ГОСТ Р ИСО 15746-3-2021
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Системы промышленной автоматизации и интеграция
ИНТЕГРАЦИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ И ОПТИМИЗАЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ
Часть 3
Верификация и валидация
Automation systems and integration. Integration of advanced process control and optimization capabilities for manufacturing systems. Part 3. Verification and validation
ОКС 25.040.40
Дата введения 2022-01-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН ООО "НИИ экономики связи и информатики "Интерэкомс" (ООО "НИИ "Интерэкомс") 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 8 октября 2021 г. N 1098-ст
4 Настоящий стандарт идентичен проекту международного стандарта ИСО 15746-3:2020* "Системы промышленной автоматизации и интеграция. Интеграция возможностей усовершенствованного управления технологическими процессами и оптимизации для производственных систем. Часть 3. Верификация и валидация" (ISO 15746-3:2020 "Automation systems and integration - Integration of advanced process control and optimization capabilities for manufacturing systems - Part 3: Verification and validation", IDT)_
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6 Некоторые положения международного стандарта, указанного в пункте 4, могут являться объектом патентных прав. Международная организация по стандартизации (ИСО) не несет ответственности за идентификацию подобных патентных прав.
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 ()
Введение
Средства автоматизации и управления производственными системами повышенной сложности, применяемые в соответствии с существующей методологией "усовершенствованного управления и оптимизации технологических процессов" (APC-O), обеспечивают функции планирования и оперативного управления производством. Методология APC-O требует интеграции управления производственными операциями (MOM) со средствами автоматизации и управления производственными процессами и оборудованием.
Для выполнения APC-O-функций технологии промышленной автоматизации поставляются различными поставщиками вместе с программным обеспечением и компонентами аппаратных средств. Вследствие большого разнообразия существующих средств разработки и проектирования, а также предъявляемых требований, решения по автоматизации, предлагаемые различными поставщиками, оказываются изолированными и частично несовместимыми, при этом, интеграция технологий автоматизации сильно затрудняется. По этой причине заказчики приобретают различные компоненты технологий автоматизации с избыточными и дублированными функциями. Это приводит к неэффективности использования ресурсов и ограничивает интероперабельность. Настоящий стандарт устанавливает основополагающие принципы для интероперабельности APC-O-систем, создает наилучшие условия для интеграции и информационной совместимости технологий автоматизации.
Настоящий стандарт не устанавливает единственный путь внедрения APC-O систем, и не ограничивает пользователей в выборе собственного способа внедрения APC-O систем.
Целевыми пользователями настоящего стандарта являются пользователи и провайдеры усовершенствованного управления и оптимизации технологических процессов, такие как поставщики проектных решений, интеграторы систем автоматизации, производственные подразделения компаний, инженеры-технологи, независимые организации, выполняющие тестирование программного обеспечения, организации, осуществляющие консалтинговые услуги и внедрение программного обеспечения по усовершенствованному управлению и оптимизации технологических процессов, а также государственные и научные организации.
1 Область применения
В настоящем стандарте устанавливаются принципы верификации и валидации в соответствии с моделями деятельности и потоком операций APC-O-систем, определяются общие процессы верификации и валидации APC-O-систем, а также набор показателей и контрольных точек, используемый для верификации и валидации.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте нормативные ссылки отсутствуют.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.
ИСО и МЭК поддерживают терминологические базы данных для их использования в стандартизации, которые можно найти по следующим адресам:
- онлайн Платформа просмотра стандартов ИСО, доступная по адресу //www.iso.org/obp.
Электропедия МЭК, доступная по адресу http: //www.electropedia.org.
3.1 контрольная точка (checkpoint): Точка, в которой необходимо осуществлять деятельность по верификации (3.6) и валидации (3.5) на протяжении жизненного цикла APC-O-системы.
3.2 показатель (indicator): Измеримая характеристика системы или компонента.
Примечание - Существуют два типа показателей: Количественный показатель (3.3) и оценочный показатель (3.4).
3.3 количественный показатель (quantitative indicator): Показатель (3.2), вычисляемый по формулам.
3.4 оценочный показатель (judgement indicator): Показатель (3.2), оцениваемый аналитическим методом.
3.5 валидация (validation): Процесс оценивания APC-O-системы для определения, удовлетворяет ли система требованиям заинтересованных сторон.
3.6 верификация (verification): Процесс оценивания APC-O-системы для определения, удовлетворяет ли результат (выходные данные) определенной стадии условиям, установленным в начале стадии.
