ГОСТ Р ИСО 16100-1-2012 Системы промышленной автоматизации и интеграция. Профилирование возможности интероперабельности промышленных программных средств. Часть 1. Структура

ГОСТ Р ИСО 16100-1-2012

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

ОКС 25.040.01

Дата введения 2014-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией "Международная академия менеджмента и качества бизнеса" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, 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 29 ноября 2012 г. N 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", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

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

5 ВВЕДЕН ВЗАМЕН ГОСТ Р ИСО 16100-1-2010

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2020 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 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 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 (www.gost.ru)

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-lnterface 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 (CAM), числовое программное управление (NC), автоматизированное конструирование (CAE), 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.

Комплекс стандартов ИСО 16100 разработан Техническим комитетом ISO/TC 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;

- часть 2. 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.

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 стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения).

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

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

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".

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; САРР/САМ): 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. Используя 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-изготовителе.

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 C.

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.

3.23 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:

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 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.

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.

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.

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 B.

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.

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.

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 C.

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.

Приложение A
(справочное)

Эталонная модель производственного применения

A.1 Модель производственного предприятия

A.1.1 Домены деятельности

Технологические процессы в рамках производственного предприятия могут быть представлены как совокупность действий (см. рисунок A.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 B.3).

Рисунок А.1 - Схема деятельности частичной модели применения на производстве

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 A.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.

Рисунок A.2 - Иерархическое расположение доменов предприятия

Примечание - Рисунок, адаптированный из МЭК 62264-1.

A.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.

A.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.

A.3 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.

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.

A.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 A.3.

Рисунок A.3 - 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;

g) работы на стадии производства.

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

Приложение B
(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 B.1-B.18, приведены пояснения в таблице B.1.

Рисунок B.1 - Разработка изделий

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

Рисунок В.2 - Проектирование изделия

Описание других элементов на рисунке B.2 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.3 - Разработка концептуального проекта

Описание других элементов на рисунке B.3 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.4 - Деятельность по разработке рабочего проекта

Описание других элементов на рисунке B.4 приведено в таблице B.1.

Рисунок В.5 - Деятельность по разработке технологического процесса

Описание других элементов на рисунке B.5 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.6 - Деятельность по концептуальному планированию процесса

Описание других элементов на рисунке B.6 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.7 - Деятельность по выбору производственных ресурсов

Описание других элементов на рисунке B.7 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.8 - Деятельность по разработке подробного плана процесса

Описание других элементов на рисунке B.8 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.9 - Деятельность по осуществлению операций

Описание других элементов на рисунке B.9 приведено в таблице B.1.

Рисунок В.10 - Деятельность по созданию программ управления

Описание других элементов на рисунке B.10 приведено в таблице B.1.

Рисунок В.11 - Деятельность по цеховой маршрутизации

Описание других элементов на рисунке B.11 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.12 - Деятельность по исполнению производственных заказов

Описание других элементов на рисунке B.12 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.13 - Деятельность по разработке последовательности операций и подробного графика

Описание других элементов на рисунке B.13 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.14 - Деятельность по выпуску единиц производства

Описание других элементов на рисунке B.14 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.15 - Деятельность по отслеживанию единиц производства и ресурсов

Описание других элементов на рисунке B.15 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.16 - Деятельность по управлению данными и документами цеха предприятия

Описание других элементов на рисунке B.16 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.17 - Деятельность по сбору данных производства

Описание других элементов на рисунке B.17 приведено в таблице B.1.

Рисунок B.18 - Деятельность по анализу данных

Описание других элементов на рисунке B.18 приведено в таблице B.1.

Таблица B.1 - Пояснения к элементам, содержащимся в эталонных моделях производственной деятельности

Приложение C
(справочное)

Случаи применения

C.1 Возможности и связанные сценарии

C.1.1 Случаи применения возможностей программного обеспечения

Усилия, направленные на обеспечение профилирования возможности программного обеспечения, относятся к двум аспектам - требованиям пользователя и требованиям интерфейса, в совокупности обеспечивающим возможность интероперабельности программных средств разных поставщиков.

