить в качестве основы для будущей работы JTC 1.

NIST создал общественную рабочую группу, чтобы предложить эталонную архитектуру и определить стандарты, связанные с большими данными, фундаментальной технологией для SMS. В то время как развитие технологий в этой области будет иметь огромное влияние на производство, ни один из этих видов деятельности специально не направлен на производство. В мае 2015 года, NIST и OAGI совместно провели семинар по Open Cloud архитектурам для смарт Производств Smart Manufacturing.

E. Умные Производственные инициативы в США

В то время как большинство существующих консорциумов и профессиональных обществ в США обращаются к SMS разными путями, несколько промышленных консорциумов созданы для решения более широких, всеобъемлющих, потребностей в SMS.

Самым старым из них является коалиция Smart Manufacturing Leadership Coalition(SMLC),

некоммерческая организация, целью которой является создание масштабируемой, общей, инфраструктура под названием Smart Manufacturing Platform. Деятельность SMLC поможет установить будущие стандарты в области интеграции приложений SM.

Впоследствии правительство США инициировало ряд институтов для поддержки производства в США. Эти институты в совокупности называются Национальной сетью National Network of Manufacturing Institutes, или NNMI, для того чтобы решать различные вызовы для передовых технологий. Институт Digital Manufacturing and Design Innovation Institute (DMDII) наиболее близко выравнивает с потребностями SMS поток информации по всей технологической цепи производственной пирамиды.

VIII Заключение

На самом деле на производственную пирамиду можно взглянуть и по-другому (Рисунок 5). Из него видно, что в основании производственной пирамиду находятся технологий интернета вещей, которые есть основание пирамиды; далее включаются технологии Умного производства (Smart manufacturing), больших данных и все это, работающее вместе, и составляет кибер-физическую систему сегодня. В России появилось решение Росстандарта [7], которое мы цитируем ниже: «МОСКВА, 02 ноября 2016 г. - Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) уведомляет о начале формирования технического комитета по стандартизации «Кибер-физические системы». Создание нового технического комитета по стандартизации инициировано АО «РВК».

Деятельность нового технического комитета по стандартизации будет распространяться на стандартизацию следующих перспективных технологий: «Интернет вещей» (Internet of things), «Умные города» (Smart cities), «Большие данные» (Big data) и «Умное производство» (Smart manufacturing).

В рамках деятельности нового технического комитета по стандартизации планируется разработка и принятие ряда национальных стандартов:

• ГОСТ Р «Интернет вещей. Эталонная архитектура» (гармонизация с ИСО/МЭК 30141);

• ГОСТ Р «Интернет вещей. Термины и определения» (гармонизация с ИСО/МЭК 20924);

• ГОСТ Р «Интернет вещей. Интероперабельность систем «Интернета вещей». Часть 1. Структура» (гармонизация с ИСО/МЭК 21823-1);

• ГОСТ Р «Интернет вещей. Интероперабельность систем «Интернета вещей». Часть Х. Семантическая интероперабельность» (гармонизация с ИСО/МЭК 21823-Х);

• ГОСТ Р «Большие данные. Эталонная архитектура» (гармонизация с ИСО/МЭК 20547);

• ГОСТ Р «Большие данные. Термины и определения» (гармонизация с ИСО/МЭК 20546);

• ГОСТ Р «Умный город. Эталонная структура ИКТ. Часть 1. Структура бизнес-процессов Умного города» (гармонизация с ИСО/МЭК 30145-1);

• ГОСТ Р «Умный город. Эталонная структура ИКТ. Часть 2. Структура управления знаниями Умного города» (гармонизация с ИСО/МЭК 30145-2);

• ГОСТ Р «Умный город. Эталонная структура ИКТ. Часть 3. Инженерные системы Умного города» (гармонизация с ИСО/МЭК 30145-3);

• ГОСТ Р «Умный город. Показатели ИКТ» (гармонизация с ИСО/МЭК 30146).

Дата завершения приема заявок на участие в создаваемом техническом комитете по

стандартизации:28 декабря 2016 г.»

Авторы настоящей статьи являются активными участниками и руководителями предшественника нового

комитета ТК-098. Постоянные авторы издания ЮТОГТ выступали с одной стороны экспертами ТК-098 и с другой стороны совместно с руководителями ТК-098 постоянно публиковали статьи о ходе стандартизации в этом комитете. Добавление направления кибер-физические системы создало огромную практическую направленность на выполнение Указа Президента РФ [2] и, собственно, пониманию путей и задач выполнения

этого Указа и посвящена эта статья.

У России великие производственные традиции. Именно производство и в том числе военной техники позволило стране выстоять в огромных катаклизмах 20 века. Цифровая трансформация производства в 21 веке имеет не меньшее значение.