4 Сокращения
APC-O - усовершенствованное управление и оптимизация технологических процессов (Advanced Process Control and Optimization);
MOM - управление производственными операциями (Manufacturing Operations Management);
V&V - верификация и валидация (Verification and Validation).
5 Принцип и цель
5.1 Принцип верификации и валидации
В настоящем стандарте устанавливаются спецификации, которые могут использоваться как пользователями, так и поставщиками APC-O-систем. APC-O-система, соответствующая данной спецификации, удовлетворяет требованиям заказчиков и облегчит интеграцию различных APC-O-систем, как показано на рисунке 1.
Рабочий процесс (последовательность действий): рабочий процесс APC-O-системы связан со стадиями жизненного цикла.
Выходные данные (результат) определенной стадии жизненного цикла: каждая рабочая стадия характеризуется конкретным результатом.
Рабочая стадия: жизненный цикл APC-O-системы состоит из следующих стадий:
a) анализ требований;
b) проектирование;
c) разработка;
d) исполнение;
e) техническая поддержка.
5.2 Структуры показателей
5.2.1 Общие положения
Количественные и оценочные показатели представлены в соответствии со структурой, установленной в ИСО 22400-2. Данная структура характеризуется названием элемента показателя, приведенного в левом столбце, и описательной часть элемента показателя, приведённой в правом столбце.
5.2.2 Структура количественных показателей
В таблице 1 приведен обзор основных элементов структуры количественных показателей.
В таблице 2 представлен пример количественного показателя.
|
 |
Рисунок 1 - Верификация и валидация APC-O-систем
Таблица 1 - Структура количественного показателя
|
|
Имя (название) | Название показателя |
Иденификатор (ID) | Уникальный идентификатор |
Описание | Краткое описание показателя |
Область применения | Объект, для которого используется показатель, включая стадии жизненного цикла или элементы/виды деятельности в рамках жизненного цикла |
Расчетная формула | Математическая формула показателя, определенная, исходя из элементов |
Единица измерения | Базовая единица или размер показателя |
Диапазон | Определяет верхний и нижний логические пределы показателя |
Тренд | Информация, которая указывает направление улучшения, например, какое значение лучше, более высокое или более низкое |
Получатели информации (целевая аудитория) | Пользователи и провайдеры APC-O решений, например, поставщики технологий проектирования; интеграторы систем автоматизации; производственные подразделения компании; инженеры-технологи; независимые организации, тестирующие программное обеспечение; организации, осуществляющие консалтинговые услуги и внедрение APC-O программного обеспечения, государственные и научные организации |
Таблица 2 - Пример количественного показателя
|
|
Название | Среднеквадратическая погрешность (MSE) |
Идентификатор (ID) |
|
Описание | Контрольную точку используют для описания стабильного показателя.
Примечание - Определение MSE.
|
Расчетная формула | Среднее значение [(SV - PV) ^2] |
Единица измерения | % |
Диапазон | Мин: 0%
Макс: 100% |
Тренд | Чем ниже показатель, тем лучше |
Получатели информации (целевая аудитория) | Инженеры-технологи и операторы процессов |
5.2.3 Структура оценочного показателя
В таблице 3 представлен обзор основных элементов структуры оценочных показателей.
В таблице 4 представлен пример оценочного показателя.
Таблица 3 - Структура оценочного показателя
|
|
Название | Название показателя |
Идентификатор (ID) | Уникальный идентификатор |
Описание | Краткое описание показателя |
Область применения | Определяют объект, для которого используется показатель и который может представлять стадию жизненного цикла или элементы/виды деятельности в рамках жизненного цикла |
Метод оценки | Проверяют соответствие объекта установленным требованиям |
Результат оценки | Пройдено/не пройдено |
Получатели информации (целевая аудитория) | Пользователи и провайдеры APC-O решений, например, поставщики технологий проектирования, интеграторы систем автоматизации, производственные подразделения компании, инженеры-технологи; независимые организации, тестирующие программное обеспечение; организации, осуществляющие консалтинговые услуги и внедрение APC-O программного обеспечения, государственные и научные организации |
Таблица 4 - Пример оценочного показателя
|
|
Название | Оптимальная схема реализации проекта APC-O |
Идентификатор (ID) |
|
Описание |
|
Область применения | Стадия анализа требований |
Метод оценки |
|
Результат оценки | Пройдено/не пройдено |
Получатели информации (целевая аудитория) | Менеджеры и руководители проекта APC-O |
5.3 Общий процесс верификации и валидации
Общий процесс верификации и валидации в рамках рабочего процесса APC-O-системы приведен на рисунке 2.
