ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Системы промышленной автоматизации и интеграция

ПРОФИЛИРОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ

ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

Ч а с т ь 1

Структура

ISO 16100-1:2009 Industrial automation systems and integration —

Manufacturing software capability profiling for interoperability —

Part 1: Framework (IDT)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2014

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН АНО «Международная академия менеджмента и качества бизнеса» на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК100 «Стратегический и инновационный менеджмент»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. № 1709-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 16100-1:2009 «Системы промышленной автоматизации и интеграция. Профилирование возможности интероперабельности промышленных программных средств. Часть 1. Структура» (ISO 16100-1:2009 «Industrial automation systems and integration — Manufacturing software capability profiling for interoperability — Part 1: Framework»).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВЗАМЕН ГОСТ Р ИСО 16100-1-2010

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТР 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок—в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

©Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Рисунок 2 — Целевой домен согласно ИСО 16100

Примечание — Затемненный участок ограничивает область производственного домена в ИСО 16100.

5.3    Производственные технологические процессы

Производственный технологический процесс должен быть смоделирован в виде набора действий, которые осуществляются в специфической последовательности. Каждое действие должно быть связано с набором функций, выполняемых согласно расписанию или запускаемых совокупностью событий.

Функции, связанные с производственным процессом, должны рассматриваться по мере их выполнения, учитывая имеющиеся производственные ресурсы. Производственные ресурсы должны рассматриваться с целью выбора и конфигурирования, чтобы поддерживать материал, информацию и потоки энергии, необходимые для заданной последовательности производственных действий, связанных с технологическим процессом.

Если производственный процесс должен кооперироваться и координироваться с другим процессом, то соответствующие функции этих взаимодействующих процессов рассматривают на их способность к кооперации и координации друг с другом. Такая ситуация требует, чтобы функции кооперации и координации удовлетворяли общей совокупности критериев и набору условий для возможности их интероперабельности.

5.4    Производственные ресурсы

Производственные ресурсы, необходимые для применения на производстве, должны быть организованы на основе типового потока, подлежащего управлению и поддержке в соответствии с технологическим процессом. Такими ресурсами являются материал, управление, информация или поток энергии. Совокупность объединенных потоков может быть использована для того, чтобы представлять интегрированное производственное применение или архитектуру производственной системы.

Совокупность интегрированных производственных ресурсов образует архитектуру производственной системы, которая соответствует требованиям к их применению на производстве. Производственные ресурсы, включая единицы производственного программного обеспечения, должны предусматривать функции, связанные с технологическими процессами.

Объединенные возможности разных единиц (модулей) программного обеспечения в соответствующей операционной среде обеспечивают необходимую функциональность для управления и осуществления текущего контроля технологических процессов в соответствии с планом производства и выделенными ресурсами.

ГОСТ Р ИСО 16100-1-2012

Операционная среда должна контролировать необходимые производственные ресурсы с помощью соответствующего набора единиц программного обеспечения. Производственные ресурсы включают в себя обработку данных, хранение, интерфейс пользователя, обмен информацией и периферийные устройства, а также программное обеспечение других систем, необходимое для работы единиц программного обеспечения.

5.5 Производственная информация

Совокупность информационных структур должна определять инфраструктуру знаний, обеспечивающих возможность управления разными типами потоков на производстве. Информационные структуры должны включать в себя данные об изделии, процессе и оборудовании.

Единицы производственного программного обеспечения являются первичными средствами, обеспечивающими преобразование и поддерживание информационных структур.

6 Структура возможности интероперабельности производственного программного обеспечения

6.1 Возможность интероперабельности единицы производственного программного

обеспечения

В рамках применения на производстве единицу производственного программного обеспечения рассматривают в отношении ее способности выполнять специфический набор функций, определенных архитектурой производственной системы. При выполнении набора функций единица производственного программного обеспечения взаимодействует и осуществляет транзакции (групповые операции) с другими единицами производственного программного обеспечения.

Функции, выполняемые каждой единицей программного обеспечения, должны характеризоваться архитектурой применения на производстве. Обмен информацией между единицами программного обеспечения должен обеспечивать возможность скоординированного выполнения производственных функций.

Интероперабельность программного обеспечения комплекса производственных действий должна характеризоваться интероперабельностью единиц программного обеспечения, которые связаны с каждым производственным действием.

Структура интероперабельности программного обеспечения состоит из совокупности элементов и правил, характеризующих способность единиц программного обеспечения поддерживать требования к применению на производстве. Способность поддерживать эти требования должна охватывать способность единицы программного обеспечения обеспечивать обмен данными с другими единицами программного обеспечения, работающими в той же самой или в разных производственных системах, используемых на производстве.

Структура возможности интероперабельности программных изделий должна базироваться на следующих аспектах:

a)    синтаксисе и семантике, совместно используемых всеми единицами производственного программного обеспечения;

b)    функциональных взаимоотношениях единиц производственного программного обеспечения;

c)    сервисах, интерфейсах и протоколах, предусматриваемых единицами производственного программного обеспечения;

d)    способности обеспечивать профилирование возможностей единиц производственного программного обеспечения.

