ПНСТ 642-2022 Информационные технологии (ИТ). Интернет вещей промышленный. Общие положения.

        ПНСТ 642-2022

 

 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 Информационные технологии

 

 ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ

 

 Общие положения

 

 Information technology. The industrial internet of things. Overview

ОКС 35.020

        35.110

Срок действия с 2022-03-31

до 2025-03-31

 

 Предисловие

     

1 РАЗРАБОТАН Некоммерческим партнерством "Русское общество содействия развитию биометрических технологий, систем и коммуникаций" (Некоммерческое партнерство "Русское биометрическое общество")

2 ВНЕСЕН Техническими комитетами по стандартизации ТК 194 "Кибер-физические системы" и ТК 441 "Нанотехнологии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 марта 2022 г. N 18-пнст

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного документа ISO/IEC TR 30166:2020 "Интернет вещей. Промышленный интернет вещей" [ISO/IEC TR 30166:2020 "Internet of things (loT) - Industrial loT", NEQ]

 

 

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

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, ул.Нобеля, д.1, e-mail: [email protected] и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д.10, стр.2.

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.rst.gov.ru)

 

      1 Область применения

Настоящий стандарт определяет:

- общие положения (принципы) в области промышленного интернета вещей;

- области стандартизации в области промышленного интернета вещей.

 

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р ИСО 13584-42 Системы промышленной автоматизации и интеграция. Библиотека деталей. Часть 42. Методология описания. Методология структурирования семейств деталей

ГОСТ Р ИСО/МЭК 29161 Информационные технологии. Структура данных. Уникальная идентификация для интернета вещей

ГОСТ Р МЭК 61360-2 Стандартные типы элементов данных с ассоциированной схемой классификации электрических компонентов. Часть 2. Словарная схема EXPRESS

ПНСТ 354-2019 Информационные технологии. Интернет вещей. Протокол беспроводной передачи данных на основе узкополосной модуляции радиосигнала (NB-Fi)

ПНСТ 417-2020 Кибер-физическая система. Термины и определения

ПНСТ 418-2020 Информационные технологии. Интернет вещей. Структура системы интернета вещей реального времени

ПНСТ 419-2020 Информационные технологии. Интернет вещей. Общие положения

ПНСТ 420-2020 Информационные технологии. Интернет вещей промышленный. Типовая архитектура

ПНСТ 433-2020 Информационные технологии. Интернет вещей. Требования к платформе обмена данными для различных служб интернета вещей

ПНСТ 438-2020 (ИСО/МЭК 30141:2018) Информационные технологии. Интернет вещей. Типовая архитектура

ПНСТ 446-2020 (ИСО/МЭК 21823-2:2020) Информационные технологии. Интернет вещей. Совместимость систем интернета вещей. Часть 2. Совместимость на транспортном уровне

ПНСТ 448-2020 (IEC/TR 62541-1:2016) Умное производство. Унифицированная архитектура ОРС. Часть 1. Общие положения

ПНСТ 516-2021 Информационные технологии. Интернет вещей. Спецификация LoRaWAN RU

ПНСТ 518-2021 (ИСО/МЭК 20924:2018) Информационные технологии. Интернет вещей. Термины и определения

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 417-2020 и ПНСТ 518-2021.

 

      4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

АЦП - аналого-цифровой преобразователь (analog-to-digital converter, ADC);

ГИП - графический интерфейс пользователя (graphical user interface, GUI);

ИВ - интернет вещей (internet of things);

ИТ - информационные технологии (information technologies, IT);

КФС - киберфизическая система (cyber-physical system, CPS);

КФПС - киберфизическая производственная система (cyber-physical production system, CPPS);

ОТ - операционные технологии (operation technologies, OT);

ПИВ - промышленный интернет вещей (industrial internet of things, IIoT);

ПЛИС - программируемая логическая интегральная схема (field-programmable gate array, FPGA);

ПО - программное обеспечение;

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь (digital-to-analog converter, DAC);

ЦПУ - центральное процессорное устройство (central processing unit, CPU);

ЧМИ - человеко-машинный интерфейс (human-machine interface, HMI);

2/2,5G - мобильная связь второго поколения;

3G - мобильная связь третьего поколения;

4G - мобильная связь четвертого поколения;

5G - мобильная связь пятого поколения;

ASIC - интегральная схема специального назначения (application-specific integrated circuit);

BLE - беспроводная технология Bluetooth с низким энергопотреблением (Bluetooth low energy);

DLT - технология распределенного реестра (distributed ledger technology);

ERP - планирование ресурсов предприятия (enterprise resource planning);

GPU - графический процессор (graphics processing unit);

IP - интернет-протокол (internet protocol);

ISM - индустриальный, научный и медицинский (industrial, scientific, medical);

LTE Cat-M1 - улучшенная связь умных устройств (eMTC enhanced machine type communication);

MES - система управления производственными процессами (manufacturing execution system);

OSI - сетевая модель стека сетевых протоколов (the open systems interconnection model);

RAMI 4.0 - типовая архитектурная модель Индустрии 4.0 (reference architectural model for industry 4.0);

RFID - радиочастотная идентификация (radio frequency identification);

SGAM - архитектурная модель интеллектуальных сетей (smart grid architecture model);

SOA - сервис-ориентированная архитектура (service-oriented architecture);

WLAN - беспроводная локальная сеть (wireless local area network);

WSAN - сеть беспроводных датчиков и исполнительных устройств (wireless sensor and actuator network).

 

      5 Общие положения

 

      5.1 Определение ПИВ

ПИВ - это промышленная экосистема на основе сервисов (служб), построенная на принципах сетевого взаимодействия, интероперабельности данных и интероперабельности систем производственных ресурсов для реализации настраиваемой комплектации производственных материалов, производства по заказу, рациональной оптимизации производственных процессов, быстрой адаптации производственной среды и эффективного использования ресурсов.

