ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ГОСТР

57323—

2016/

ISO/TS 15926—11:2015

Системы промышленной автоматизации и интеграция

ИНТЕГРАЦИЯ ДАННЫХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ, ВКЛЮЧАЯ НЕФТЯНЫЕ И ГАЗОВЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ

Часть 11

Методология упрощенного промышленного использования справочных данных

(ISO/TS 15926-11:2015, ЮТ)

Издание официальное

Стандартинформ

2017

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН ООО «НИИ экономики связи и информатики «Интерэкомс» (ООО «НИИ «Ин-терэкомс») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного документа, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 100 «Стратегический и инновационный менеджмент»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 декабря 2016 г. № 1952-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному документу ISO/TS 15926-11:2015 «Системы промышленной автоматизации и интеграция. Интеграция данных жизненного цикла перерабатывающих предприятий, включая нефтяные и газовые производственные предприятия. Часть 11. Методология упрощенного промышленного использования справочныхданных» (ISO/TS 15926-11:2015 «Industrial automation systems and integration — Integration of life-cycle data for process plants including oil and gas production facilities — Part 11: Methodology for simplified industrial usage of reference data», IDT).

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 ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». 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 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 (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2017

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

ГОСТ Р 57323-2016

Рисунок 3 — Утверждения, приведенные на рисунке 2, представленные в обратном направлении

Одним из преимуществ использования утверждений является то, что любой желающий может с использованием одной и той же методологии описать любые модели продукции и создать данные экземпляра (модели) в репозитории, а также организовать обмен данными между сторонами и/или системами управления конфигурациями.

4.4 Требования утверждений

В контексте технических данных существует потребность в создании утверждений об утверждениях. Такая возможность может быть реализована путем идентификации каждого утверждения с помощью уникального идентификатора. По этой причине каждое утверждение дополняется Унифицированным идентификатором ресурсов (URI). Путем обращения к конкретному URI любое заинтересованное лицо может создать утверждение об утверждении, которое представлено данным URI.

Пример — Примером утверждения об утверждении является утверждение о времени, когда некоторое лицо заявило о конкретном утверждении.

Если различные стороны в промышленности взаимодействуют между собой (обмениваются утверждениями), то в целом возникает потребность в подробных утверждениях об утверждениях. Эти утверждения об утверждениях поддерживают рабочий поток данных о промышленной обработке по всей цепочке поставок. Помимо данных об источнике происхождения существуют фундаментальные требования к процессам электронного обмена, обращения к конкретным элементам/объектам и архивирования промышленных данных.

Для упрощения процессов обмена техническими данными и выполнения трансакций общепризнанными являются следующие утверждения об утверждениях:

-    создатель (автор) утверждения (участник или роль);

-    дата и время создания утверждения;

-    участник или роль, внесшая изменение в утверждение;

-    дата и время изменения утверждения;

-    достоверность утверждения; возможные значения (экземпляры) для определения достоверности, которые могут быть «оценены», «рассчитаны» или «заданы изначально» (as-build); должна иметься возможность классифицировать вероятности корректных величин значений для значений свойств;

-    модальность утверждения; возможные модальные словосочетания для выражения модуса утверждения: могут использоваться следующие возможные величины (экземпляры) модальности, например «может быть», «должен быть» и «должен иметь», поддерживающие управление требованиями и моделирование знаний о продукции. Значением по умолчанию модуса утверждения будет «является случаем» (is the case);

7

-    назначение утверждения, возможные значения (экземпляры): «запрашиваемый», «предполагаемый», «одобренный». Поддерживающие рабочий поток (workflow) в процессе обмена и при управлении изменениями, особенно для значений характеристик;

-    мощность множества элемента (применяется для «объекта, выполняющего роль 2») для утверждений, поддерживающих управление требованиями и моделирование знаний о продукции;

-    управление версиями утверждений, поддерживающее библиотеку версий и метод сравнения с базовыми, ранее установленными значениями (base lining) в контексте управления конфигурацией;

-    отнесение утверждений к жизненному циклу конкретной системы и разграничение информации, которая является существенной для концептуального проектирования, технического проектирования или стадии сопровождения системы;

-    определение таких понятий для утверждений, как «начало жизни» (begin of life) и «конец жизни» (end of life), чтобы можно было определить период времени, с какого момента конкретное утверждение действительно.

В 5.4 и 5.5 реализация вышеупомянутых требований приведена в явном виде с помощью примеров.

Данный метод может определять схемы, а также экземпляры схемы, определенные в нейтральном формате, и может быть реализован на любом синтаксическом слое, например крупноформатная таблица, XML и т.д. (см. приложение В).

4.5 Представление утверждений в виде RDF-триплетов

Среда описания ресурсов (RDF) является формальным языком Консорциума W3C, который позволяет описывать семантику информации таким же образом, как и механизм утверждений, описанный в 4.3. RDF является универсальным языком; изначально он предполагался для представления информации в Web-среде. Он определяет язык для описания взаимосвязей между ресурсами в виде именованных свойств и величин. Свойства в контексте RDF являются экземплярами класса rdf:Property и описывают взаимосвязь между ресурсами субъекта (левая сторона взаимосвязи, элемент с ролью 1 утверждения) и ресурсами объекта (правая сторона взаимосвязи, элемент с ролью 2 утверждения). При таком использовании свойство является предикатом в контексте RDF.

RDF не предоставляет механизмов описания свойств, а также механизмов описания взаимосвязей между свойствами и другими ресурсами. Данные средства предусмотрены RDF-схемой (языком RDFS), которая содержит набор классов и свойств для модели представления знаний RDF, составляющий основу для описания онтологий с использованием расширенного RDF-словаря для структуры RDF-ресурсов. Эти ресурсы используются для определения характеристик других ресурсов, таких как домены и диапазоны свойств. Описания RDFS-словаря написаны на языке RDF.