Элементы структуры должны состоять из ролей, действий и артефактов, связанных с логическими объектами программного обеспечения, при взаимодействии с технологическим процессом, информацией или ресурсами. Правила структуры должны устанавливать требования к взаимоотношениям, шаблонам и утверждениям о соответствии, которые необходимы для построения класса возможностей (в соответствии с ИСО 16100-2), профильного класса (в соответствии с ИСО 16100-2), а также класса компонентов (в соответствии с ИСО 16100-3).

Организация, взаимоотношения и задачи единицы программного обеспечения и его компонентов должны быть выражены в показателях элементов структуры и правил согласно ИСО 16100-3.

Взаимоотношения между аспектами структуры возможности интероперабельности программных продуктов и производной структуры, полученной из структуры возможности интероперабельности и характерной для конкретного применения, показаны на рисунке 3.

7

Рисунок 3 — Взаимоотношения аспектов возможности интероперабельности программного обеспечения

6.2 Функциональные взаимоотношения между единицами производственного программного обеспечения

Производственный домен (см. рисунок 2) может использовать одну или более единиц системного программного обеспечения, которые взаимодействуют с помощью специального интерфейса/протокола для выполнения одной производственной функции в этом домене. Это реализуется в операционной среде программного обеспечения специальной компьютерной системы в виде одного из компонентов производственных ресурсов в соответствии с шаблоном проектирования специфического программного обеспечения, имеет особое назначение и наоборот, одна единица программного обеспечения может выполнять одну или более производственных функций, которые могут совместно взаимодействовать друг с другом с целью выполнения, управления, осуществления текущего контроля или организации частной производственной деятельности. Серия действий может быть проведена в особой последовательности для завершения технологического процесса. На рисунке 4 изображены классы единицы программного обеспечения, ее окружение и связи.

В этой структуре последовательность и график выполняемых функций устанавливаются последовательностью и графиком действий, которые составляют особый технологический процесс. Единицы производственного программного обеспечения, обеспечивающие выполнение этих функций, рассматривают с целью выполнения данных функций в соответствии с требуемой последовательностью и графиком.

Возможность взаимодействия технологических процессов должна быть представлена в показателях интероперабельности функций друг с другом, что в свою очередь необходимо рассматривать в показателях возможности интероперабельности производственных ресурсов, включая единицы производственного программного обеспечения. Примеры информационного потока между операциями проектирования, планирования производства и исполнительной деятельности приведены в приложении В.

Модель единицы программного обеспечения должна представлять собой совокупность программных компонентов, предназначенных для выполнения определенной производственной функции. Каждая единица программного обеспечения должна быть представлена на унифицированном языке моделирования (UML) в виде объекта.

Единица программного обеспечения должна предоставлять служебный интерфейс для использования ее конфигурации, выполнения и поддержки.

Способность единицы программного обеспечения выполнять производственную функцию должна включать в себя набор сервисов, доступных с ее интерфейса. Способность единицы программного обеспечения должна быть кратко указана в профиле возможностей, описание которого приводят на языке XML.

8

ГОСТ Р ИСО 16100-1-2012

Рисунок 4 — Диаграмма классов единицы программного обеспечения, ее окружения и связи в рамках применения на производстве

Последовательность и распределение интервалов времени производственной деятельности устанавливают заданные критерии для возможности интероперабельности связанного пакета единиц производственного программного обеспечения.

Требования к информационным структурам, включенным или указанным в качестве ссылок в профиле возможностей, установлены в ИСО 16100-2.

6.3    Сервисы, интерфейсы и протоколы

Модель единицы производственного программного обеспечения должна представлять собой совокупность программных компонентов, предназначенных для выполнения определенной производственной функции.

Единицы производственного программного обеспечения должны взаимодействовать друг с другом для поддержки производственной деятельности, в то время как сервисы, запрошенные более ранней производственной деятельностью, могут быть обеспечены более поздней деятельностью с использованием этой же операционной среды.

Требования к сервисам, интерфейсам и протоколам установлены в ИСО 16100-3.

6.4    Профилирование возможностей единицы производственного программного обеспечения

Краткое определение возможности единицы производственного программного обеспечения должно быть выражено с помощью профиля возможностей. Профиль возможностей должен включать в себя класс производственной деятельности, выполняемую функцию программного обеспечения, критерии применения на производстве, ресурсные условия или конфигурации (возможности, которые предоставляет программа), единицы измерения, наименование предприятия — изготовителя единицы программного обеспечения, данные для обмена, сервисный интерфейс и соответствующие условия работы.

Пример — Класс производственной деятельности: управление производством.

Функции программного обеспечения: составление графика, операция, текущий контроль, составление отчетов, аварийная сигнализация.

Критерии применения на производстве: завершенность, своевременность, точность.

9

Ресурсные условия или конфигурации: периферийные устройства операционной системы, сети, драйверы, мониторинг управления работой.

Единицы измерения: среднее время безотказной работы, средняя наработка до ремонта, число специалистов, выполняющих ремонтные работы (с указанием их мастерства).

Наименование предприятия — изготовителя единицы программного обеспечения: RSI Enterprise Batch.

В профиле должен быть приведен минимальный уровень информации, представленной на языке XML, чтобы обращаться к случаям, приведенным в приложении С.