Рис. 5. Взгляд на производственную пирамиду с точки зрения составляющих ее решение [11]

Технология CPS требует постоянных инвестиций в исследования из-за своей научно-технической значимости, а также их потенциального очень большого воздействия на грандиозные задач в ряде отраслей, критически важных для безопасности и конкурентоспособности, такие, как те, что отмечены выше. Огромный прогресс был достигнут в продвижении технологии CPS за последние пять с лишним лет. Сегодня уже есть основополагающие технологии, которые охватили постоянно растущий набор прикладных областей, что позволяет предполагать прорыв и существенные достижения во многих из этих областей. В то же время, спрос на инновации в этих областях продолжает расти, и является движущей необходимости ускорения фундаментальных исследований, чтобы идти в ногу с мировыми тенденциями.

Несмотря на значительные достижения в технологии CPS в последние годы, у нас еще нет зрелой науки, чтобы поддержать инженерные системы CPS высокого уровня надежности, последствия этого являются весьма существенными. Традиционные инструменты анализа не в состоянии справиться со сложностями систем CPS или адекватно предсказать поведение таких системы. Например, в сети Интернет вещей (IoT) масштабируемая миллиардами подключенных устройств

- с возможностями в смысле контроля, и взаимодействием с человеческим и физическим миром -требованиям к надежности, безопасности, безопасность и неприкосновенности частной жизни растут безмерно.

Одним из препятствий для прогресса является отсутствие соответствующей области науки и техники для концептуализации и проектирования глубоких взаимозависимостей между спроектированными системами и природным миром. Проблемы и возможности CPS, таким образом, имеют значительные и далеко идущие последствия. Новые отношения между кибернетическими и физическими компонентами требуют новых архитектурных информационных моделей, которые переопределяют их формы и функции. Они интегрируют непрерывные и дискретные процессы, что усугубляется неопределенностью открытых сред.

Традиционные гарантии производительности реального времени являются недостаточными для CPS, когда системы становятся большими и пространственно распределенными, во времени, или иерархически распределенными в конфигурациях которые могут быстро меняться. С большими возможностями автономии и возможностями, предлагаемыми CPS, требуются большие гарантии в безопасности, устойчивости, масштабируемости и надежности, в предположениях использования открытых интерфейсов, модульности, совместимости и процедур проверки.

По нашему мнению, целью программ CPS является, в том числе, приоритетная разработка базовых систем

науки, необходимой для проектирования сложных кибер-физических систем, которые люди могут использовать или взаимодействовать с ними. Тематика CPS даже в исследованиях очень солидных мировых изданий только вступила в эпоху практической зрелости и российским исследователям и ученым вполне по плечу быть в этом на равных с другими. В работах [8,9,10], которые принципиально сделаны открытыми и, фактически, отражают уже совместные исследования Европы и США, это наглядно видно.

Оцифровка в промышленности и Интернет вещей, соединяющий физические, цифровые и виртуальные миры - это прямой перевод названия замечательной книги [8], которая и по названию и по содержанию представляет прямую иллюстрацию правильности позиций изложенных в этой статье.

В заключение этой статьи предлагаем читателю внимательно посмотреть на рисунок 6. На нем собственно схематически показано как цифровое производство и кибер-физические технологии позволяют организовать совместное цифровое производство в рамках экономического союза США и ЕС между двумя континентами Европой и Северной Америкой в совсем недалеком будущем. Для России и ее экономических союзников в рамках Евро-Азиатского экономического комитета (ЕЭК) стоят ровно те же задачи, только в рамках Европы и Азии. Построение таких систем с использованием международных стандартов на умное производство и кибер-физические системы позволяет расширить возможности экономических союзов и их наполнение в рамках новых производственных парадигм.

Рис. 6. Пример обсуждаемой архитектуры умного производства США и ЕС на базе облачных технологий [11]

Библиография

[1] Инициатива «Группы двадцати» по развитию и сотрудничеству в области цифровой экономики http://kremlin.ru/supplement/5111 Retrieved: Dec, 2016

[2] Указ Президента Российской Федерации «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации от 1 декабря 2016 года № 642

[3] Куприяновский В. П., Намиот Д. Е., Синягов С. А. Кибер-физические системы как основа цифровой экономики //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. -Т. 4. - №. 2. - С. 18-25.

[4] В.П.Куприяновский, А.Р. Ишмуратов, Д.Е. Намиот, Д.И. Ярцев, Н.А. Уткин, Д.Е. Николаев Цифровая экономика и Интернет Вещей - преодоление силоса данных. //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 8.-С. 36-42.

[5] В.П. Куприяновский, Д.Е. Намиот, В.И.Дрожжинов, Ю.В.Куприяновская, М.О.Иванов Интернет Вещей на промышленных предприятиях //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 12.-С. 69-78.