Большинство абстрактных моделей RDF сводится к четырем простым правилам:

-    утверждение выражается в виде триплета Субъект-Предикат-Объект: аналогично (краткому) предложению на английском языке;

-    субъекты, предикаты и объекты представляются в виде имен для сущностей, также называемых ресурсами (возвращаясь назад к применению RDF для метаданных web-ресурсов) или узлами (из терминологии графов): эти сущности представляют собой объекты, например индивидуумы, веб-сайты или что-то более абстрактное, например состояния или взаимосвязи;

-    имена представляют собой унифицированные идентификаторы ресурсов (URIs), которые являются глобальными по области охвата и всегда относящимися к одному и тому же элементу в любом документе RDF, в котором они используются;

-    объекты также могут быть представлены в виде текстовых величин, называемых литеральными значениями, которые могут быть, а могут и не быть напечатаны с помощью типов данных XML-схемы.

Простота и гибкость триплетов в комбинации с использованием унифицированных идентификаторов ресурсов для глобально уникальных имен субъектов, предикатов и объектов делает RDF уникальным и очень мощным инструментом. Данный инструмент можно назвать в некотором роде «спецификацией», которая покрывает конкретную нишу для децентрализованного распределенного знания и предоставляет среду, позволяющую компьютерным приложениям отвечать на сложные вопросы.

ГОСТ P 57323—2016

Рисунок 4 — Использование принципа RDF-триплетов для представления утверждений

Структура RDF-среды может быть охарактеризована как:

-    основанная на простой модели данных;

-    предоставляющая определенный уровень формальной семантики и доказуемых отслеживаемых умозаключений;

-    использующая наращиваемый словарь на основе URI;

-    использующая синтаксис на основе XML, поддерживающий типы данных XML-схемы;

-    позволяющая пользователям создавать утверждения о любом ресурсе.

Основной структурой, которая используется для создания утверждений в RDF-среде, является набор триплетов, каждый из которых состоит из субъекта, предиката и объекта. Набор таких триплетов называется RDF-графом. Это можно увидеть на диаграмме, представленной на рисунке 4, где триплет описан связью узел-дуга-узел. RDF-триплет обычно записывается в качестве последовательности субъект, предикат, объект. Направление дуги имеет важное значение, оно всегда указывает в сторону объекта с помощью стрелки. Такой способ визуализации утверждений позволяет пользователям достичь лучшего восприятия моделей и экземпляров, которые они определили в виде таблицы.

Существование RDF-триплета говорит о том, что существует некоторая взаимосвязь, указанная предикатом, которая удерживается между сущностями, обозначенными как субъект и объект в триплете, или другими словами, визуализация в виде дуги полезна для точной идентификации предиката (равного взаимосвязи) между двумя сущностями. Существование RDF-графа равнозначно существованию всех триплетов в нем, поэтому результирующим значением RDF-графа является конъюнкция (логическое И) утверждений, соответствующих всем содержащимся в нем триплетам:

-    RDF-среда предоставляет модель данных для объектов и связей между ними, а также простую семантику для модели данных;

-    RDF-схема предоставляет словарь для описания свойств и классов RDF-объектов с семантикой для обобщения иерархий свойств и классов.

RDF использует принцип связанных данных (linked data). Связанные данные описывают метод публикации структурированных данных таким образом, чтобы они могли быть взаимосвязанными и более эффективными в применении. Данный метод дает возможность интегрировать знания из других словарей в модель продукции путем формальной ссылки на элементы этих словарей, при этом, с помощью языка SPARQL (языка запросов для RDF), осуществляется автоматическое считывание данных. Для обозначения сущностей связанные данные используют URIs. Конкретные HTTP URIs используются таким образом, что на эти сущности можно ссылаться и они могут отыскиваться (в том числе с получением значений переменных объекта по указателям) людьми и пользовательскими программами-агентами.

В настоящем стандарте используются следующие виды URIs:

-    URI-идентификатор, представляющий собой последовательность (строку) символов, используемых для идентификации субъекта, предиката, объекта или именованного графа;

-    (#) хэш URI, применяющийся, если необходима ссылка на то, что находится вне Web-среды, используя базу идентификаторов URI, обладающую информацией об этой сущности;

-    (/) слэш URI, применяющийся, если необходима ссылка на то, что находится в Web-среде и имеет свой точный адрес;

-    обычно, под пространством имен понимается контейнер для набора идентификаторов (имен). В пространствах имен имена группируются на основе их функциональности. Пространство имен может быть частью URI;

-    абсолютная URI ссылка (абсолютная форма) состоит из трех частей: схемы, конкретной иерархической части схемы и фрагментного идентификатора.

9

Пример 1 — http://standards.iso.Org/iso/15926/-4/tech/reference-data#RDL7459 как пример хэш URI для класса из ИСО/ТС 15926-4, который разбит на части таким образом, что первые три части являются пространством имен URI:

http

http://standards.iso.org/iso /15926/-4/tech/reference-da ta RDL7459

Для фрагментарной части именованного графа предпочтительно используется универсальный уникальный идентификатор (см. ИСО/МЭК 11578).

Пример 2 — Пример универсального уникального идентификатора (UUID) в соответствии с ИСО/ МЭК 11578: http://example.eom/myproject#40bb99c0-1f74-11e2-81d-0800200c9a66.

Примечание 1 —Для именования объектов и написания составных слов в настоящем стандарте используется методика CamelCase. При написании взаимосвязей каждое составное слово начинается со строчной буквы. Любой объект, не являющийся взаимосвязью, начинается с заглавной буквы, а взаимосвязи начинаются со строчной буквы.