Требования к структуре, синтаксису и таксономии профилей возможностей производственного программного обеспечения установлены в ИСО 16100-3.

7 Соответствие

Концепции и правила для оценки соответствия профилей возможностей определяются в ИСО 16100-4.

10

Приложение А (справочное)

Эталонная модель производственного применения

А.1 Модель производственного предприятия

А.1.1 Домены деятельности

Технологические процессы в рамках производственного предприятия могут быть представлены как совокупность действий (см. рисунок А.1). Число доменов и названия различаются от одной модели предприятия к другой. В настоящем стандарте использованы ссылки на классы доменов, определенные для эталонной архитектуры производственного предприятия (см. ИСО 15704:2000, пункт В.З).

П ред п риятие/Уп равление граница

Примечание — Рисунок см. в МЭК 62264-1.

Домены деятельности предприятия могут быть организованы в иерархическом порядке, в котором домен деятельности «Управление производством» (Production Control) и его поддомены могут быть размещены на уровне 3 и ниже, в то время как все другие домены деятельности могут быть размещены на уровне 4 и выше. Иерархическое расположение доменов обеспечивает более детальную обработку требований к технологическому процессу согласно рисунку А.2, на котором изображено иерархическое расположение доменов предприятия. Результатом иерархического расположения доменов могут быть различные группировки в случае, если целевой домен является некоторой деятельностью, отличающейся от управления производством.

Классы функций, которые предполагается использовать для определения возможностей производственного программного обеспечения, могут быть указаны в виде показателей следующих характеристик:

a)    тип родовой деятельности;

b)    категория домена (поддомена);

c)    тип потока, поддерживаемый используемым технологическим процессом.

Поскольку различные предприятия используют разные наименования (имена) функций в доменах своей деятельности и эти домены могут иметь разные функциональные границы, сами функции могут отличаться по их входным и выходным параметрам, а также операциям технологической обработки. Функции в пределах каждого поддомена могут быть пронумерованы и на эти функции ссылаются, чтобы различать описания возможностей производственного программного обеспечения.

11

Примечание — Рисунок, адаптированный из МЭК 62264-1.

А.1.2 Уровень планирования бизнеса и материально-техническое обеспечение

Домены деятельности на уровне планирования производства и сбыта продукции могут быть сгруппированы следующим образом:

a)    закупки, материально-техническое обеспечение (снабжение) и калькуляция стоимости изделий;

b)    график производства, управление ресурсами и гарантия качества;

c)    менеджмент и управление потоками энергии и материала;

d)    маркетинг и объем продаж, обработка заказов, менеджмент отгрузки продукции;

e)    корпоративные сервисы, например бухгалтерский учет, людские ресурсы, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, поддержка информационных технологий, соблюдение законодательства, стандартизация и торговля.

А.1.3 Менеджмент взаимоотношения с заказчиком

Домен деятельности по управлению взаимоотношениями с заказчиком включает в себя такие функции, как, например, маркетинг управления объемом продаж, партнерство, поддержка интегратора, обработка заказов и другие функции координации.

Поддомен деятельности интегрированной электронной торговли (Integrated e-Commerce) охватывает такие функции, как электронный обмен данными, Web-подача заказа, электронные витрины для предпринимателя и заказчика.

А.2 Корпоративные сервисы

Поддомен деятельности по бухгалтерскому учету (Accounting) включает в себя такие функции, как ведение общей бухгалтерской книги и чековой книжки, дебиторские задолженности, валютный менеджмент, снижение стоимости активов и поддержку других финансовых сделок.

Котировочный и оценочный (Quoting and Estimating) поддомен включает в себя такие функции, как стандартные маршрутно-технологические карты продукции, контроль эффективности труда и контроль расходов цеха.

Домен деятельности по управлению трудовыми ресурсами (Human Resource Management) включает в себя такие функции, как расчет заработной платы, поддержка трудовых ресурсов, расчет часов работы сотрудников, поддержка организационной структуры, работа с заявителями, сохранение состава и обучение служащих, работающих по найму.

А.З Управление материалом и энергией

Поддомен деятельности в области планирования и контроля материалоресурсов и энергозатрат (Material and Energy Planning and Control) включает в себя такие функции, как подготовка спецификации на материал, обработка заказов на изделие, составление графика работ и планирование потребностей в материалах.

ГОСТ Р ИСО 16100-1-2012

Поддомен менеджмента перспективных материалов (Advanced Materials Management) включает в себя такие функции, как разрешение на вторичные материалы, перспективное распределение, менеджмент серийной партии, отгрузка и запрос котировок цены.

Поддомен планирования требований к производительности (Capacity Requirements Planning) включает в себя такие функции, как учет производственных расходов и калькуляция себестоимости стандартной продукции.

Поддомен деятельности в сфере распределения (Distribution) включает в себя такие функции, как управление запасами, ввод данных о заказе, заказ на поставку и получение, перемещение и транспортировка, упаковка и маркировка изделий для целей распределения.

А.4 Помощь специалистов

Домен деятельности по поддержке инжиниринга (Engineering Support) включает в себя такие функции, как проектирование изделия, разработка технологического процесса, сборка изделия и техническая поддержка, например, в случае изменения технической спецификации.