С.1.2 Требования пользователя

Требованиями пользователя, имеющими отношение к профилю возможностей, являются:

a) создание нового функционала на основе двух или более возможностей программного обеспечения;

b) выбор программного обеспечения для конкретных производственных операций;

c) замена одной возможности программного обеспечения на другую;

d) перенос возможности программного обеспечения с одной платформы на другую;

e) управление запасами возможностей программного обеспечения;

f) признание возможности программного обеспечения правильной для удовлетворения частного профиля возможности;

g) распределение программного обеспечения с особыми возможностями для расширения торговой базы в сети Интернет;

h) управление производственными возможностями программного обеспечения с целью получения информации об изменениях в производственных операциях;

i) регистрация новых возможностей программного обеспечения и их реализация.

С.1.3 Требования к интероперабельности

Требованиями к интероперабельности, имеющими отношение к профилю возможностей, являются:

a) способность описать возможности программного обеспечения в установленных терминах для обеспечения общего понимания;

b) характеристика деловых преимуществ, обеспечиваемых компонентами, предоставляющими возможность программного обеспечения;

c) способность найти компоненты программного обеспечения, пригодные для применения, с определенными возможностями, автоматически использующими механизмы поиска Web-узла;

d) способность выразить зависимости компонента одного программного обеспечения с помощью компонентов другого программного обеспечения в показателях их возможностей;

e) способность контролировать учет изменения производственного применения для возможности программного обеспечения.

С.2 Создание новой функциональности

Описание: определение новых возможностей путем объединения двух или более компонентов программного обеспечения, введение результата в новый компонент программного обеспечения и определение характеристик возможностей. Устанавливая профили возможностей программного обеспечения, определяют профили составных возможностей, используя соответствующие интерфейсные возможности. Также должны быть приведены способы возможной компоновки, проверки на совместимость соответствующих сервисных интерфейсов и проверка готовности (включая лицензирование).

Действующие субъекты: поставщики программного обеспечения, провайдеры услуг в сети Интернет (ISPs), репозитории (корпоративная база данных).

Ограничения: единообразная характеристика возможности, сервисные сигнатуры, сертификация источника, качество сервиса.

C.3 Выбор подходящего программного обеспечения

Описание: проведение поиска реквизитов, имеющих отношение к вопросу получения достаточной информации, на основании которой устанавливают пригодность и условия, по которым компонент программного обеспечения может быть куплен или лицензирован.

Действующие субъекты: поставщики программного обеспечения, пользователи ISPs, репозитории (корпоративная база данных).

Ограничения: согласование ключевых слов из различных пространств имен, интеграция с WWW и другими протоколами.

C.4 Установка одного компонента программного обеспечения вместо другого

Описание: проверка выполнимости и правильности подобной установки, определение функциональности, разрешение сервисных нарушений непрерывности и расширений, например таких, как новые дополнительные возможности, тестирование и восстановление возможности, включая уведомление тех, кого оно касается, например покупателей.

Действующие субъекты: пользователи, менеджеры услуг.

Ограничения: возможности проверки/регистрации (стандартное уведомление).

С.5 Миграция на другую платформу

Описание: изменение условий выполнения программы, например прикладных программных интерфейсов, интерфейсов прикладной программы (APIs), языков программирования, средств распространения.

Действующие субъекты: платформы, поставщики, пользователи.

Ограничения: нейтральные и комплексные сервисные определения, стандартизованные контрольные точки (например, определение языков, профили).

С.6 Управление запасами программного обеспечения

Описание: Поддержка репозитория компонентов программного обеспечения, включая их происхождение, использование, условия лицензирования и межкомпонентные зависимости.

Действующие субъекты: пользователи, репозиторий.

Ограничения: единообразная характеристика возможности, сигнатуры сервиса, сертификация источника, качество сервиса.

С.7 Сертификация программного обеспечения в соответствии с профилем возможности

Описание: тестирование конфигурации программного обеспечения на возможность обеспечивать необходимую функциональность и поведение в заданных контрольных точках в соответствии с заданными испытательными условиями.

Действующие субъекты: поставщики, испытательные лаборатории и органы по сертификации.

Ограничения: спецификация комплекта испытательных средств, метрики для соответствия.

С.8 Поставка программного обеспечения на рынок товаров массового производства

Описание: упаковка, продвижение и доставка компонента программного обеспечения или набора компонентов в коммерческую бизнес-модель, включая предоставление поддержки и обновлений.