В настоящем стандарте используются следующие пространства имен:

-    «www.example.eom/myproject#» для идентификации конкретных сущностей проекта, где пространство имен www.example.eom/myproject#» представлено строкой символов «myproject:»;

-    «www.example.eom/part2#» для идентификации концепций, взятых из ИСО 15926-2, где пространство имен «www.example.eom/part2#» представлено строкой символов «ра/72»»;

-    «www.example.eom/part4#» для идентификации концепций, взятых из ИСО/ТС 15926-4, где пространство имен «www.example.eom/part4#» представлено строкой символов «part4»,

-    «www.example.com/part11#» для идентификации взаимосвязей и типов именованных графов, где пространство имен «www.example.com/part11#» представлено строкой символов «partiЬу,

-    «www.example.eom/library#» для сущностей, которые определены в частных библиотеках, где пространство имен «www.example.eom/library#» представлено строкой символов «.library.».

Пример 3 — На рисунке 5 показан пример набора графов, который является набором утверждений о спецификации свойства «nominal load weight» (номинальный вес груза) типового пьедестального крана, включая классификацию пьедестального крана. Используется пространство имен «library:». На рисунке 5 представлены следующие утверждения:

-    «pedestal crane» (пьедестальный кран) является подклассом класса «сгапе» (кран);

-    класс «сгапе» (кран) имеет свойство «nominal load weight» (номинальный вес груза);

-    свойство «nominal load weight» (номинальный вес груза) является подклассом свойства «weight»

(вес);

-    свойство «nominal load weight» (номинальный вес груза) имеет верхнюю границу «440»;

-    свойство «nominal load weight» (номинальный вес груза) измеряется с помощью единицы измерения «tonnes» (тонны).

ГОСТ P 57323—2016

Пример 4 — На рисунке 6 показан пример набора графов, который представляет собой набор утверждений о спецификации свойства «nominal load weight» типового пьедестального крана (пьеде-стальный кран В710, являющийся индивидуальным объектом) в качестве его инстанцирования. Экземпляры определены на пространстве имен «myproject:», классы определены на пространстве имен «library:». На рисунке 6 представлены следующие утверждения:

-    «deck crane В710» (палубный кран В710) является экземпляром «пьедестального крана»;

-    «deck crane В710» имеет свойство «nominal load weight deck crane В710» «номинальный вес груза палубного крана В710»;

-    свойство «nominal load weight deck crane В710» является экземпляром свойства «nominal load weight»;

-    свойство «nominal load weight deck crane В710» измеряется в «tonnes» (тоннах);

-    свойству «nominal load weight deck crane В710» присвоено значение «400».

Рисунок 6 — Пример инстанцирования RDF-свойства «номинальный вес», как это определено на рисунке 5

Примечание 2 — Прикладное программное обеспечение поможет проверить, вписывается ли величина «400», используемая на рисунке 6, в заданную верхнюю границу «440», определенную в типовом классе «Pedestal Crane», приведенном на рисунке 5.

4.6 Именованные RDF-графы

Именованные графы являются ключевой концепцией архитектуры Семантической паутины Semantic web, в которой набор RDF (RDF-триплетов) утверждений (граф) идентифицирован с помощью уникального URI. Таким образом, утверждение может выборочно сопровождаться дополнительной информацией. Это необходимо для того, чтобы можно было точно определить характеристики, контекст или метаданные утверждения.

Пример 1 — Примером информации, явным образом сопровождающей утверждение, является предназначение конкретного утверждения, которое заявляет, что утверждение востребовано, предложено или одобрено.

Именованные графы являются небольшим расширением абстрактного RDF-синтаксиса. Именованные графы дают возможность рассуждать об RDF-графах с помощью RDF-утверждений (другими словами, позволяют создавать утверждения об утверждениях). Метаданные утверждения, например ресурс, лицо, вносящее изменение, информация об изменении, контекст, могут быть выражены в виде триплетов, принадлежащих утверждению. Эти дополнительные триплеты однозначно принадлежат триплету, который представляет собой утверждение. Поэтому в настоящем стандарте используется \Л/ЗС-версия именованных RDF-графов. Помещая триплет «main» (главного) утверждения в именованный RDF-граф, любое требуемое количество дополнительных триплетов может указывать на первый триплет, представляющий собой метаданные.

Пример 2 — Конкретное утверждение может определять количество элементов (кардинальное число) объекта, содержащегося в другом конкретном утверждении.

11

Пример 3 — Конкретное утверждение может определять достоверность значения свойства, которая определяется как значение величины свойства в другом конкретном утверждении.

Концепция именованных RDF-графов обеспечивает гибкость при моделировании продукции и производственных объектов. Также эта концепция дает возможность представлять любой рабочий процесс или процесс создания продукта в виде графа, что облегчает извлечение требуемых предикатов (эквивалент взаимосвязи). Этот метод применен для процесса ИСО/МЭК 15288 с целью определения утверждений субъекта, предиката и объекта таким образом, что стало возможным внести аспект проектирования систем в среду ИСО 15926.

Пример 4 — На рисунке 7 приведен пример с тремя именованными графами, представляющими собой три утверждения, указанные на рисунке 6. Первый именованный граф указывает на то, что DeckCraneB710 (ПалубныйКранВ710) является экземпляром класса «PedestalCrane» («Пьедестальный-Кран»), Второй именованный граф указывает на то, что экземпляр класса DeckCraneB710 имеет свойство «NominalLoadWeightDeckCraneB710» («НоминальныйВесГiоузаПалубногоКранаВ710») и третий именованный граф указывает на то, что этому свойству присвоено значение равное «400». Каждый триплет сопровождается метаданными типа «isCreated by» («Создан, указание на создавшее лицо»), «isCreated at» («Создан, указание на дату/время») и «isModifiedAb> («Изменен, указание на дату/время»).

Примечание — С целью удобства для чтения именованные графы в примерах, используемых в настоящем стандарте, имеют логические имена, а не формальный UIDD.