А.5 Уровень технологических операций и управления

Домен производственного контроля (Production Control) на уровне технологических операций и управления может быть разделен на ряд поддоменов деятельности. Эти поддомены могут быть организованы в соответствии с производственной миссией (задачей): поставка на склад, выполнение заказа, сборка по заказу и операции смешанного вида.

Поддомены специфической деятельности — это управление операциями (Operations control), планирование операций (Operations planning), административное управление активами (Asset management), управление техническим обслуживанием (Maintenance management) и техническая поддержка процессов (Process Support engineering). Эти виды деятельности изображены на рисунке А.З.

Рисунок А.З — Композиция домена управления производством (Production Control)

Примечание — Рисунок адаптирован из МЭК 62264-1.

А.6 Эталонная модель домена управления производством

В данном разделе установлены требования к эталонной модели совокупности всех функциональных действий на промышленном предприятии, на которые ссылается настоящая структура интероперабельности. Другие эталонные модели промышленного предприятия могут иметь другую функциональную структуру, однако эталонная совокупность функций, определенная в настоящем стандарте, может быть отображена и в других функциональных структурах.

Совокупность производственных действий, входящих в домен управления производством (Production Control), включает в себя следующие:

a)    проектирование изделия;

b)    разработка технологического процесса;

c)    планирование ресурсов предприятия;

d)    приобретение ресурсов;

e)    выполнение производственных заказов;

f)    управление работой оборудования и технологическими процессами;

д) работы на стадии производства.

13

Эти действия, за исключением указанных в перечислении д), рассмотрены в приложении В в виде диаграмм деятельности, показывающих функции деятельности предприятия и последовательность его функционирования. Подробное описание действий, указанных в перечислениях а) и е), приведено в приложении В. Подробное описание действий, указанных в перечислениях f) и д), может быть изложено с использованием тех же самых условных обозначений для составления диаграммы деятельности (см. В.1). Для деятельности, указанной в перечислении д), необходимы данные, полученные в результате действий, указанных в перечислениях от а) до f).

14

ГОСТ Р ИСО 16100-1-2012

Приложение В (справочное)

Примеры эталонной модели производственной деятельности

Рисунки, приведенные в настоящем приложении частично соответствуют методологии моделирования IDEFO, приведенной в стандарте IEEE 1320.1, который описывает язык моделирования, поддерживающего метод IDEFO для разработки графического представления системы или предметной области. Физическая конструкция моделей IDEFO представляет функции, функциональные взаимоотношения, а также физические и информационные объекты, необходимые для данных взаимоотношений. Модель IDEFO состоит из иерархического ряда диаграмм с дополнительным поясняющим материалом, представляющим постепенно нарастающие уровни детализации, характеризующие функции и их интерфейсы в рамках контекста системы.

Основными компонентами языка IDEFO являются блоки и стрелки. Блок моделирует деятельность, которая может быть разбита на совокупность вспомогательных действий. Деятельность принимает входные данные с помощью некоторого механизма, а затем под воздействием определенных средств управления преобразует входные данные в выходные. Название деятельности определяется активным глаголом или глагольной фразой. Деятельность обозначена шифром, начинающимся с буквы «А», расположенным внизу правого угла блока. Стрелка, присоединенная к левой стороне блока, представляет входные данные, т.е. условия, которые должны быть удовлетворены для того, чтобы деятельность приводила к правильному выходу. Стрелка снизу представляет данные механизма, т.е. средства, необходимые для осуществления деятельности. Стрелка справа представляет выходные данные, т.е. то, что произведено в результате деятельности.

Для элементов, представленных на эталонных моделях производственной деятельности на рисунках В.1— В.18, приведены пояснения в таблице В.1.

Технические условия    Стратегия    планирования

Рисунок В.1 — Разработка изделий

15

ГОСТ Р ИСО 16100-1-2012

Содержание

1    Область применения....................................... 1

2    Нормативные ссылки....................................... 1

3    Термины и определения..................................... 1

4    Сокращения............................................ 4

5    Применение на производстве................................... 4

5.1    Структура применения ссылок................................. 4

5.2    Производственный домен................................... 5

5.3    Производственные технологические процессы........................ 6

5.4    Производственные ресурсы.................................. 6

5.5    Производственная информация................................ 7

6    Структура возможности интероперабельности производственного программного обеспечения ...    7

6.1    Возможность интероперабельности единицы производственного программного обеспечения .    7

6.2    Функциональные взаимоотношения между единицами производственного программного обеспечения .............................................. 8

6.3    Сервисы, интерфейсы и протоколы.............................. 9

6.4    Профилирование возможностей единицы производственного программного обеспечения ...    9

7    Соответствие........................................... 10

Приложение А (справочное) Эталонная модель производственного применения........... 11

Приложение В (справочное) Примеры эталонной модели производственной деятельности...... 15

Приложение С (справочное) Случаи применения........................... 42

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным национальным стандартам Российской Федерации.............. 45