|
 |
Рисунок 2 - Общий процесс верификации и валидации
Целью верификации и валидации является проверка работы на соответствие потребностям пользователей.
a) Определяют цель V&V в соответствии с требованиями пользователей.
b) Анализируют цель и убеждаются, что цель применима к работе на данной стадии.
c) Определяют показатели (индикаторы) и контрольные точки, применимые расчетные формулы и метод оценки для формирования чеклиста.
d) Анализируют показатели и контрольные точки для обеспечения соответствия чеклиста требованиям V&V, при необходимости, обновляют показатели и контрольные точки.
e) Вычисляют показатели, оценивают контрольные точки по чеклисту и готовят отчет об оценке.
f) Анализируют отчет. Решение о пригодности отчета об оценке выполняют исходя из трех следующих ситуаций:
1) в процессе вычисления показателей и оценки контрольных точек возникли ошибки и требуется модификация;
2) показатели и контрольные точки непригодны и требуют корректировки;
3) работа на этой стадии не удовлетворяет требованиям и требуется модификация.
5.4 Верификация
Процесс верификации стадий жизненного цикла соответствует общему методу процесса верификации в 5.3.
5.5 Контрольные точки на стадии "анализ требований"
Таблица 5 содержит описание чеклиста на стадии "анализ требований".
Таблицы 6-13 содержат описание показателей на стадии "анализ требований".
Таблица 5 - Чеклист на стадии "анализ требований"
|
|
|
|
|
Номер | Контрольная точка | Название | ID | Результат оценки |
1 | Анализ требований | Область применения APC-O-системы |
|
|
|
| Выбор APC-O модулей |
|
|
|
| Поставленная пользователем задача |
|
|
|
| Описание процесса |
|
|
|
| Рабочий процесс |
|
|
|
| Запланированная сфера действия APC-O модулей |
|
|
|
| Запланированная окупаемость вложенных средств |
|
|
|
| Запланированная эффективность внедрения |
|
|
Таблица 6 - Область применения APC-O-системы
|
|
Название | Область применения APC-O-системы |
ID |
|
Описание | Определяют область применения APC-O-системы на основе требований заинтересованных сторон |
Область применения | Стадия "анализ требований" |
Метод оценки | Проверяют согласованность области применения APC-O-системы с требованиями заинтересованных сторон.
Пример - Объект может быть распределительной колонкой и поглотительной колонкой.
B1: К какой части физической установки будет применяться APC-O-система?
Ответ на B1: в данном проекте APC-O-система будет применяться к перегонной колонке и поглотительной колонке.
Пример - Процесс в целом включает пять элементов согласно требованиям заинтересованных сторон, тогда как только к трем из пяти будет применена APC-O-система. Контрольная точка нужна для проверки, правильно ли сделан выбор трех из пяти элементов. |
Результат оценки | Да: пройдено; Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Менеджер проекта APC-O |
Таблица 7 - Выбор APC-O модулей
|
|
Название | Выбор модулей APC-O |
ID |
|
Описание | Устанавливают структуру APC-O-модулей и структуру системы |
Область применения | Стадия "анализ требований" |
Метод оценки | Проверяют соответствие выбранных модулей требованиям заинтересованных сторон |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры проекта APC-O, инженеры-технологи |
Таблица 8 - Задача, поставленная пользователем
|
|
Название | Задача, поставленная пользователем |
ID |
|
Описание | Анализируют и количественно выражают задачу, поставленную пользователями |
Область применения | Стадия "анализ требований" |
Метод оценки | Проверяют четкость, ясность и количественное выражение задачи, поставленной пользователем |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Менеджеры и инженеры проекта APC-O |
Таблица 9 - Описание (технологического) процесса
|
|
Название | Описание процесса |
ID |
|
Описание | Задают характеристики оборудования и процесса |
Область применения | Стадия "анализ требований" |
Метод оценки | Проверяют, достаточно ли точно описаны характеристики оборудования и процесса для проектирования APC-O-системы и насколько точно описание процесса соответствует реальному процессу. Проверяют полноту соответствующих данных |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры проекта APC-O, инженеры-технологи |
Таблица 10 - Рабочий процесс
|
|
Название | Рабочий процесс |
ID |
|
Описание | Устанавливают процедуры реализации проекта |
Область применения | Стадия "анализ требований" |
Метод оценки | Проверяют подтверждение процедуры реализации проекта заинтересованными сторонами |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено |
Целевая аудитория | Менеджеры и инженеры проекта APC-O |
Таблица 11 - Запланированная область охвата APC-O модулей
|
|
Название | Плановая область охвата APC-O модулей (РСМ) |
ID |
|
Описание | Количество примененных модулей APC-O (NMA)/Общее количество модулей APC-O (TNM).