Рисунок 7 — Применение принципа именованных графов для триплетов, приведенных на рисунке 6 В таблице 1 именованные графы, показанные на рисунке 7, записаны в формате N-Quad W3C.

Таблица 1 — Представление именованных графов в формате N-Quad W3C

Триплет Субъект Предикат Объект Именованные графы UID myproject: DeckCraneB710 rdf:type library: PedestalCrane myproject:001 myproject:001 library: isCreatedBy «John Doe» myproject:001 myproject: 001 library: isCreatedAt «15-5-2013 12:00» myproject:001 myproject: DeckCraneB710 library: hasProperty myproject: NominalLoadWeight DeckCraneB710 myproject:002 myproject: 002 library: isCreatedBy «John Doe» myproject:002 myproject: 002 library: isCreatedAt «15-5-2013 12:11» myproject:002 myproject: NominalLoadWeightDeckCraneB710 library: hasMagnitude «400» myproject:003 myproject: 003 library: isCreatedBy «John Doe» myproject:003 myproject: 003 library: isCreatedAt «15-5-2013 12:15» myproject:003

4.7 Связь RDF с Библиотекой справочных данных (RDL)

Важной частью методологии является идентификация элементов справочных данных в контексте применения ИСО 15926, а также в области системного проектирования для расширения управляемого набора существующих библиотек справочных данных (RDL). Чтобы построить подобный набор элементов справочных данных, в настоящем стандарте используются следующие элементы из пространства RDF-имен:

-    rdf:type;

-    rdf:Property;

-    rdfs:Class;

-    rdfs:subClassOf;

-    rdfs:subPropertyOf.

В настоящем стандарте взаимосвязь «is a specialization» (является специализацией) идентична «rdfs:subClassOf», а взаимосвязь «is an instance of» (является экземпляром) идентична «rdf:type».

Для того, чтобы можно было использовать ИСО/ТС 15926-4 совместно с настоящим стандартом в контексте RDF-конфигурации, существует класс «thing», определяемый как rdf:type или rdfs:Class. В упрощенном виде, корневой элемент «thing» ИСО 15926-2 можно рассматривать как корневой класс для всех объектных классов настоящего стандарта (см. рисунок 8). Корневые классы настоящего стандарта адаптированы на рисунке 8 подклассам с целью описания информационных моделей в соответствии с разделом 6.

Рисунок 8 демонстрирует, что корневой элемент «thing» является обобщением исходного набора базовых классов, приведенных в настоящем стандарте и взятых из сущностей ИСО 15926-2, которые в свою очередь относятся к классам Библиотеки справочных данных ИСО/ТС 15926-4.

13

Рисунок 8 — Расширение RDF базовыми классами RDL путем мэппинга rdfs:Class в part2:thing

Методология, описанная в настоящем стандарте, позволяет определить закрытые классы (внутренние члены класса) как специализацию классов в Библиотеке справочныхданных. Далее эти специализации составляют часть модели продукта, проекта и/или процесса и ссылаются на класс в Библиотеке справочныхданных посредством UID конкретного класса в соответствии с ИСО/ТС 15926 4.

Пример — На рисунке 9 показан пример того, как отдельный элемент (экземпляр класса RDL) соотносится с rdfs:Resource.

14

ГОСТ P 57323—2016

Рисунок 9 — Пример того, как отдельный элемент «myprojectMyCar», являющийся экземпляром транспортного средства, как это определено в библиотеке ИСОЯС 15926 4, соотносится с rdfs:Resource

4.8 Использование RDF с взаимосвязями RDL

Для расширения RDF-среды в рамках настоящего стандарта инкорпорируется библиотека справочных данных взаимосвязей. Корневым элементом Библиотеки справочных данных взаимосвязей является элемент «parti 1 :relationship», который определяется как rdf:type элемента rdf:Property. Все взаимосвязи в рамках исходного набора в настоящем стандарте являются элементами rdfs:subPropertyOf корневого элемента «parti 1 :relationship».

15

ГОСТ P 57323—2016

Содержание

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

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

3    Термины, определения и сокращения...................................................2

3.1    Термины и определения...........................................................2

3.2    Сокращения.....................................................................3

4    Фундаментальные концепции и допущения...............................................4

4.1    Цели и задачи...................................................................4

4.2    Позиционирование настоящего стандарта............................................4

4.3    Использование утверждений в соответствии с ИСО 15926...............................5

4.4    Требования утверждений..........................................................7

4.5    Представление утверждений в виде RDF-триплетов....................................8

4.6    Именованные RDF-графы.........................................................11

4.7    Связь RDF с Библиотекой справочных данных (RDL)..................................13

4.8    Использование RDF с взаимосвязями RDL...........................................15

5    Методология использования именованных графов........................................16

5.1    Логические структурные компоненты методологии....................................16

5.2    Методология именованных графов.................................................17

5.3    Метаданные именованных графов.................................................19

5.4    Пример использования методологии именованных графов.............................20

5.5    Пример использования методологии именованных графов при моделировании знаний

о продукции.......................................................................30

6    Справочные данные.................................................................37

6.1    Происхождение исходного набора взаимосвязей......................................37

6.2    Справочные информационные модели, относящиеся к системному проектированию........38

7    Исходный набор справочных взаимосвязей..............................................54

8    Связь настоящего стандарта с другими частями и комплексами стандартов...................55

8.1    Взаимосвязь настоящего стандарта с ИСО 15926-2 и ИСО/ТС 159267-7 ..................55

8.2    Взаимосвязь настоящего стандарта с ИСО 10303-233 .................................57

Приложение А (обязательное) Исходный набор взаимосвязей................................58

Приложение В (обязательное) Возможные синтаксические форматы именованных графов........59

Приложение С (справочное) Примеры применения настоящего стандарта.....................61

Приложение D (справочное) Причины представления технических данных с помощью триплетов . .65 Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