Библиография............................................ 46

№ Деятельность Описание А1 Проектирование изделия Техническое проектирование изделия включает функциональные требования, разработку концепций построения системы, проектирование вариантов конструкции, детальное проектирование, анализ проектирования и спецификацию/ перечень материалов. А2 Разработка технологического процесса Формирование плана производственного процесса и альтернативных планов. Технология производственного процесса включает выбор процесса, планирование операции, технологический маршрут обрабатываемой детали, создание программы управления оборудованием/устройством. Эта деятельность обеспечивает проектную и обрабатываемую информацию для планирования ресурсов в основном направлении и производственное исполнение. АЗ Планирование ресурсов фирмы (предприятия) Анализ частей (деталей) и принятие решений об изготовлении/покупке всех частей. Разработка бизнес-плана и графика для приобретения необходимых ресурсов и/или выпуска изделия для продажи. Ресурсы фирмы включают материал, готовые детали, оборудование и квалифицированных специалистов. Функция планирования ресурсов фирмы включает административное управление финансами и заказами, производство и планирование материалов, график основного производства, планирование требований к производительности и определение работ. Она также включает планирование процесса деловых отношений и спецификацию требуемых ресурсов. А4 Покупка ресурсов Закупка ресурсов на основе соответствующего плана от поставщиков для соответствия графику производства. Эту деятельность поддерживает менеджмент цепи поставок, который включает распределение, материально-техническое обеспечение, управление перевозками и перспективное планирование. А5 Выполнение заказов производства На основе плана производства и графика выполнения промышленных заказов в производственном помещении для изготовления готовых товаров. Эта деятельность включает начало, управление и отчет о производственных действиях. А6 Управление оборудованием и процессом Использование предварительно запрограммированных инструкций, управление и осуществление текущего контроля за работой оборудования и процессов в реальном времени. Эта деятельность обычно вовлекает распределенное числовое программное управление, программируемый логический контроль и сбор данных на уровне предприятия или цеха.

Описание других элементов на рисунке В.1 приведено в таблице В.1.

Технические условия

16

Введение

Комплекс стандартов ИСО 16100 устанавливает модель производственной информации, которая определяет требования к интерфейсу программных изделий. При наличии точно выраженных требований стандартные интерфейсы могут быть легче и быстрее разработаны с помощью языка описания интерфейсов (IDL-Interface Definition Language) или подходящего языка программирования, например Java или C++. Стандартные интерфейсы должны обеспечить функциональную совместимость промышленного программного инструментария (модулей или систем).

Унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language) использован в настоящем стандарте для моделирования стандартных интерфейсов. Также модель производственной информации может быть применена для разработки схемы базы данных совместного доступа с помощью, например, языка XML (Extensible Markup Language).

Различные отрасли промышленности, например машиностроительная, аэрокосмическая, станкостроительная и др., в которых интенсивно используются автоматизированное проектирование (CAD), автоматизированное производство (САМ), числовое программное управление (NC), автоматизированное конструирование (САЕ), менеджмент технологических данных выпускаемой продукции (PDM), автоматизированная система управления производственными процессами (MES), имеют значительные преимущества в результате применения комплекса стандартов ИСО 16100.

Требования к интерфейсу программных изделий, установленные в комплексе стандартов ИСО 16100, облегчают разработку:

a)    взаимодействующих проектных и производственных средств программного обеспечения, способствующих сокращению времени разработки изделия;

b)    нового программного инструментария, который может быть легко интегрирован в современные технологии, что расширяет возможности выбора на рынке сбыта;

c)    нового прикладного программного обеспечения, приводящего к уменьшению капиталовложений, расходуемых на замену устаревших систем;

d)    интерфейсов программирования и схем баз данных, обеспечивающих экономию за счет того, что отпадает необходимость разрабатывать собственные интерфейсы для двухточечной интеграции программного обеспечения.

В итоге снижается стоимость менеджмента информации об изделии и производстве, а также себестоимость продукции.

Комплекс стандартов ИСО 16100 обеспечивает интеграцию производственного программного обеспечения путем предоставления:

a)    стандартных технических условий для интерфейса, которые позволяют обмениваться информацией между программными устройствами в промышленных автоматических системах, разработанных разными разработчиками;

b)    профилирования возможностей программного обеспечения с использованием стандартизованного метода, что позволяет пользователям выбирать программные устройства, удовлетворяющие функциональным требованиям;

c)    возможностей проведения аттестационных испытаний, которые гарантируют целостность интеграции программного обеспечения.

Комплекс стандартов ИСО 16100 состоит из шести частей. В первой части установлена структура возможности интероперабельности пакета производственного программного обеспечения, используемого в производственной области, и его интеграции для решения прикладных задач производства. Во второй части определена методология конструирования профилей возможностей производственного программного обеспечения. Вторая часть также включает в себя методы создания профилей возможностей производственного программного обеспечения, а также использования на стадии разработки прикладных задач производства. В третьей части установлена спецификация протокола интерфейса и шаблоны для разных областей производственного применения. В четвертой части описаны концепции и правила оценки согласованности всех частей, входящих в комплекс стандартов ИСО 16100. В пятой части установлена методология сопоставления профилей с использованием множественных структур класса возможностей. В шестой части определяются службы и функции интерфейса для сопоставления профилей, основанных на множественных структурах класса возможностей.

IV

ГОСТ Р ИСО 16100-1-2012

Комплекс стандартов ИСО 16100 разработан Техническим комитетом 1ЭОЯС 184 «Системы промышленной автоматизации и интеграция», Подкомитетом SC 5, «Архитектура, коммуникации и структуры интеграции».