B2: Сколько модулей APC-O-системы будет использовано?
Ответ на B2: может быть один или несколько следующих APC-O модулей:
- модуль программно-управляемого датчика;
- АРС модуль;
- модуль оптимизации;
- модуль оценки рабочих характеристик (производственного процесса) |
Область применения | Стадия "анализ требований" |
Расчетная формула | PCM = (NMA/TNM)  100% |
Единица измерения | % |
Диапазон | 0-100 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры и инженеры проекта APC-O |
Таблица 12 - Плановая окупаемость вложенных средств
|
|
Название | Плановая окупаемость вложенных средств (PROI) |
ID |
|
Описание | Определение: расчетное увеличение ежегодной прибыли посредством внедрения APC-O-систем (EIAP)/стоимость инвестиции в APC-O-системы (CIS)
Обратное понятие называют период окупаемости инвестиции, т.е. время, требуемое для окупаемости стоимости инвестиции |
Область применения | Стадия "анализ требований" |
Расчетная формула | PROI = (EIAP/CIS) 100% |
Единица измерения | % |
Диапазон |
|
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджер проекта APC-O |
Таблица 13 - Плановая эффективность исполнения
|
|
Название | Плановая эффективность исполнения (PIE) |
ID |
|
Описание | Определение: Период для внедрения APC-O-систем/Общее число переменных, определенных в данной системе APC-O
Примечание - Общее число переменных, определенных в системе APC-O зависит от сложности APC-O-системы.
|
Область применения | Стадия "анализ требований" |
Расчетная формула | Плановый период внедрения APC-O-системы/Общее число переменных, определенных в APC-O системе |
Единица измерения |
|
Диапазон |
|
Тренд | Чем ниже данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры проекта APC-O |
5.6 Контрольные точки стадии "проектирование"
Таблица 14 содержит описание чеклиста на стадии "проектирование".
Таблицы 15-18 содержат описание показателей на стадии "проектирование".
Таблица 14 - Чеклист на стадии "проектирование"
|
|
|
|
|
Номер | Контрольная точка | Название | ID | Результат оценки |
1 | Проектирование | Спецификация требований |
|
|
|
| Проектирование структуры модулей системы |
|
|
|
| Проектирование логической защиты |
|
|
|
| Возможность обработки несоответствия моделей |
|
|
Таблица 15 - Спецификация требований
|
|
Название | Спецификация требований |
ID |
|
Описание | Спецификация требований на стадии "проектирование" |
Область применения | Стадия "проектирование" |
Метод оценки | Проверяют наличие спецификации установленных требований |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-технологи и операторы процесса, инженеры проекта APC-O |
Таблица 16 - Проектирование структуры модулей системы
|
|
Название | Проектирование структуры модулей системы |
ID |
|
Описание | Определяют необходимые APC-O модули |
Область применения | Стадия "проектирование" |
Метод оценки | Проверяют на соответствие требованиям расчета и интеграции APC-O модулей |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Менеджер проекта APC-O |
Таблица 17 - Проектирование логических систем защиты
|
|
Название | Проектирование логической защиты |
ID |
|
Описание | Свободный от помех переключатель |
Область применения | Стадия "проектирование" |
Метод оценки | Проверяют возможность и функциональность преобразования процессов управления (между усовершенствованным управлением технологическим процессом и обычным процессом управления) |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-технологи, инженеры проекта APC-O |
Таблица 18 - Возможность обработки несоответствия моделей
|
|
Название | Возможность обработки несоответствия моделей |
ID |
|
Описание | Оценка надежности контроллера |
Область применения | Стадия "проектирование" |
Метод оценки | Оценивают степень надежности системы |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженер проекта APC-O |
5.7 Контрольные точки стадии "разработка"
Таблица 19 содержит описание чеклиста на стадии "разработка".
