ПНСТ 365.1-2019 Системы промышленной автоматизации и интеграция. Формализованное описание процессов. Часть 1. Концептуальное и графическое представление

Введение

Моделирование процессов на протяжении всего жизненного цикла технических систем и их описание в инженерных терминах с использованием современных информационных средств и технологий является важной задачей для предприятий промышленности. Используемая в настоящем стандарте концепция моделирования и формализации информации представлена с использованием объектно-ориентированного описания и методов описания средств автоматического управления процессами.

Концепция формализованного описания процессов предлагает простой и интуитивно понятный набор графических элементов, позволяющий описать различные по своей сущности процессы. Помимо наглядного представления самого процесса, данная концепция предполагает возможность передачи структурированной информации о процессе на протяжении всех этапов жизненного цикла производственной системы.

Для описания процессов используется ограниченное число графических элементов. Основными классами объектов являются операторы (операторы процессов, технические ресурсы), состояния (продукт, энергия) и отношения (поток, использование и границы системы). Формализация осуществляется на основе предопределенного набора правил, устанавливающих, каким образом состояния и операторы взаимосвязаны друг с другом в пределах системы.

На первом этапе технологический процесс описывается графической моделью, в которой состояния и операторы определены и связаны потоками (ориентированные ребра). Путем декомпозиции операторов процесса можно получить более детальное описание процесса. Декомпозиция процесса поддерживает структурированную обработку и, тем самым, обеспечивает разработку иерархической модели. Таким образом, формализованное описание процессов позволяет создавать графический поток процессов, которые более наглядны по сравнению с аналогичными по контексту (текстовыми) техническими спецификациями. В дополнение к этому, состояниям и операторам могут быть назначены атрибуты.

Атрибутами могут являться уникальное имя или идентификатор процесса, продолжительность конкретного технологического цикла, необходимые значения температуры, давления, объема материалов или энергии. Эти данные предоставляют необходимую информацию о процессе и должны храниться и обрабатываться вместе с информационной моделью. Информационная модель также содержит причинно-следственные связи между операторами и состояниями. С помощью связей можно организовывать различные представления технологического процесса, например, связанные с логистикой, управлением активами или безопасностью.

Графическое описание технологического процесса не требует от пользователей специальных знаний или предварительной подготовки. Разделение процессов на продукты (состояния), процессы (операторы процесса) и ресурсы (технические ресурсы) позволяет в рамках процессов проектирования применять описания процессов без привязки к конкретным техническим решениям. Более того, графическая информация сопровождается основными атрибутами процессов, такими как давление, температура или объем (материалов или энергии). Данные значения, для операторов и состояний, определяют перечень требований (диапазон значений) к техническим ресурсам. Таким образом, в самом начале проектирования техническим ресурсам назначается роль, которая в дальнейшем служит "местом заполнения" для значимых данных, это могут быть, например, компоненты оборудования или производственного объекта, которые соответствуют указанной роли. Для автоматизированной обработки или обмена соответствующими данными о процессе требуется использовать машиночитаемый формат. По умолчанию, таким форматом, обеспечивающим бесшовную передачу технических данных в автоматизированных системах, принято считать XML-формат.

Объединение формализованного описания процессов и информации о структуре производственного объекта в одной модели оказывает существенное влияние на эффективность процессов проектирования. Посредством совмещения нейтрального описания процессов с междисциплинарным описанием структуры производственного объекта можно добиться большей степени согласованности при процессах проектирования.

Формализованное описание процессов может использоваться совместно со стандартизованным форматом обмена данными AutomationML и нейтральным форматом данных CAEX (основанным на XML языке), что приближает решение задачи обеспечения единого процесса проектирования.

Комплекс национальных стандартов "Формализованное описание процессов" состоит из следующих частей:

Часть 1. Концептуальное и графическое представление (настоящий стандарт);

Часть 2. Информационная модель;

Часть 3. XML-представление;

Часть 4. Применение в перерабатывающей промышленности;

Часть 5. Применение в обрабатывающей промышленности.

В соответствии с настоящим стандартом технологический процесс графически представляется в виде некоторой сетевой структуры, в которой состояния и операторы, определенные в рамках конкретного процесса, объединяются с помощью ориентированных ребер. Состояние "до процесса" переходит в состояние "после процесса" с помощью соответствующего оператора. Этот простой, графически-ориентированный шаблон представляется в виде информационной модели (см. Часть 2. Информационная модель), которая в первую очередь описывает объекты, их атрибуты и взаимосвязи с помощью UML-диаграмм. Таким образом, возникает возможность объединения технических и информационных аспектов на основе технологически-ориентированного описания в рамках стандартизованной, универсальной и конфигурируемой (т.е. структурируемой и параметризуемой) информационной модели. Все это обеспечивает основу для формирования единой модели данных, которая впоследствии может быть реализована в технических средствах и использована путем обмена информацией о продукции с другими компьютеризованными техническими средствами.

В информационной модели объекты в процессах и их взаимосвязи с объектно-ориентированными процедурами описываются с помощью атрибутов в однородной структуре. Наличие информационной модели является необходимым предварительным условием применения функций экспорта/импорта данных в компьютеризированных информационных средствах, ориентированных на конкретные этапы проектирования.