Комплекс стандартов ИСО 16100 имеет общий заголовок «Системы промышленной автоматизации и интеграция. Профилирование возможности взаимодействия промышленных программных средств» и включает в себя следующие части:

-часть 1. Структура;

-часть2. Методология профилирования;

-часть 3. Службы интерфейса, протоколы и шаблоны возможностей;

-    часть 4. Методы аттестационных испытаний, критерии и отчеты;

-    часть 5. Методология согласования конфигураций профилей с помощью многоцелевых структур классов;

-    часть 6. Службы интерфейса и протоколы сочетания профилей с использованием множества структур класса возможностей.

V

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Системы промышленной автоматизации и интеграция

ПРОФИЛИРОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

Часть 1

Структура

Industrial automation systems and integration. Manufacturing software capability profiling for interoperability.

Part 1. Framework

Дата введения —2014—01—01

1    Область применения

Настоящий стандарт определяет возможности интероперабельности программных средств, используемых на производстве и облегчающих интеграцию программ для решения прикладных задач производства (см. приложение А). Настоящий стандарт распространяется на модели информационного обмена, программные объектные модели, интерфейсы, сервисы, протоколы, профили возможностей интероперабельности и методы аттестационных испытаний.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы, которые необходимо учитывать при использовании настоящего стандарта. В случае ссылок на документы, у которых указана дата утверждения, необходимо пользоваться только указанной редакцией. В случае, когда дата утверждения не приведена, следует пользоваться последней редакцией ссылочных документов, включая любые поправки и изменения к ним:

ИСО 15745-1 Системы промышленной автоматизации и интеграция. Прикладная интеграционная среда открытых систем. Часть 1. Общее эталонное описание (ISO 15745-1 Industrial automation systems and integration — Open systems application integration framework — Part 1: Generic reference description)

ИСО 16100 (все части) Системы промышленной автоматизации и интеграция — Профилирование возможности интероперабельности промышленных программных средств (ISO 16100 (all parts) Industrial automation systems and integration — Manufacturing software capability profiling for interoperability)

3    Термины и определения

В настоящем стандарте использованы следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    перспективное планирование (advanced planning): Планирование производства на промежутки времени, измеряемые в месяцах или годах, с помощью модели ограничений, имеющих отношение как к материалам, так и к производительности.

Примечание — В некоторых случаях система планирования включает главный производственный график, определение требований к материалам и планирование загрузки производственных мощностей.

3.2    накладная, ведомость материалов/спецификация материалов (bill of materials; BOM): Перечень промышленных деталей, которые планируется изготавливать на предприятии.

Примечание — Для каждой детали перечень включает номер детали, ее описание, количество и т. д. Перечень промышленных деталей является промышленной версией структуры изделия, известной как «натурная конфигурация».

Издание официальное

3.3    автоматизированное проектирование/менеджмент данных об изделии (computer-aided design/ product data management; CAD/PDM): Компьютерные системы, предназначенные для проектирования изделия, моделирования и разработки, управления данными об изделии и менеджмента данных технологического процесса.

3.4    возможность (capability): Совокупность функций и сервисов программного обеспечения, а также набор критериев для оценки качества функционирования поставщика возможностей.

Примечание — Это определение отличается от текста в ИСО 15531-1 и ИСО 19439, где возможность определяется как качество способности выполнять заданную функцию. Общее определение возможности см. в МЭК 62264-1.

3.5    профилирование возможности (capability profiling): Выбор набора предложенных сервисов, определенных особым интерфейсом в рамках структуры возможности интероперабельности программных средств разных поставщиков.

3.6    автоматизированное планирование (технологического) процесса/автоматизированное производство (computer-aided process planning/computer-aided manufacturing; CAPP/CAM): Компьютерные системы, которые используются для планирования (технологического) процесса и программирования станков с ЧПУ (числовым программным управлением).

3.7    контроллер (controller): Гибридные программно-аппаратные системы, предназначенные для использования в управляющих машинах.

Пример — Распределенная система управления (DCS), программируемые логические контроллеры (PLC), контроллер числового программного управления (NC), системы диспетчерского управления и сбора данных (системы SCADA).

3.8    сбор данных (data collection): Сбор информации об изделии, о расчете времени, персонале, партии изделий и других критических объектах с целью обеспечения своевременного управления производством.

3.9    проектные знания (design knowledge): Правила и логика, используемые проектировщиком с целью решения проблем проектирования, включая способы проектирования и реализации.

Примечание — Многие различные виды проектных знаний используются в разных проектных видах деятельности, например, сведения о декомпозиции, назначении, консолидации и оптимизации.

3.10    проектная модель (design pattern): Знание о том, как конвертировать технические условия (производственные возможности) в практические формы (модель возможностей).

3.11    планирование ресурсов предприятия (enterprise resource planning; ERP): Функция планирования, которая включает в себя учет движения материально-производственных запасов, калькуляцию себестоимости, операции по выполнению заказов и отслеживание ресурсов.

Примечание 1 — Методология планирования использует планирование потребности в материальных ресурсах и объемно-календарный план производства для расчета потребности в материалах и для выработки рекомендаций по реализации заказов на пополнение запасов в тех случаях, когда сроки платежей и реальная потребность в материалах не совпадают.