Таблицы 20-26 содержат описание показателей стадии "разработка".
Таблица 19 - Чеклист стадии "разработка"
|
|
|
|
|
Номер | Контрольная точка | Название | ID | Результат оценки |
1 | Сборка (соединение) | Анализ данных прошлых периодов |
|
|
| модулей | Проектирование пошагового тестирования |
|
|
|
| Верификация результатов тестирования |
|
|
|
| Спецификация определения фактической информации |
|
|
2 | Тестирование модулей | Верификация системы |
|
|
3 | Конструирование компонентов | Верификация структуры данных |
|
|
4 | Тестирование модулей | Верификация структуры данных |
|
|
5 | Загрузка модулей | Верификация структуры данных |
|
|
|
| Верификация механизма логического переключения и защиты |
|
|
Таблица 20 - Анализ данных прошлых периодов
|
|
Название | Анализ данных прошлых периодов |
ID |
|
Описание | Анализ данных прошлых периодов |
Область применения | Стадия "разработка": сборка модулей |
Метод оценки | Анализируют данные прошлых периодов и проверяют достаточность имеющихся данных для внедрения функциональных APC-O модулей |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры проекта APC-O |
Таблица 21 - Проектирование пошагового тестирования
|
|
Название | Проектирование пошагового тестирования |
ID |
|
Описание | Проектирование пошагового тестирования |
Область применения | Стадия "разработка": сборка модулей |
Метод оценки | Проверяют соответствие проектирования пошагового тестирования требованиям безопасности и процесса проектирования |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры проекта APC-O, инженеры-технологи и операторы технологического процесса |
Таблица 22 - Спецификация определения фактической информации
|
|
Название | Спецификация определения фактической информации |
ID |
|
Описание | Валидация информации о взаимодействии |
Область применения | Стадия "разработка": сборка модулей |
Метод оценки | Проверяют соответствие определения информации о взаимодействии спецификации. Спецификация может представлять собой стандартные технические условия или спецификацию пользователя |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-прикладники проекта APC-O, инженеры-технологи |
Таблица 23 - Верификация результатов тестирования
|
|
Название | Верификация результатов тестирования |
ID |
|
Описание | Верификация результатов тестирования |
Область применения | Стадия "разработка": сборка модулей |
Метод оценки | Проверяют соответствие результатов тестирования требованиям проекта |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженер проекта APC-O |
Таблица 24 - Верификация системы
|
|
Название | Верификация системы |
ID |
|
Описание | Верификация моделирования |
Область применения | Стадия "разработка": тестирование модулей |
Метод оценки | Проверяют достижение системой желаемых целей |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры проекта APC-O |
Таблица 25 - Верификация структуры данных
|
|
Название | Верификация структуры данных |
ID |
|
Описание | Верификация структуры данных |
Область применения | Стадия "разработка": конструирование компонентов, тестирование модулей, загрузка модулей |
Метод оценки | Проверяют соответствие структуры данных спецификации и требования к информационному обмену между модулями |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры проекта APC-O |
Таблица 26 - Верификация механизма логического переключения и защиты
|
|
Название | Верификация механизма логического переключения и защиты |
ID |
|
Описание | Верификация механизма логического переключения и защиты |
Область применения | Стадия "разработка": загрузка модулей |
Метод оценки | Тестируют на соответствие проектным требованиям механизма логического переключения и защиты |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-технологи и операторы процесса |
5.8 Контрольные точки стадии "исполнение"
Таблица 27 содержит описание чеклиста на стадии "исполнение".
Таблицы 28-37 содержат описание показателей на стадии "исполнение".