Действующие субъекты: поставщики, ISPs и т.д.

Ограничения: стандарты/форматы доставки (например, сжатие/архивирование, протоколы).

С.9 Управление производственными изменениями

Описание: перестройка структуры конфигурации компонентов программного обеспечения с целью соответствия бизнес-процессам, прошедшим процедуру реинжиниринга, перераспределенному оборудованию и рабочим ролям.

Действующие субъекты: пользователи, менеджеры, разработчики моделей на предприятии.

Ограничения: моделирование распределенных возможностей информационных технологий (IT) и их связь с бизнес-процессами.

С.10 Регистрация нового программного обеспечения

Описание: характеристика и представление возможностей производственного программного обеспечения. Публикация характеристик возможностей, выраженная либо в стандартной таксономии, либо в пользовательской форме описания поставщиком, которые согласуются с имеющимися описаниями.

Действующие субъекты: поставщики, провайдеры и т.д., органы регистрации.

Ограничения: стандартные таксономии, их представление для машинного поиска (XML и т.д.), процедуры регистрации.

С.11 Требования для общего понимания

Первостепенное значение в профилировании возможности производственного программного обеспечения имеет описание его возможности в установленных терминах. Если программное обеспечение реализует алгоритм, то должно быть единственное название (имя), которое характеризует данный алгоритм. Например, термин "составление графика" может быть слишком расплывчатым, в то время как "график критического пути" является более конкретным. В области моделей издержек более конкретными терминами для описания использованных методов будут, например, "калькуляция себестоимости на основе деятельности", "пропорциональное распределение" или "полное исчисление", обеспечивающие более ясное понимание возможностей программного обеспечения, при условии, что эти термины определены в терминологическом словаре. Любой из этих терминов может содержать другие термины, например, "отдел учета стоимости", который также должен быть определен, чтобы гарантировать его общее и однозначное понимание. Прикладные модели деятельности для частных доменов, например отслеживание отдельных частей в аэрокосмической отрасли, сталкиваются с родственными проблемами и решаются путем сопоставления названий специфической деятельности определенных доменов.

В соответствии с вышеприведенными примерами для характеристики возможностей программного обеспечения существует определенное требование, заключающееся в составлении словаря терминов, который обеспечивает точное понимание терминов, используемых для описания возможностей программного обеспечения. В отношении описания возможностей всего подмножества производственного программного обеспечения наличие словаря связанных с производством терминов является предварительным требованием.

Другие вопросы для рассмотрения:

- какие дескрипторы используют провайдеры программного обеспечения в каталогах своих изделий;

- возможные вклады CALS-технологий;

- как обращаться со специальной номенклатурой организационной функции.

С.12 Эталонная модель деловой возможности

Основой данного подхода является представление выгоды, получаемой от использования программного обеспечения, в деловых терминах, например, преимущества в конкуренции. Этот подход, описанный в работе Hollocks и др. (в 1997 г.), заключается в разработке матрицы представления текущей и желаемой возможности предприятия по отношению к ключевым процессам, системам и технологиям в показателях фрагментации, жесткости, видимости, интероперабельности и полной адаптивности (эти термины должны быть установлены для каждого процесса, системы и технологии). Эту матрицу используют для оценки возможных вкладов стандартов и возникающих технологий.

Предложенная матрица или варианты ее модификации могут быть использованы для оценки вклада и качества программного продукта для бизнеса в целом. В первую очередь рассматривается вопрос о влиянии решений о закупках, которые принимаются в соответствующем отделе предприятия или на основе ограниченной точки зрения.

С.13 Web-поиск для определения возможности компонента программного обеспечения

Поиск вариантов компонентов программного обеспечения с определенными возможностями, автоматически использующий механизмы Web-поиска, может быть облегчен путем использования профилей возможностей.

С.14 Заявления о зависимости компонентов программного обеспечения

Зависимость одного компонента программного обеспечения от других компонентов в показателях их возможностей может быть представлена как свойство профиля возможности.

С.15 Приведение в соответствие возможности программного обеспечения с требованием приложения

Приведение в соответствие возможности программного обеспечения с требованиями производственного приложения может быть выполнено с использованием профиля возможности.

Приложение ДА
(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам

Таблица ДА.1

Библиография

Электронный текст документа
и сверен по:

, 2020