Skip to content

Commit

Permalink
Добавлено описание ISA стандартов в области автоматизации (#11)
Browse files Browse the repository at this point in the history 
* Добавлено описание ISA стандартов в области автоматизации

* [review] Испольвание символа тире

Co-authored-by: Yana Sitkovets  <[email protected]>

---------

Co-authored-by: Yana Sitkovets <[email protected]>
  • Loading branch information
@idzm @NogameNo-life
idzm and NogameNo-life authored Aug 23, 2024
1 parent 13d93c6 commit d0fcd90
Show file tree
Hide file tree
Showing 2 changed files with 121 additions and 1 deletion.
64 changes: 64 additions & 0 deletions bibtex_base.bib
View file
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -254,3 +254,67 @@ @article{Загорулько2012
language = {russian},
langid = {russian}
}

@article{Муромцев2019,
author = {Муромцев, Д. and Волчек, Д. and Романов, А.},
year = {2019},
title = {Индустриальные графы знаний-интеллектуальное ядро цифровой экономики},
volume = {5},
pages = {32 -- 39},
journal = {Control Engineering Россия},
url = {https://controlengrussia.com/innovatsii/ontologija/},
language = {russian},
langid = {russian}
}

@article{Серенков2004,
author = {Серенков, П. С. and Соломахо, В. Л. and Нифагин, В. А. and Минова, А. А.},
year = {2004},
title = {Концепция инфраструктуры стандартизации как базы знаний на основе онтологий},
volume = {5},
pages = {25 -- 29},
journal = {Новости. Стандартизация и сертификация},
url = {https://rep.bntu.by/handle/data/26570},
language = {russian},
langid = {russian}
}

@article{Углев2012,
author = {Углев, В. А.},
year = {2012},
title = {Актуализация содержания стандартов проектирования сложных технических объектов: онтологический подход},
volume = {1},
pages = {80 -- 86},
journal = {Онтология проектирования},
url = {https://cyberleninka.ru/article/n/aktualizatsiya-soderzhaniya-standartov-proektirovaniya-slozhnyh-tehnicheskih-obektov-ontologicheskiy-podhod},
language = {russian},
langid = {russian}
}

@misc{ISA88,
key = {ISA-88},
title = {{ISA-88} standard},
howpublished = {\url{https://www.isa.org/standards-and-publications/isa-standards/isa-standards-committees/isa88/}},
note = {(accessed 2022, October)}
}

@misc{ISA95,
key = {ISA-95},
title = {{ISA-95} standard},
howpublished = {\url{https://www.isa.org/standards-and-publications/isa-standards/isa-standards-committees/isa95/}},
note = {(accessed 2022, October)}
}

@misc{ISA_5_1,
key = {ISA-5.1},
title = {{ISA5.1 Standard}},
howpublished = {\url{https://www.isa.org/standards-and-publications/isa-standards/isa-standards-committees/isa5-1/}},
note = {(accessed 2022, October)}
}

@misc{EasyEPLANner,
key = {EasyEPLANner project on GitHub},
title = {{EasyEPLANner project on GitHub}},
howpublished = {Available at: \url{https://github.com/savushkin-r-d/EasyEPLANner/}},
note = {(accessed 2022, Jun)}
}
58 changes: 57 additions & 1 deletion chapter_3.tex
View file
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -2,7 +2,63 @@ \chapter{Онтологические модели управления техн