ПИВ позволяет повысить эффективность и скорость решения задач и снизить затраты в производственном сценарии.

В настоящем стандарте ПИВ рассматривается как подмножество ИВ.

 

      5.2 Свойства ПИВ

ПИВ характеризуется шестью свойствами:

- интеллектуальное восприятие;

- повсеместная подключаемость;

- точное управление;

- цифровое моделирование;

- анализ в режиме реального времени;

- итеративная оптимизация (см. рисунок 1).

Интеллектуальное восприятие является основополагающим свойством ПИВ. Большие объемы данных, генерируемые в процессах производства, логистики, продажи других звеньев производственной цепочки, представляют собой неоднородные информационные данные жизненного цикла производства, полученные ПИВ с помощью таких средств восприятия, как датчик и RFID. Данные включают информацию о состоянии производственных ресурсов, таких как персонал, оборудование, сырье, процессы и окружающая среда.

Повсеместная подключаемость является необходимым условием ПИВ. Производственные ресурсы подключаются к сети проводным или беспроводным способом. Информационный канал ПИВ реализует связь и взаимодействие между производственными ресурсами, таким образом увеличивается охват и глубина коммуникаций между различным оборудованием, оборудованием и персоналом, оборудованием и окружающей средой.

Цифровое моделирование является методом ПИВ. Цифровое моделирование отображает производственные ресурсы в цифровое пространство и моделирует производственные процессы в виртуальном мире. Это позволяет реализовать абстрактное моделирование всех элементов производственных процессов и обеспечить эффективное принятие решений для сущностей ПИВ в производственной цепочке.

Анализ в режиме реального времени является инструментом ПИВ. Считываемые данные о производственных ресурсах могут обрабатываться в режиме реального времени для определения взаимосвязи между состоянием производственных ресурсов в виртуальном и реальном пространствах. Абстрактные данные могут быть визуализированы для завершения реагирования внешних физических сущностей в режиме реального времени.

Точное управление является целью ПИВ. Точное управление осуществляется через управляющие команды посредством процессов считывания состояния производственных ресурсов, их информационного соединения, цифрового моделирования, анализа в режиме реального времени и других процессов. Сущности производственных ресурсов интерпретируют управляющие команды, а затем проводятся оперативные действия для достижения точного информационного взаимодействия и бесперебойного взаимодействия производственных ресурсов.

Итеративная оптимизация является следствием функционирования ПИВ. Совершенствование и обновление системы ПИВ может осуществляться в непрерывном режиме. Система может формировать эффективную и наследуемую базу знаний, базу моделей и базу ресурсов путем обработки, анализа и хранения данных о производственных ресурсах. Система может проводить итерационную оптимизацию до достижения цели, касающейся ресурсов, производственных процессов и производственной среды".

 

 

 

Рисунок 1 - Шесть свойств ПИВ

ПИВ вызывает кардинальные технологические изменения в производстве и производственных процессах. Движущими силами технологического сдвига являются новые технологии и методологии производства, такие как предиктивное обслуживание, адаптивное управление MES/ERP, анализ больших данных, дополненная реальность, цифровые двойники, 3D-печать, интеллектуальные сети, интеллектуальное обслуживание системы, искусственный интеллект, КФС, КФПС (5К: коммуникация, конверсия, кибер, когнитивность и конфигурация) и т.д. Для обеспечения сосуществования, интероперабельности, бесшовной функциональности систем требуется стандартизация по всем аспектам ПИВ.

 

      5.3 Различия ПИВ, КФС и УП

ИВ - это подключение "вещей" (объектов и машин) к Интернету и, в результате, друг к другу.

Термин "промышленный интернет" используется для описания контекста промышленной трансформации машин, КФС, расширенной аналитики, искусственного интеллекта, людей, облака, граничных вычислений в подключенном, полностью интегрированном (время, структура) виде.

КФС представляют собой интеграцию вычислений, сетей и физических процессов.

Умное производство представляет собой область интегрированных процессов и ресурсов (кибер, физических, человеческих) для создания и доставки продуктов и услуг, которая взаимодействует с другими звеньями цепочки создания стоимости предприятия и улучшает показатели производительности.

Примечания

1 Показатели производительности включают маневренность, эффективность, безопасность, защищенность, устойчивость и другие показатели производительности, определенные предприятием.

2 Помимо производства, другие области предприятия могут включать в себя проектирование, логистику, маркетинг, закупки, продажи или другие области, определенные предприятием.

Таким образом, существует пересечение между областями ПИВ, КФС и УП. Сложно установить четкую границу между данными областями, поскольку часть задач решается в пересечении областей.

 

      5.4 Высокоуровневое представление ПИВ

Общее высокоуровневое представление ПИВ приведено на рисунке 2.

 

 

 

Рисунок 2 - Общее высокоуровневое представление ПИВ

 

      6 Области стандартизации ПИВ

 

      6.1 Общие положения

На рисунке 3 показаны области стандартизации ПИВ в виде многоуровневого представления, построенного от нижнего уровня (область ОТ) до верхнего уровня (область ИТ).

При таком подходе аналоговые значения преобразуются в цифровую информацию, которая передается через серединные IP-структуры (промежуточное ПО, туманные и граничные вычисления) вверх на бизнес-уровни, где информация анализируется, обрабатывается и передается обратно вниз в область ОТ.

Вертикально организованы межуровневые элементы проверок и контроля, такие как защищенность, безопасность, доверенность, жизненный цикл, а также функциональные возможности вертикального управления на всех уровнях.