[6] Lu Y., Morris K. C., Frechette S. Current Standards Landscape for Smart Manufacturing Systems. - 2016.

[7] Росстандарт уведомляет о начале формирования ТК в сфере «умных технологий» http://gost.ru/wps/portal/pages/news/?article_id=4137 Retrieved: Dec, 2016

[8] Digitising the Industry Internet of Things Connecting the Physical, Digital and Virtual Worlds https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/news/digitising-industry-internet-things-connecting-physical-digital-and-virtual-worlds Retrieved: Dec, 2016

Cardona N. (ed.). Cooperative Radio Communications for Green Smart Environments. - River Publishers, 2016.

[10] iURBAN: Intelligent Urban Energy Tool River Publishers http://www.riverpublishers.com/book_details.php?book_id=414 Retrieved: Dec, 2016

[11] OAGi/NIST Workshop on Open Cloud Architecture for Smart Manufacturing

http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2016/NIST.IR.8124.pdf Retrieved: Dec, 2016

[12] Ярцев Д. И. и др. Экономика стандартизации в цифровую эпоху и информационно-коммуникационные технологии на примере Британского института стандартов //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 6.-С. 1-9.

[13] Куприяновский В. П. и др. Экономические выгоды применения комбинированных моделей BIM-ГИС в строительной отрасли. Обзор состояния в мире //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 5.-C.14-25.

[14] В.П. Куприяновский, С.А. Синягов, А.П. Добрынин BIM -Цифровая экономика. Как достигли успеха? Практический подход к теоретической концепции. Часть 1. Подходы и основные преимущества BIM //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 3.-С.1-8.

[15] Куприяновский В. П., Синягов С. А., Добрынин А. П. BIM-Цифровая экономика. Как достигли успеха? Практический подход к теоретической концепции. Часть 2. Цифровая экономика //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 3.-С.9-20.

[16] Куприяновский В. П. и др. Новая пятилетка BIM-инфраструктура и умные города //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 8.-С. 20-35

[17] В.П. Куприяновский, А.В. Конев, С.А. Синягов, Д.Е. Намиот, П.В.Куприяновский, Д.Г. Замолодчиков Оптимизация использования ресурсов в цифровой экономике //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 12.-С. 86-96

[18] М.А. Шнепс-Шнеппе О перспективах сети GSM-R для цифровой железной дороги //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 12.-С. 47-52

[19] Куприяновский В.П., Суконников Г.В., Синягов С.А., Намиот Д.Е., Карасев О.И., Бубнов П.М. Цифровая трансформация экономики, железных дорог и умных городов. Планы и опыт Великобритании // International Journal of Open Information Technologies. 2016. - Т. 4. - №10. - С.22-31.

[20] Куприяновский В.П., Суконников Г.В., Ярцев Д.И., Кононов

B.В., Синягов С.А., Намиот Д.Е., Добрынин А.П. Цифровая железная дорога - целостная информационная модель, как основа цифровой трансформации // International Journal of Open Information Technologies. 2016. - Т. 4. - №10. - С.32-42.

[21] Синягов С.А., Куприяновский В.П., Суконников Г.В., Буланча

C.А., Намиот Д.Е., Куприяновская Ю.В. Цифровая железная дорога - издание цифровых активов. По материалам проекта модернизации системы управления активами Network Rail (UK) // International Journal of Open Information Technologies. 2016. - Т. 4. - №10. - С.43-54.

[22] Николаев Д. Е. и др. Цифровая железная дорога-инновационные стандарты и их роль на примере Великобритании //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 10. -С.55-61.

[23] Куприяновский В. П. и др. Цифровая железная дорога-прогнозы, инновации, проекты //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 9. - С.34-43.

[24] В.П. Куприяновский, Г.В. Суконников, С.А. Синягов, Д.Е. Намиот, С.Н. Евтушенко, Н.О. Федорова Интернет цифровой железной дороги. //International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - №. 12.-С. 53-68

Industries transformation in the digital economy - the design and production

Vasily Kupriyanovsky, Sergey Sinyagov, Dmitry Namiot, Nikita Utkin, Danila Nikolaev, Andrey

Dobrynin

Abstract— This article deals with the issues related to the transformation of industries in the digital economy. This is the second paper of a series of articles. This part is devoted to the design and production. Today, all the technology and the paradigm shift are grouped around an approach based on cyber-physical systems, which began to turn in the ecosystem of standards for new industries and for other applications of the digital economy. The systems of standards discussed here identify the areas of technical cooperation between the different efforts for standardization. This affects not only the implementation of new paradigms for industry, but in general, the whole beginning of the project the digital economy of the Russian Federation.

Keywords—digital economy, digital transformation.