национальным стандартам Российской Федерации...........................67

Библиография.......................................................................68

ГОСТ Р 57323-2016

constructs» (используемые структурные компоненты), все они представлены конкретным видом именованного графа:

-    «individual graph» (отдельный граф), при котором любой новый класс объекта или класс экземпляра будет представлен в модели продукта, проекта и/или процесса, «individual graph» (отдельный граф) является только «местом для заполнения» (placeholder) для конкретного класса или экземпляра и, на данном этапе, не добавляет семантики классу или экземпляру, а только определяет метку (обозначение) для URI класса объекта или экземпляра класса;

-    «relationship class Graph» (граф класса взаимосвязи). Этот вид графа представляет, классифицирует и предписывает взаимосвязь в виде имени и разрешенного домена и диапазона;

-    «statement graph» (граф утверждения), который используется для создания конкретного утверждения о другом утверждении или любом объекте, представленном в «individual graph».

Рассмотренные три типа именованных графов дают возможность интеграции библиотеки и экземпляров классов в одну среду именованного RDF-графа. Специализации классов Библиотеки справочных данных на основе ИСОЯС 15926-4 могут быть также интегрированы в модель продукта, проекта и/ или процесса.

Правила объединения:

-    каждое утверждение имеет свой собственный тип именованного RDF-графа, как это определено в настоящем стандарте путем назначения одного из трех типов именованных графов;

-    используемые взаимосвязи происходят из исходного набора взаимосвязей, представленного в разделе 7. Исходный набор взят из справочных моделей ИСО/МЭК 15288, указанных в разделе 6.2;

-    для каждой взаимосвязи в рамках исходного набора определено, какой наивысший класс в иерархии определен для субъекта и объекта взаимосвязи. Таким образом, каждому подклассу соответствующего высшего класса разрешено быть субъектом (доменом) относительно объекта (диапазона) взаимосвязи;

-    если кто-то желает ограничить использование взаимосвязи в виде домена или диапазона, может быть произведена специализация конкретной взаимосвязи с использованием графа класса взаимосвязи;

-    каждый именованный граф включает, как минимум, метаданные о своем создателе и дате/вре-мени своего создания.

В настоящем стандарте приведены два сценария, каким образом управлять изменениями информации, представленной именованными графами:

-    разрешена модификация именованных графов: модифицированный именованный граф получает дополнительные метаданные, дата/время модификации в дополнение к дате/времени создания и информации о создателе;

-    никакие модификации для графов не разрешены, чтобы обеспечить полную прослеживаемость истории (т. е. ничто не будет когда-либо удалено). Конкретный граф, подлежащий модификации, будет заменен новым с взаимосвязью «replaces» (взамен) к URI замещенного графа. Взаимосвязь «replaces» может содержаться в том же именованном графе, что и новый именованный граф, который замещает старый именованный граф, или может быть «is replaced by» (заменен на) взаимосвязь в старом именованном графе, либо может содержаться в отдельном именованном графе посредством взаимосвязи «is replaced by» (заменен на). В зависимости от контекста применения можно выбрать, какой из этих трех механизмов использовать.

Примечание 1 —Для понятий создатель, создан, изменен используются термины Дублинского ядра (dc:creator, dc:created и dc:modified).

Примечание 2 — Для понятия «replace relationship» используется термин Дублинского ядра dc:isReplacedBy или dc:replaces.

5.2 Методология именованных графов

На рисунке 11 представлены три типа именованных графов, указанных в 5.1. С этой целью для рассмотренных трех типов именованных графов из сообщества W3C заимствован в виде корневого класса RDF-подкласс rdfg:Graph.

17

Введение

ИСО 15926 является комплексом международных стандартов, устанавливающим способы представления информации жизненного цикла перерабатывающих предприятий, включая нефтяные и газовые производственные предприятия. Данное представление определяется основополагающей концептуальной моделью данных, которая может использоваться в качестве основы для баз данных совместного пользования и хранилищ данных. Данная модель предназначена для использования совместно со справочными данными, то есть стандартными экземплярами, которые представляют информацию, являющуюся общей для пользователей или производственных объектов, либо и тех и других вместе. Поддержка деятельности в рамках жизненного цикла зависит от использования конкретных справочных данных совместно с моделью данных.

Настоящий стандарт акцентирует внимание на упрощенной реализации вышеупомянутой модели данных в контексте технических данных обрабатывающей промышленности, включая нефтяную, газовую и энергетическую промышленность, и предназначен для разработчиков процессов управления конфигурацией систем и систем управления в целом.

Настоящий стандарт дает возможность представить модель продукции с помощью RDF-триплетов (в некоторых источниках встречается термин «RDF-троек»), именованных RDF-графов, и стандартизованного набора взаимосвязей на естественных языках, реализованных в табличном виде, которыми можно легко обмениваться и использовать для практического применения в промышленности.

В настоящем стандарте рассматриваются следующие, наиболее актуальные для промышленности аспекты.

-    Триплеты (тройные взаимосвязи) абсолютно доступны для понимания инженером, чтобы он мог интерпретировать модель продукции. Это было доказано Судостроительной группой NL Ship Building Group, которая разработала на основе языков Gellish/RDF практическую реализацию стандартизированного обмена данными о продукции для оборудования фирмы HVAC на ежедневной основе.

-    Стандартные спецификации API, NORSOK и т. п., используемые в промышленности для насосов, компрессоров и другого оборудования, поддерживаются моделью продукции на основе Gellish/ RDF, позволяющей промышленным предприятиям как работать с их конкретными спецификациями, так и обмениваться данными стандартизированным образом в соответствии с настоящим стандартом. Это подтверждено Компрессорной группой ICAAMC (International Compressed Air & Allied Machinery Committee) в рамках пилотного проекта по разработке спецификаций API 617.

-    Данный подход использовался в нескольких проектах, например в проекте Pearl для нефтегазовой промышленности.

