ПНСТ 432-2020

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Умное производство

ДВОЙНИКИ ЦИФРОВЫЕ ПРОИЗВОДСТВА

Часть 4

Обмен информацией

Smart manufacturing. Digital manufacturing twins. Part 4. Information exchange

ОКС 25.040.01

Срок действия с 2021-01-01
до 2024-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации" (АО "ВНИИС") и Акционерным обществом "Российская венчурная компания" (АО "РВК")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 194 "Кибер-физические системы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 августа 2020 г. N 41-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 121205 Москва, Инновационный центр Сколково, улица Нобеля, д.1, e-mail: info@tc194.ru и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии: 109074 Москва, Китайгородский проезд, д.7, стр.1.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Цифровой двойник производства представляет собой детальное моделирование конфигураций физических сущностей и динамическое моделирование изменений продукции, процесса и ресурсов в процессе производства.

Цифровой двойник производства основан на цифровой модели, которая постоянно обновляется и изменяется по мере изменения физического аналога с целью синхронного представления состояния, условий работы, конфигурации продукта и состояния ресурсов.

Представление цифрового двойника производства позволяет цифровому двойнику постоянно взаимодействовать с визуальными производственными элементами путем обмена эксплуатационными данными и данными об условиях эксплуатации.

С помощью представления цифрового двойника производства можно обнаружить аномалии в производственных процессах и достичь различных функциональных целей, таких как управление в режиме реального времени, аналитика в автономном режиме, проверка работоспособности, предиктивное обслуживание, синхронизированный мониторинг/оповещения, оптимизация управления производственным процессом (MOM), адаптация процесса, анализ больших данных, машинное обучение и т.д.

Наглядность процесса и реализации, обеспечиваемые цифровым двойником производства, повышают деловое взаимодействие и множество других показателей эффективности.

В серии стандартов ПНСТ "Умное производство. Двойники цифровые производства" определена структура цифровых двойников производства как виртуального представления физических элементов производственного процесса, таких как персонал, продукты производства, активы и описание процессов. Цифровой двойник производства представляет собой детальное моделирование конфигураций физических сущностей и динамическое моделирование изменений продукта, процесса и ресурсов в процессе производства. Области применения четырех частей серии стандартов ПНСТ "Умное производство. Двойники цифровые производства" представлены ниже:

- часть 1. Общие положения.

В данном стандарте представлены общие положения и основополагающие принципы цифровых двойников производства, а также руководящие указания по созданию структуры цифровых двойников производства;

- часть 2. Типовая архитектура.

В данном стандарте определены цели и задачи типовой архитектуры, типовой модели и представления типовой архитектуры;

- часть 3. Цифровое представление физических производственных элементов.

В данном стандарте определены физические элементы структуры цифровых двойников производства, которые должны быть представлены в цифровых моделях;

- часть 4. Обмен информацией.

В данном стандарте установлены технические требования к синхронизации данных и обмену данными в рамках цифровых двойников производства.

     1 Область применения

В настоящем стандарте определены технические требования к синхронизации данных и обмену данными в рамках структуры цифровых двойников производства.

Вопросы реализации и протоколы обмена данными выходят за рамки области применения настоящего стандарта.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ПНСТ 429 Умное производство. Двойники цифровые производства. Часть 1. Общие положения

ПНСТ 430 Умное производство. Двойники цифровые производства. Часть 2. Типовая архитектура

ПНСТ 431 Умное производство. Двойники цифровые производства. Часть 3. Цифровое представление физических производственных элементов

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ПНСТ 429, 430 и 431.

     4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

AMF - формат файла аддитивного производства (Additive Manufacturing File format);

API - программный интерфейс приложения (Application Program Interface);

ASSE - сущность подсистемы приложения и сервиса (Application and Service Sub-system Entity);

AutomationML - язык разметки автоматизации (Automation Markup Language);

B2MML - язык разметки связи между бизнесом и производством (Business To Manufacturing Markup Language);

CAD - средства автоматизированного проектирования (Computer Aided Design);

CAM - средства автоматизированного производства (Computer Aided Manufacturing);

CBC - сцепление блоков шифротекста (Cipher-Block Chaining);

CCM - алгоритм блочного шифрования с имитовставкой и режимом сцепления блоков и счетчика (Counter with CBC-MAC);

CFX - обмен данными в объединенном производстве (Connected Factory Exchange);

DCCE - сущность сбора данных и управления (Data Collecting and Controlling Entity);

DTRE - сущность представления цифрового двойника (Digital Twin Representation Entity);

DTUE - сущность пользователя цифрового двойника (Digital Twin User Entity);

ECDHE - протокол Диффи-Хеллмана на эллиптических кривых (Elliptic-curve Diffie-Hellman);

ERP - планирование ресурсов предприятия (Enterprise Resource Planning);

EtherCAT - Ethernet для контроля и автоматизации управления (Ethernet for Control Automation Technology);

FE - функциональная сущность (Functional Entity);

HTTP - протокол передачи гипертекста (HyperText Transfer Protocol);

IPC - межпроцессное взаимодействие (Inter-Process Communication);

JSON - нотация объекта JavaScript (JavaScript Object Notation);

LwM2M - легковесный протокол межмашинного взаимодействия (Lightweight Machine to Machine);

MES - система управления производством (Manufacturing Execution System);

MOM - управление производственным процессом (Manufacturing Operations Management);

MQTT - протокол передачи последовательности сообщений с телеметрическими данными (Message Queuing Telemetry Transport);

O&M - эксплуатация и управление (Operation and Management);

OCF - организация, создающая проекты с открытым исходным кодом (Open Connectivity Foundation);

OMSE - сущность подсистемы эксплуатации и управления (Operation and Management Sub-system Entity);

OPC-UA - унифицированная архитектура открытого платформенного взаимодействия (Open Platform Communications - Unified Architecture);

OpenGL - открытая графическая библиотека (Open Graphics Library);

PME - сущность физического производства (Physical Manufacturing Entity);

PSK - фазовая модуляция (Phase-Shift Keying);

QIF - структура данных о качестве (Quality Information Framework);

RAISE - сущность подсистемы доступа к ресурсам и обмена данными (Resource Access and Interchange Sub-system Entity);

RAMI - типовая модель архитектуры для Industry 4.0 (4.0 Reference Architectural Model Industrie 4.0);

REST - передача состояния представления (REpresentational State Transfer);

STEP - стандарт обмена данными модели изделия (Standard for the Exchange of Product model data);

TSN - сеть, чувствительная ко времени (Time-Sensitive Networking);

WebGL - графическая библиотека для использования в веб-приложениях (Web Graphics Library);

XML - расширяемый язык разметки (eXtensible Markup Language);

ИВ - Интернет вещей (Internet of Things, IoT).

     5 Общие положения

Типовая архитектура структуры цифровых двойников производства определена в ПНСТ 430. Обмен данными между сущностями представлен на функциональном представлении типовой архитектуры цифровых двойников производства. На рисунке 1 показаны четыре различных типа обмена данными.