\section{Общее описание}

Важную роль играют все участники процесса: пользователи - люди (операторы, мастера, начальники цеха и т.п.); устройства - датчики и исполнительные механизмы (температурные датчики, насосы, клапана и т.п.); механизированные системы - конвейерные системы, агрегаты; роботизированные системы - шарнирные роботы, дельта-роботы, манипуляторы; так и программные системы - SCADA, MES, ERP. Их взаимодействие обеспечивает достижение поставленной цели, устранение и предотвращение внештатных ситуаций. Причем важное влияние имеют как количественные показатели (количество операторов, устройств, агрегатов, панелей управления и т.п.), так и качество (качество устройств, квалификация операторов, качество программных систем и т.п.). В системах управления также важным является такой параметр, как скорость принятия решений - оперативное внесение изменений для выполнения поставленных планов. Онтологическое описание позволяет получить общее описание, понятное всем данным участникам процесса.
Важную роль играют все участники процесса: пользователи — люди (операторы, мастера, начальники цеха и т.п.); устройства — датчики и исполнительные механизмы (температурные датчики, насосы, клапана и т.п.); механизированные системы — конвейерные системы, агрегаты; роботизированные системы — шарнирные роботы, дельта-роботы, манипуляторы; так и программные системы — SCADA, MES, ERP. Их взаимодействие обеспечивает достижение поставленной цели, устранение и предотвращение внештатных ситуаций. Причем важное влияние имеют как количественные показатели (количество операторов, устройств, агрегатов, панелей управления и т.п.), так и качество (качество устройств, квалификация операторов, качество программных систем и т.п.). В системах управления также важным является такой параметр, как скорость принятия решений — оперативное внесение изменений для выполнения поставленных планов. Онтологическое описание позволяет получить общее описание, понятное всем данным участникам процесса.
Ключевым фактором, препятствующим появлению систем автономного интеллектуального производства уже сегодня, является отсутствие общего архитектурного подхода к созданию цифровых платформ управления производствами, с одной стороны, и «зоопарк» форматов и стандартов работы с данными — с другой. Примечательно, что на эти два вызова уже существуют технологические ответы, которые получили общее название «индустриальные графы знаний» \cite{Муромцев2019} и показывают преимущества онтологического подхода, обеспечивающего гибкое моделирование и интероперабельность данных, стек семантических технологий, позволяющий выполнять анализ неструктурированной информации и интеллектуальный поиск данных во множестве разнородных источников, а также машинное обучение, обеспечивающее анализ и классификацию данных, в том числе в условиях неполной информации.

Анализ работ позволил сформулировать наиболее важные и распространенные проблемы, связанные с разработкой и применением современных стандартов в различных областях \cite{Серенков2004, Углев2012}:

\begin{itemize}
\item Прежде всего, сложность ведения самих стандартов из-за дублирования информации, особенно сложности изменения терминологии.
\item Дублирование информации в документации, описывающей стандарт.
\item Проблемы интернационализации стандартов — перевод стандарта на несколько языков фактически требует поддержки и согласования независимых версий стандарта на разных языках.
\item Как следствие — несоответствия в формате разных стандартов. Также усложняется автоматизация процесса разработки и применения стандартов.
\item Неудобство использования стандарта, особенно сложность поиска нужной информации. Как следствие — сложность изучения стандартов.
\item Сложность автоматизации проверки соответствия объекта или процесса требованиям конкретного стандарта.
\item и т. д.
\end{itemize}

\section{Краткая характеристика ISA стандартов в АСУТП}

Эти проблемы в основном связаны с представлением стандартов. Наиболее перспективным подходом к решению этих проблем является преобразование каждого конкретного стандарта в базу знаний, которая базируется на наборе онтологий, соответствующих этому стандарту \cite{Серенков2004, Углев2012}. Такой подход позволяет существенно автоматизировать процессы разработки стандарта и его применения.

В качестве примера рассмотрим стандарт \textbf{\textit{ISA-88}} \cite{ISA88} (базовый стандарт для серийного производства). Хотя этот стандарт широко используется американскими и европейскими компаниями и активно внедряется на территории Республики Беларусь, он имеет ряд недостатков. Основными стандартами серийных систем ISA являются:

\begin{itemize}
\item \textit{ANSI/ISA-88.00.01-2010}, Batch Control -- Part 1: Models and Terminology;
\item \textit{ISA-88.00.02-2001}, Batch Control -- Part 2: Data Structures and Guidelines for Languages;
\item \textit{ANSI/ISA-TR88.00.02-2015}, Machine and Unit States: An implementation example of \textit{ANSI/ISA-88.00.01};
\item \textit{ISA-88.00.03-2003}, Batch Control -- Part 3: General and Site Recipe Models and Representation;
\item \textit{ISA-TR88.0.03-1996}, Possible Recipe Procedure Presentation Formats;
\item \textit{ANSI/ISA-88.00.04-2006}, Batch Control -- Part 4: Batch Production Records;
\item \textit{ISA-TR88.95.01-2008}, Using ISA-88 and ISA-95 Together;
\item \textit{IEC 61512-1}, The European version approved in 1997, based on the older version \textit{ISA-88.01-1995};
\item \textit{GOST R IEC 61512-1-2016} -- Russian version of the standard, identical to \textit{IEC 61512-1}.
\end{itemize}

Другим стандартом, часто используемым в контексте Industry 4.0, является \textit{\textbf{ISA-95}} \cite{ISA95}. \textit{\textbf{ISA-95}} — это отраслевой стандарт для описания систем управления высокого уровня. Его основная цель — упростить разработку таких систем, абстрагироваться от аппаратной реализации и предоставить единый интерфейс для взаимодействия со слоями ERP и MES. Состоит из следующих частей:

\begin{itemize}
\item \textit {ANSI/ISA-95.00.01-2010}, Enterprise-Control System Integration -- Part 1: Models and Terminology;
\item \textit {ANSI/ISA-95.00.02-2018}, Enterprise-Control System Integration -- Part 2: Objects and Attributes for Enterprise-Control System Integration;
\item \textit {ANSI/ISA-95.00.03-2013}, Enterprise-Control System Integration -- Part 3: Activity Models of Manufacturing Operations Management;
\item \textit {ANSI/ISA-95.00.04-2018}, Enterprise-Control System Integration -- Part 4: Objects and Attributes for Manufacturing Operations Management Integration;
\item \textit {ANSI/ISA-95.00.05-2018}, Enterprise-Control System Integration -- Part 5: Business-to-Manufacturing Transactions;
\item \textit {ANSI/ISA-95.00.06-2014}, Enterprise-Control System Integration -- Part 6: Messaging Service Model;
\item \textit {ANSI/ISA-95.00.07-2017}, Enterprise-Control System Integration -- Part 7: Alias Service Model;
\item \textit {ANSI/ISA-95.00.08-2020}, Enterprise-Control System Integration -– Part 8: Information Exchange Profiles.
\end{itemize}

Модели помогают определить границы между бизнес-системами и системами управления. Они помогают ответить на вопросы о том, какие функции могут выполнять какие задачи и какой информацией должны обмениваться приложения. Комитет по разработке стандартов ISA5 часто называют среди практиков стандартом ISA-5.1. Однако комитет ISA5 «Documentation of Measurement and Control Instruments and Systems» имеет более широкую сферу деятельности, а именно разработку стандартов, рекомендуемых практик и технических отчетов для документирования и иллюстрации измерительных и контрольных приборов и систем, подходящих для всех отраслей. Стандарты ISA5 состоят из следующих документов:

\begin{itemize}
\item \textit {ANSI/ISA-5.1-2022}, Instrumentation Symbols and Identification;
\item \textit {ISA-5.9 working group}, Controller Algorithms and Performance;
\item \textit {ISA-5.4}, Instrument Loop Diagrams;
\item \textit {ISA-5.5-1985}, Graphic Symbols for Process Displays;
\item \textit {ISA-5.6}, Documentation for Control Software Applications;
\end{itemize}

Этот стандарт полезен, когда требуется ссылка на оборудование в химической, нефтяной, энергетической, кондиционирующей, металлообрабатывающей и многих других отраслях промышленности. Стандарт позволяет любому человеку с достаточным уровнем знаний о заводе читать технологические схемы, чтобы понимать, как измерять и контролировать процесс, не вдаваясь в подробности приборов или знания эксперта.

\section{Анализ развития средств автоматизации производства предприятия ОАО
«Савушкин продукт»}
Expand Down

0 comments on commit d0fcd90

Please sign in to comment.