-    Настоящий стандарт может использоваться совместно с методологией шаблонов, используемой в ИСОЯС 15926-7 и ИСОЯС 15926-8, например в проекте ИР компании FIATECH. Это поможет инженерам легче понимать содержание подобных проектов.

-    Генеральный подрядчик (ЕРС — контрактор) использовал проект настоящего стандарта в различных туннельных проектах для решения задач информационного моделирования при системном проектировании объектов, которые требовались для голландских органов власти. Благодаря применению настоящего стандарта совместно с ИСО/МЭК 15288 выполнение этой задачи стало возможным. Также была построена система измерения/оценки эксплуатационных характеристик туннельных установок, где методология настоящего стандарта использовалась с целью подтверждения полученных результатов для Министерства транспорта Нидерландов (в качестве доказательной базы).

IV

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Системы промышленной автоматизации и интеграция

ИНТЕГРАЦИЯ ДАННЫХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ, ВКЛЮЧАЯ НЕФТЯНЫЕ И ГАЗОВЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ

Часть 11

Методология упрощенного промышленного использования справочных данных

Industrial automation systems and integration. Integration of life-cycle data for process plants including oil and gas production facilities. Part 11.

Methodology for simplified industrial usage of reference data

Дата введения — 2017—06—01

1 Область применения

Настоящий стандарт обеспечивает возможность создания гибких моделей представления знаний о продукции, которыми можно обмениваться при построении цепочек поставок производственного предприятия путем комбинирования RDF-триплетов на основе именованных графов, словарей справочных данных и стандартизированного набора взаимосвязей.

Настоящий стандарт может использоваться совместно со словарями справочных данных ИСО 15926 и предназначен для нефтяных, газовых, обрабатывающих и энергетических отраслей промышленности.

Настоящий стандарт содержит положения, касающиеся:

-    деятельности обрабатывающих предприятий в соответствии с ИСО 15926-1;

-    использования RDF-триплетов, представляющих собой утверждения (выражения) в соответствии с ИСО 15926;

-    исходных наборов взаимосвязей, необходимых для представления жизненного цикла обрабатывающих предприятий;

-    правил использования именованных RDF-графов для представления и обмена данными о продукции;

-    примеров возможных вариантов использования.

Область применения настоящего стандарта не распространяется на:

-    определение библиотек справочных данных;

-    синтаксические структуры и формат реализации моделей данных о продукции и/или экземпляров данных;

-    какие-либо методы и руководства, кроме именованных RDF-графов, для реализации в соответствии с ИСО 15926-2.

Издание официальное

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована ссылка на следующий стандарт.

ISO/TS 15926-4, Industrial automation systems and integration — Integration of lifecycle data for process plants including oil and gas production facilities — Part 4: Initial reference data (Системы промышленной автоматизации и интеграция. Интеграция данных жизненного цикла перерабатывающих предприятий, включая нефтяные и газовые производственные предприятия. Часть 4. Исходные справочные данные).

3    Термины, определения и сокращения

3.1    Термины и определения

В настоящем стандарте используются следующие термины с соответствующими определениями.

3.1.1    класс (class): Категория или разделение объектов на основе одного или более критериев для включения или исключения.

Примечание — Класс не обязательно включает какие-либо известные члены (объекты, соответствующие критерию членства).

[ИСО 15926-1:2004, определение 3.1.1]

3.1.2    данные характеристик (characteristic data): Описание объекта в соответствии с описанием класса, к которому он относится, и совокупность значений свойств этого объекта.

Примечание — В модели данных стандартов ИСО 13584, ИСО 15926, ИСО 22745, ИСО 13399 и ИСОЯС 29002 включены данные характеристик. В некоторых случаях используется термин «характеристические данные».

[ИСО 8000-2:2012, определение 7.2]

3.1.3    данные (data): Предоставление информации в формальном виде, пригодном для передачи, интерпретации или обработки людьми или компьютерами.

[ИСО 10303-1:1994, определение 3.2.14]

3.1.4    формальный синтаксис (formal syntax): Спецификация правильных предложений формального языка с применением формальной грамматики.

Примечание — Формальный язык — это машинно-интерпретируемый язык.

Пример 1 — Определение типа документа (DTD) по системе XML — это пример формального синтаксиса.

Пример 2 — ИСО 10303-21 включает в себя формальный синтаксис по форме WSN, который применяется во всех физических файлах этого документа.

[ИСО 8000-2:2012, определение 6.1]

3.1.5    информация (information): Факты, понятия или инструкции.

[ИСО 10303-1:1994, определение 3.2.20]

3.1.6    именованный граф (Named Graph): Основная концепция архитектуры семантической паутины (Semantic Web), в которой набор утверждений (граф) Среды описания ресурса (триплетов RDF) идентифицирован с помощью уникального унифицированного идентификатора ресурса (URI).

Примечание — Идея именованных графов состоит в том, чтобы имея сложные RDF-графы в одном до-кументе/репозитории и именуя их с помощью URI, обеспечивать дополнительную полезную функциональность, основанную на рекомендациях RDF.

[W3C Рекомендация от 25 февраля 2014 г.]

3.1.7    утверждения в формате N-Quad, формат N-Quad (N-Quad statement, N-Quad): Последовательность RDF терминов, состоящих из субъекта, предиката, объекта и идентификатора RDF-графа-триплета; граф является частью набора данных.

Примечание — Они могут быть разделены символом пробела. Эта последовательность завершается символом и новой линией (по желанию в конце документа).

Пример — < http://one.example/subject1> < http://one.example/predicate1> < http://one. example/object1> < http://one.example/graph3>. # комментарии здесь.

[W3C Рекомендация от 25 февраля 2014 г.]

ГОСТ P 57323—2016

3.1.8    RDF-граф (RDF graph): Графическая структура, сформированная набором триплетов RDF.

[W3C Рекомендация от 25 февраля 2014 г.]