Примечание 2 — Альтернативное определение планирования ресурсов предприятия можно найти в ИСО 15531-1.

3.12    рабочая машина (machine tool): Производственный ресурс определенного класса оборудования, связанный с механизмом, который дает возможность осуществлять машинную обработку.

3.13    внедрение в производство (manufacturing application): Набор мероприятий (процесс или его часть) в рамках сферы производственной деятельности предприятия, объединенных между собой для достижения определенной цели или роли объекта.

3.14    система организации производства (manufacturing execution system; MES): Система, предназначенная для производства необходимых изделий или оказания необходимых услуг, включающая в себя контроль качества, управление документооборотом, внутризаводское диспетчерское управление, отслеживание незавершенного производственного процесса, контроль соблюдения операционной технологической карты, протоколирование производственного процесса, управление ресурсами и исправлением бракованных изделий, контрольно-измерительные процедуры и сбор данных.

Примечание — Группа по менеджменту объектов определяет информационную часть системы организации производства как систему, которая предоставляет информацию, позволяющую «оптимизировать производственные процессы от момента размещения заказа до момента получения готовой продукции. Исполь-

ГОСТ Р ИСО 16100-1-2012

зуя текущие и точные данные, система организации производства направляет, инициирует, реагирует и фиксирует действия предприятия по мере их возникновения. В результате этого быстрая реакция на изменяющиеся условия вместе с акцентированием внимания на снижение неприбыльных действий является драйвером эффективных операций и процессов на заводе. Система ориентирована на возврат задействованных активов, а также своевременную поставку, оборачиваемость складских запасов, валовую прибыль и движение оборотных средств. Система предоставляет критически важную деловую информацию о производственной деятельности в целом по предприятию и всей сети поставщиков через двухстороннюю связь».

3.15    интероперабельность производственного программного обеспечения (manufacturing software interoperability): Способность делиться и обмениваться информацией, используя обычные синтаксис и семантику для достижения специализированной взаимосвязи через обычный интерфейс.

3.16    производственное программное обеспечение (manufacturing software): Тип ресурса программного обеспечения в рамках автоматической системы, который имеет значение для производства (например, CAD/PDM) за счет интеграции данных в работу потока управления и передачи информации между компонентами автоматической системы, вовлеченными в производственный процесс, и другими ресурсами предприятия, а также между предприятиями в цепочке снабжения или спроса.

Примечание — CAD/PDM является примером производственного программного обеспечения.

3.17    компонент производственного программного обеспечения (manufacturing software component): Класс ресурса производственного программного обеспечения, предназначенного поддерживать выполнение частной производственной задачи.

3.18    единица, модуль производственного программного обеспечения (manufacturing software unit): Класс ресурса программного обеспечения, состоящего из одного или более компонентов производственного программного обеспечения, выполняющего определенную функцию в рамках производственной деятельности, одновременным поддерживанием механизма обмена общей информацией с другими единицами.

Примечание — Единица программного обеспечения может быть смоделирована, используя язык UML в качестве объекта программного обеспечения.

3.19    производственная система (manufacturing system): Система, координируемая особой информационной моделью, обеспечивающей поддержку выполнения технологических процессов и управление этими процессами, с использованием потока информации, материалов и энергии на предприятии-изготови-теле.

3.20    возможность производственного программного обеспечения (manufacturing software capability): Совокупность функций и сервисов в сравнении с критериями оценки функционирования при заданном наборе производственных условий.

Примечание — Случаи использования и связанные сценарии, вовлекающие возможности производственного программного обеспечения, смотрите в приложении С.

3.21    профиль возможности производственного программного обеспечения (manufacturing software capability profile): Краткое представление возможности производственного программного обеспечения соответствовать требованиям применения на производстве.

3.22    менеджмент данных о продукции (product data management; PDM): Менеджмент централизованной базы данных, которая позволяет авторизованным пользователям в пределах всей компании иметь доступ и вносить корректировки в информацию о выпускаемой в данный момент продукции.

Примечание — Группа по менеджменту объектов определяет систему менеджмента данных об изделии как инструмент программного обеспечения, который управляет технической информацией, поддерживает менеджмент конфигураций изделия и менеджмент процесса технологической разработки изделия. Техническая информация включает в себя как объекты базы данных, так и объекты «документа» — массивы информации, хранящейся в файлах, которые являются недоступными для системы PDM. Такая информация может быть связана с конкретными изделиями, или конструкцией конкретных изделий, или чаще всего с семейством продуктов, производственными процессами или с самими процессами разработки. Поддержка процесса разработки обычно включает в себя менеджмент поточной обработки заданий и концепции технических корректировок и уведомлений. Во многих производственных организациях PDM является центральной базой данных технической информации, используемой при разработке продукции.

3

3.23    архитектура программного обеспечения (software architecture): Основная организация системы программного обеспечения, воплощенная в ее компоненты, их взаимоотношения друг с другом и с окружающей средой, а также принципы, определяющие проектирование и развитие этой системы.

[IEEE 1471-2000]

3.24    программная среда (software environment): Производственные ресурсы в рамках вычислительной системы, влияющие на операционные аспекты единицы производственного программного обеспечения.