Таблица 27 - Чеклист на стадии "исполнение"
|
|
|
|
|
Номер | Контрольная точка | Название | ID | Результат оценки |
1 | Обновление модулей | Онлайн-моделирование |
|
|
2 | Установка | Онлайн-моделирование |
|
|
| параметров времени прогона (выполнения) | Обучение и подтверждение подготовленности пользователей |
|
|
|
| Спецификация определения фактической информации |
|
|
|
| Валидность данных |
|
|
3 | Планирование задач | Онлайн-моделирование |
|
|
4 | Исполнительное управление | Обучение и подтверждение подготовленности пользователей |
|
|
5 | Обновление модулей | Обучение и подтверждение подготовленности пользователей |
|
|
6 | Выполнение | Онлайн-моделирование |
|
|
| установки компонентов | Анализ и изучение системы управления |
|
|
| модулей | Анализ возмущений |
|
|
|
| Общий (централизованный) контроль и оповещение о состоянии контрольной точки |
|
|
7 | Набор результатов и сигналов на выходе | Разработка плана действий в аварийной ситуации |
|
|
|
| Спецификация определения фактической информации |
|
|
|
| Валидность данных |
|
|
8 | Отслеживание и анализ характеристик | Спецификация определения фактической информации |
|
|
|
| Валидность данных |
|
|
|
| Скорость функционирования APC-O |
|
|
|
| Стандартное отклонение управляемой переменной (SDCV) |
|
|
Таблица 28 - Онлайн-моделирование
|
|
Название | Онлайн-моделирование |
ID |
|
Описание | Онлайн-моделирование перед вводом в действие |
Область применения | Стадия "исполнение": обновление модулей, установка параметров периода выполнения, планирование задач, выполнение установки компонентов модулей |
Метод оценки | Моделируют систему онлайн и проверяют выполнение показателями проектных требований к системе, например, время вычисления контроллера |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры проекта APC-O |
Таблица 29 - Анализ и изучение системы управления
|
|
Название | Анализ и изучение системы управления |
ID |
|
Описание | Тщательное изучение системы управления перед вводом в действие |
Область применения | Стадия "исполнение": выполнение установки компонентов модуля |
Метод оценки | Проверяют соответствие системы требованиям к разработке |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры проекта APC-O |
Таблица 30 - Обучение и подтверждение подготовленности пользователей
|
|
Название | Обучение и подтверждение подготовленности пользователей |
ID |
|
Описание | Обучение пользователей перед вводом системы в действие |
Область применения | Стадия "исполнение": исполнительное руководство, обновление модулей, установка параметров периода выполнения |
Метод оценки | Проверяют подготовленность пользователей и их способность правильно применять систему усовершенствованного управления |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-технологи и операторы процесса |
Таблица 31 - Разработка плана действий в аварийной ситуации
|
|
Название | Разработка плана действий в аварийной ситуации |
ID |
|
Описание | Разработка плана действий в аварийной ситуации |
Область применения | Стадия "исполнение": набор результатов и набор сигналов на выходе |
Метод оценки | Проверяют правильность разработанного плана действий в аварийной ситуации и включение в него всех производственных условий |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-технологи, инженеры-прикладники проекта APC-O |
Таблица 32 - Спецификация определения фактической информации
|
|
Название | Спецификация определения фактической информации |
ID |
|
Описание | Валидация информации о взаимодействии |
Область применения | Стадия "исполнение" |
Метод оценки | Проверяют соответствие определения информации о взаимодействии техническим требованиям. Спецификация может представлять собой стандартные технические условия или спецификации пользователя |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-прикладники проекта APC-O, инженеры-технологи |
Таблица 33 - Валидность данных
|
|
Название | Валидность данных |
ID |
|
Описание | Верификация данных |
Область применения | Стадия "исполнение": Установка параметров периода выполнения, набор результатов и сигналов на выходе, отслеживание и анализ показателей работы |
Метод оценки | Проверяют соответствие входных данных технологическому процессу |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-прикладники проекта APC-O |
Таблица 34 - Анализ возмущений
|
|
Название | Анализ возмущений |
ID |
|
Описание | Возмущение должен оценить и подтвердить пользователь |
Область применения | Стадия "исполнение": исполнение установки компонентов модуля |
Метод оценки | Проверяют проведение пользователем анализа и подтверждения возмущения в процессе реализации, и разработку соответствующего плана действий в аварийной ситуации |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-прикладники проекта APC-O |
Таблица 35 - Общий (централизованный) контроль и оповещение о состоянии контрольной точки
|
|
Название | Общий (централизованный) контроль и оповещение о состоянии контрольной точки |
ID |
|
Описание | Общий (централизованный) контроль и оповещение о состоянии контрольной точки проводят с целью снижения эксплуатационных расходов |
Область применения | Стадия "исполнение": исполнение установки компонентов модуля |
Метод оценки | Проверяют надлежащее функционирование системы мониторинга и систем предупреждения (сигнализации) |
Результат оценки | Да: пройдено. Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-технологи |
Таблица 36 - Скорость функционирования APC-O-системы
|
|
Название | Скорость функционирования (прогона) APC-O-системы (ART) |
ID |
|
Описание | Верификация использования системы |
Область применения | Стадия "исполнение": отслеживание и анализ характеристик |
Расчетная формула | ARR = ART/PT
ARR: скорость функционирования (прогона) APC-O-системы
ART: время прогона APC-O-системы
РТ: время выполнения операции |
Единица измерения | % |
Диапазон | 0~100 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Инженеры-прикладники проекта APC-O, менеджеры технологического процесса |
Таблица 37 - Стандартное отклонение управляемой переменной
|
|
Название | Стандартное отклонение управляемой переменной (SDCV) |
ID |
|
Описание | Действия управления со стороны системы на управляемую переменную |
Область применения | Стадия "исполнение": отслеживание и анализ характеристик |
Расчетная формула | SDCV = среднеквадратическое отклонение (CV)
CV: управляемая переменная |
Единица измерения | % |
Диапазон | >0 |
Тренд | Чем ниже данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Инженеры-прикладники проекта APC-O, операторы процесса |
5.9 Контрольные точки на стадии "техническая поддержка"
Таблица 38 содержит описание чеклиста на стадии "техническая поддержка".