3.1.9    справочные данные (reference data): Данные жизненного цикла перерабатывающих предприятий, предоставляющие информацию о классе или об отдельных его элементах, которые являются типовыми для большей части оборудования или представляют интерес для многих пользователей.

[ИСО 15926-1:2004, определение 3.1.18]

3.1.10    библиотека справочных данных (reference data library; RDL): Управляемый фонд справочных данных.

[ИСО 15926-1:2004, определение 3.1.19]

3.1.11    взаимосвязь (relationship): Абстрактный объект, который характеризует отношения между сущностями или объектами реального мира.

[ИСО 15926-2:2003, определение 4.6.4]

3.1.12    семантическое кодирование (semantic encoding): Техника замены в сообщениях терминов естественного языка на идентификаторы, которые имеют ссылку на информационные данные словаря.

[ИСО 8000-2:2012, определение 6.2]

3.1.13    утверждение, факт (statement, fact): Информация, рассматриваемая как неделимая и не подвергающаяся оспариванию.

Примечание — Утверждение может быть зарегистрировано как экземпляр сущности relationship (отношение) согласно ИСО 15926-2. Множество, состоящее из одного или нескольких утверждений, может быть зарегистрировано в сокращенной форме как один элемент (реализация шаблона) согласно ИСОЯС 15926-7.

[ИСОЯС 15926-6:2013, определение 3.1.25]

3.1.14    элемент (объект) реального мира (thing): Фактическая часть реального мира, воспринимаемая часть реального мира или предмет рассмотрения.

Примечание 1 — Объект может быть материальным или нематериальным объектом, идеей или действием.

Примечание 2 — Данное определение заимствовано из ИСО 15926-2, где «вещь» — это сущность, но термин не определен.

[ИСОЯС 15926-6:2013, определение 3.1.26]

3.1.15    триплет (triple): RDF-триплет представляет взаимосвязи между объектами или данными, которые он связывает.

Примечание — Триплет включает в себя как минимум:

-    объект, называемый «субъектом»;

-    предикат (также называемый свойством), который обозначает взаимосвязь между субъектом и объектом;

-    объект или данные, называемые «объектом».

[Рекомендация от 25 февраля 2014 г.]

3.1.16    продукт (product): Объект или вещество, полученные естественным или искусственным путем.

[ИСО 10303-1:1994, определение 3.2.26]

3.1.17    данные о продукте (product data): Представление информации об изделии в формальном виде, пригодном для ее передачи, интерпретации или обработки людьми или компьютерами.

[ИСО 10303-1:1994, определение 3.2.27]

3.2 Сокращения

IDM — Справочник по доставке информации (Information Delivery Manual);

RDL — Библиотека справочных данных (Reference Data Library);

RDF — Среда описания ресурса (Resource Description Framework);

RDFS — RDF-схема (Resource Description Framework Schema);

SPARQL — Язык запросов к данным, представленным по модели RDF, а также протокол для передачи этих запросов и ответов на них (Protocol and RDF Query Language);

TriX — XML-триплеты (Triples in XML);

URI — Унифицированный идентификатор ресурса (Uniform Resource Identifier);

W3C — Консорциум всемирной паутины (World Wide Web Consortium).

3

4 Фундаментальные концепции и допущения

4.1    Цели и задачи

Настоящий стандарт определяет методологию семантического моделирования технических данных, которая может относительно «легко» восприниматься инженерами и является универсальной в части адаптации методологии для конкретного домена или проекта. Представленная методология моделирования основана на ИСО 15926-2 и ИСО/ТС 15926-4. Соответствующих результатов удалось достичь благодаря тому, что концепция триплетов RDF-стандарта Консорциума всемирной паутины (W3C), дополненная концепцией именованного графа W3C, была принята и расширена набором взаимосвязей, в дальнейшем называемых «исходным набором взаимосвязей».

Причиной разработки данной методологии является тот факт, что инженеры, технологи и менеджеры по продукту, особенно на малых и средних предприятиях, которые обычно имеют ограниченный опыт в области информационного моделирования и использования соответствующих методик, должны иметь возможность моделировать свои инженерные знания или знания о продукции с помощью простой методологии, приближенной к естественным языкам. Использование данной методологии позволит создать модели, которые будут, при соответствующей модификации, полностью совместимы с моделями ИСО 15926-2. Другими словами, данная методология является промежуточным звеном и ключом к гораздо более сложной методологии ИСО 15926-2 и доступна специалистам с небольшим объемом знаний в области моделирования. В настоящем стандарте также учитывается факт, что специалисты предпочитают работать со структурами на основе простых таблиц, а не с относительно сложными схемами.

В дополнение к этому, в настоящем стандарте для отраслевых групп определен способ установления и обмена моделями продукции на основе методологии моделирования низкого уровня, основанной на табличной структуре информации. С этой целью предлагается использовать нормативный набор правил, который позволит инженерам создавать модели жизненного цикла продукции и производственного предприятия с использованием утверждений на основе нормативного набора взаимосвязей и нормативных справочных данных. Используемые утверждения являются независимыми от естественного языка. Утверждения могут быть использованы для классификации сущностей или объектов реального мира и выражены на естественном языке как и взаимосвязи между двумя ролями сущностей (соответственно «сущность с ролью 1» и «сущность с ролью 2»),

В настоящем стандарте определены методы выражения разнородной технической информации или информации о продукции, которые также позволяют обмениваться этой информацией на основе управляемого набора справочных данных, включая информацию, касающуюся всех связанных процессов жизненного цикла системы для реализации и поддержки продукции. Настоящий стандарт содержит методологию семантического моделирования для создания и обмена техническими данными, получаемыми на основе процессов системного проектирования.