Примечание — Программная среда может включать другие системы, которые взаимодействуют с системой, представляющей интерес, либо прямо через интерфейсы, либо косвенно другими путями. Окружающая среда устанавливает границы, которые определяют область применения системы, представляющей интерес, относительно других систем.

3.25    планирование цепи снабжения (supply chain planning): Использование информационных технологий для обращения к вопросам планирования и проблемам материально-технического обеспечения на разных уровнях и глубинах детализации с использованием моделей для производственной линии, предприятия-изготовителя или полной цепи поставок.

Примечание — Планирование цепи снабжения может быть использовано для синхронизации производства, балансировки ограничений на основе целей, включающих своевременную доставку, незавершенное минимальное производство и максимальный доход.

4    Сокращения

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

МТО    — Материально-техническое обеспечение;

AGV —Автоматическое управляемое средство транспортировки (Automated Guided Vehicle);

APT —Автоматическое программируемое средство (инструмент) (Automated Programmed Tool);

BOM — Ведомость (спецификация, накладная) материалов (Bill of Materials);

CAD    —Автоматизированное проектирование (Computer Aided Design);

CAM —Автоматизированное производство (Computer Aided Manufacturing);

CAPP — Планирование автоматизированного технологического процесса (Computer Aided Process Planning);

ERP — Планирование ресурсов предприятия (Enterprise Resource Planning);

MES —Система организации производства (Manufacturing Execution System);

NC —Числовое программное управление (Numerical Control);

PDM — Менеджмент данных о продукции (Product Data Management);

SCM — Менеджмент цепи поставок (Supply Chain Management);

SCADA —Системы диспетчерского управления и сбора данных (Supervisory Control and Data Acquisition);

SQC — Статистический контроль качества (Statistical Quality control);

XML — Расширяемый язык разметки XML (для создания страниц) (extensible Markup Language);

UML    —Унифицированный язык моделирования (United Modeling Language).

5    Применение на производстве

5.1 Структура применения ссылок

Структура возможности интероперабельности производственного программного обеспечения базируется на более общей структуре возможности интероперабельности с целью ее применения на производстве. Структура применения возможности интероперабельности, подробно описанная в ИСО 15745-1, является основой для интегрирования архитектуры системы управления и автоматизации в рамках архитектуры применения на производстве.

Интегрированное применение на производстве должно быть смоделировано в виде комбинации набора производственных ресурсов и совокупности единиц (элементов) информации, у которых структура данных, семантика и линия поведения могут использоваться совместно и обмениваться между производственными ресурсами, как показано на рисунке 1. Производственными ресурсами являются коммуникационные сети, устройства, программное обеспечение, оборудование, материал и персонал, необходимые

ГОСТ Р ИСО 16100-1-2012

для того, чтобы поддерживать технологические процессы и обмен информацией, необходимой для применения.

В этой модели интеграции применения разные элементы модели совместно и согласованно используют интерфейсы, материал, энергию и информацию. Производственные технологические процессы могут быть связаны между собой, если функции, выполняемые разными элементами модели, могут взаимодействовать друг с другом. Если единицы программного обеспечения выполняют только некоторые из этих функций, то необходимо, чтобы программные единицы были способны к интероперабельности с другими элементами и между собой.

Рисунок 1 — Диаграмма класса частичной модели применения на производстве

Примечание — Элементы на рисунке представляют классы объектов. Линиями обозначены связи между объектами, каждая из которых играет две роли (по одной в каждом направлении). По желанию заказчика каждое направление может быть обозначено. Роли являются однозначными («один к одному»), если не указано иное. Роль может иметь множественность, например, роль с меткой «1..*» используется для обозначения критерия «много» (many), как в ассоциации «один ко многим» или «многие ко многим». Ромб на конце линии связи обозначает часть взаимоотношения. Темный ромб на конце линии связи обозначает взаимоотношение агрегирования композиции. Например, применение на производстве включает в себя производственный процесс, производственную информацию и ресурсы производства (см. ИСО/МЭК 19501-1).

5.2 Производственный домен

Производственный домен, включающий в себя дискретное, групповое и непрерывное управление, охватывает различные отрасли производства. Автоматическое производство является примером производства, использующего дискретное управление; фармацевтическое производство — примером производства, использующего групповое управление; нефтехимическое производство — примером производства, использующего непрерывное управление. Для производственного программного обеспечения интерфейс между системами менеджмента предприятия и системами управления на уровне цеха характеризуется таким же способом, независимо от того, являются ли системы управления дискретными, групповыми или непрерывными. Управляющая логика программы системы управления характеризуется так же, независимо от того, является ли система дискретной, групповой или непрерывной.

Даже если производственный домен может быть применен во многих отраслях производства, взаимоотношения между компаниями этих отраслей быстро изменяются в результате появления на рынке новых разработок в инфраструктуре информационных технологий, как и в случае с системами менеджмента цепи поставок. Комплекс стандартов ИСО 16100 устанавливает целевой промышленный домен с целью включения производственной операции и управляющей деятельности (дискретной, групповой, непрерывной) и деятельности, связанной с проектированием производственного процесса, как показано на рисунке 2.

5