Таблицы 39-42 содержат описание показателей на стадии "техническая поддержка".
Таблица 38 - Чеклист на стадии "техническая поддержка"
|
|
|
|
|
Номер | Контрольная точка | Название | ID | Результат оценки |
1 | Сбор и хранение данных | Полнота системных данных |
|
|
2 | Оценка показателей работы | Подтверждение наличия проблемы |
|
|
3 | Определение типа улучшения (усовершенствования) | Верификация решения |
|
|
|
| Повышение ARR |
|
|
|
| Повышение стабильной скорости (ISR) |
|
|
Таблица 39 - Полнота системных данных
|
|
Название | Полнота системных данных |
ID |
|
Описание | Верификация полноты системных данных |
Область применения | Стадия "техническая поддержка": сбор и хранение данных |
Метод оценки | Проверяют полноту соответствующих системных данных, таких как спецификация требований, детальная конструкция |
Результат оценки | Да: пройдено; Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Инженеры-прикладники проекта APC-O |
Таблица 40 - Подтверждение проблемы
|
|
Название | Подтверждение проблемы |
ID |
|
Описание | Подтверждение наличия нерешенной проблемы |
Область применения | Стадия "техническая поддержка": оценка характеристик |
Метод оценки | Проверяют возможность системы решить возникшую проблему |
Результат оценки | Да: пройдено; Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Менеджеры процесса, менеджеры проекта APC-O |
Таблица 41 - Верификация решений
|
|
Название | Верификация решений |
ID |
|
Описание | Верификация решений |
Область применения | Стадия "техническая поддержка": идентификация типа улучшения |
Метод оценки | Обеспечивают решение целевых проблем |
Результат оценки | Да: пройдено; Нет: не пройдено, требует модификации |
Целевая аудитория | Менеджер проекта APC-O |
Таблица 42 - Повышение ARR
|
|
Название | Повышение ARR |
ID |
|
Описание | Повышение ARR на стадии "техническая поддержка" |
Область применения | Стадия "техническая поддержка": идентификация типа улучшения |
Расчетная формула | IARR = (ARRAC - ARRBC)/ARRBC
ARRAC: ARR после ввода в действие
ARRBC: ARR до ввода в действие |
Единица измерения | % |
Диапазон | 0-100 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры технологического процесса |
6 Валидация
Таблицы 43-51 содержат описание показателей валидации.