4.2    Позиционирование настоящего стандарта

На рисунке 1 приведены слои (уровни), которые можно отдельно выделить, рассматривая обмен данными предприятия в целом. Самый верхний слой представляет собой роль, которую выполняет конкретная организация или предприятие в рамках информационного обмена. Исходные данные и область применения информации представлены на втором слое. В настоящем стандарте под исходными данными можно рассматривать аспекты качества данных, в том виде, как они определены в ИСО 8000-1, в то время как область применения информационного обмена определена в ИСО/МЭК 15288 и является специфичной в контексте обрабатывающей промышленности.

Слой информационного содержимого (контента) характеризует смысловое содержание (значения) объектов, которыми обмениваются, как это определено в рамках RDL-модели в соответствии с ИСОЯС 15926-4.

Семантический слой относится к области применения настоящего стандарта и представлен методологией именованного RDF-графа.

Синтаксический слой характеризует технологию, которая используется для физического обмена данными (представляющими информацию), которой предполагается обмениваться. Настоящий стандарт не устанавливает положений, предписывающих обязательное использование конкретных синтаксических правил информационного обмена, в нем только содержатся примеры возможных форматов правил, приведенных в приложении В.

ГОСТ P 57323—2016

Слой хранения данных описывает технологию, которая используется для хранения информации, и может быть реализован посредством хранилища триплетов, базы данных графов или традиционной реляционной системой управления базами данных.

В рамках конкретного проекта каждый слой может быть специфицирован посредством конкретного для данного проекта «Справочника по доставке информации» (ЮМ).

Рисунок 1 — Позиционирование настоящего стандарта в рамках информационного обмена данными

4.3 Использование утверждений в соответствии с ИСО 15926

Целью настоящего стандарта является возможность реализации читаемых человеком выражений технических данных, которые могут поддерживаться и управляться компьютерами в той области, где в соответствии с ИСО 15926-2 реализована возможность электронной обработки технических данных. Исходной точкой настоящего стандарта является то, что технические данные, выраженные в соответствии с положениями настоящего стандарта, могут быть (вручную) преобразованы в формат, соответствующий уровню ИСО 15926-2. По этой причине некоторые принципы ИСО 15926-2 соблюдаются, а другие упрощены посредством «сокращенных» взаимосвязей, но в любом случае согласуются с ИСО 15926-2.

Форма представления утверждений состоит из «объекта (выполняющего роль 1) -> взаимосвязи -> объекта (выполняющего роль 2)», построенных на основе простейшего грамматического шаблона: субъект-> предикат -> объект. Данный шаблон также называется RDF-триплетом, разработанным Консорциумом W3C (см. рисунок 4).

RDF является языком, используемым для представления моделей данных в виде утверждений в формате триплетов. В связи с тем, что данный подход описывается в «Рекомендациях» W3C, на данный момент уже разработано большое количество наборов инструментов и сервисов. Принцип использования утверждений, описывающих «конкретный мир» (онтологию), может заменить фиксированные модели данных и предоставить расширяемую онтологию со справочными данными с целью определения, настройки и гармонизации систем. С этой целью методология, описанная в настоящем стандарте, использует таксономию взаимосвязей (relationship) и таксономию «объектов реального мира» (thing), чтобы иметь возможность описать мир последовательным и однозначным образом. Это обеспечивается использованием правила, что соответствующие объекты реального мира должны классифицироваться с помощью класса в библиотеке справочных данных.

На рисунке 2 приведен используемый в настоящем стандарте принцип (шаблон) объект — взаимосвязь — объект. Объект на левой стороне (выполняющий роль 1) «airco xyz» классифицируется с помощью объекта на правой стороне (выполняющего роль 2), который является «кондиционером

5

воздуха». Таким же образом «capacity airco xyz» классифицируется как «номинальная охлаждающая способность» кондиционера. Данная информация предназначена для однозначного прочтения и понимания человеком и соответствует информации, которая обычно содержится в перечне технических характеристик. Например, мощность кондиционера «capacity airco xyz» измеряется в кВт и имеет величину равную 100. Инженеры интегрируют факты, выраженные в текстовых предложениях, со всем, что они уже знают, таким образом, что в дальнейшем инженеры способны будут использовать значение, которое они получили из утверждений, предназначенных для создания новых знаний, и которые могут быть легко переданы коллегам и приведут к конкретным действиям.

В то время как используемые RDF-утверждения (модели данных, выраженные в формате триплетов) просты и легки для понимания, упорядоченное представление имеет высокую сложность для визуализации полной структуры знаний и ее передачи коллегам. Графическое представление RDF-утверждений в данном случае имеет целью помочь инженерам, поскольку RDF также устанавливает стандартный способ представления графов утверждений, их совместное использование в on-line и/или off-line режимах. Дальнейшие онтологии дают возможность инженерам осуществить логический вывод правил на основе утверждений. Инженеры могут совместно использовать свои онтологии с коллегами, но они должны обладать полным набором знаний, чтобы сделать определенные логические выводы из имеющихся в их распоряжении утверждений. То же самое будет верно и для компьютерных систем, если им предстоит обмениваться теми же онтологиями.

Рисунок 2 — Представление фрагмента информации о продукции в формате утверждения

Оба объекта в утверждении имеют конкретные роли, относящиеся к значению во взаимосвязи. По этой причине утверждение всегда должно быть читаемым в двух направлениях, слева направо и справа налево. Таким образом, каждая взаимосвязь, определенная в исходном наборе, имеет два имени: «предписанное» имя, считываемое с объекта, выполняющего роль 1, и объекта, выполняющего роль 2, и резервное имя, считываемое с объекта, выполняющего роль 2, на объект, выполняющий роль 1 (airco xyz имеет роль 1 и capacity airco xyz имеет роль 2 в части взаимосвязи). Обратные утверждения для утверждений, приведенных на рисунке 2, представлены на рисунке 3.