Таблица 43 - Повышение ARR
|
|
Название | Повышение ARR |
ID |
|
Описание | Повышение ARR на стадии "техническая поддержка" |
Область применения | Стадия "исполнение" |
Расчетная формула | IARR = (ARRAC - ARRBC)/ARRBC
ARRAC: ARR после ввода в действие
ARRBC: ARR до ввода в действие |
Единица измерения | % |
Диапазон | 0-100 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры технологического процесса |
Таблица 44 - Повышение стабильной скорости
|
|
Название | Повышение стабильной скорости (ISR) |
ID |
|
Описание | Повышение стабильной скорости на стадии "техническая поддержка" |
Область применения | Стадии "техническая поддержка" |
Расчетная формула | ISR = (SRAC - SRBC)/SRBC
SRAC: Стабильная скорость после ввода в действие
SRBC: Стабильная скорость до ввода в действие |
Единица измерения | % |
Диапазон | >0 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры технологического процесса |
Таблица 45 - Повышение коэффициента способности устройства к обработке данных
|
|
Название | Повышение коэффициента способности устройства к обработке данных (IDPC) |
ID |
|
Описание | Повышение коэффициента способности устройства к обработке данных |
Область применения | Стадия "техническая поддержка" |
Расчетная формула | IDPC = (MPCAC - MPCBC)/MPCBC
IDPC: Повышение производительности устройства (способности к обработке данных)
PCAC: Способность к обработке данных после ввода в действие
PCBC: Способность к обработке данных до ввода в действие |
Единица измерения | % |
Диапазон | >0 |
Тренд | Чем выше (показатель), тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры технологического процесса |
Таблица 46 - Повышение скорости воспроизводимости основного продукта
|
|
Название | Повышение скорости воспроизводимости основного продукта (IRRKP) |
ID |
|
Описание | Повышение скорости воспроизводимости основного продукта |
Область применения | Стадия "исполнение" |
Расчетная формула | IRRKP = (RRKPAC - RRKPBC)/RRKPBC
RRKPAC: скорость воспроизводимости основного продукта после ввода в действие
RRKPBC: скорость воспроизводимости основного продукта до ввода в действие |
Единица измерения | % |
Диапазон | >0 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры технологического процесса |
Таблица 47 - Уменьшение (относительного) энергопотребления (на единицу продукции)
|
|
Название | Уменьшение энергопотребления на единицу продукции (IECPU) |
ID |
|
Описание | Уменьшение энергопотребления на единицу продукции |
Область применения | Стадия "исполнение" |
Расчетная формула | IECPU = (ECPUBC - ECPUAC)/ECPUBC
IECPU: Уменьшение энергопотребления на единицу продукции
ECPUAC: Энергопотребление на единицу продукции после ввода в действие
ECPUBC: Энергопотребление на единицу продукции до ввода в действие |
Единица измерения | % |
Диапазон | >0 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры технологического процесса |
Таблица 48 - Уменьшение (относительного) расхода материалов (на единицу продукции)
|
|
Название | Уменьшение расхода материалов на единицу продукции (IMCPU) |
ID |
|
Описание | Уменьшение расхода материалов на единицу продукции |
Область применения | Стадия "исполнение" |
Расчетная формула | IMCPU = (MCPUBC - MCPUAC)/MCPUBC
IMCPU: Уменьшение расхода материалов на единицу продукции
MCPUAC: Расход материалов на единицу продукции после ввода в действие
MCPUBC: Расход материалов на единицу продукции до ввода в действие |
Единица измерения | % |
Диапазон | >0 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры технологического процесса |
Таблица 49 - Фактический доход на инвестицию
|
|
Название | Фактический доход на инвестицию (AROI) |
ID |
|
Описание | Фактическая ежегодная прибыль от инвестиций в APC-O-систему (AAPIS)/стоимость инвестиции в APC-O-систему (CIS) |
Область применения | Стадия "исполнение" |
Расчетная формула | AROI=AAPIS/CIS |
Единица измерения | % |
Диапазон | >0 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры технологического процесса |
Таблица 50 - Выход продукции
|
|
Название | Выход продукции (PY) |
ID |
|
Описание | Производство продукции (РР)/использование сырья (RMU) |
Область применения | Стадия "исполнение" |
Расчетная формула | PY = PP/RMU |
Единица измерения | % |
Диапазон | >0 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры технологического процесса |
Таблица 51 - Улучшение защиты окружающей среды
|
|
Название | Улучшение защиты окружающей среды (IEP) |
ID |
|
Описание | Выбросы в окружающую среду до ввода в действие (PEBC) - Выбросы в окружающую среду после ввода в действие (PEAC)/PEBC |
Область применения | Стадия "исполнение" |
Расчетная формула | IEP = (PEBC - PEAC)/PEBC |
Единица измерения | % |
Диапазон | >0 |
Тренд | Чем выше данный показатель, тем лучше |
Целевая аудитория | Менеджеры технологического процесса |
Библиография
|
|
[1] | ISO 15745-1, Industrial automation systems and integration. Open systems application integration framework. Part 1: Generic reference description (Системы промышленной автоматизации и интеграция. Прикладная среда интегрирования открытых систем. Часть 1. Общее эталонное описание) |
[2] | ISO 22400-1, Automation systems and integration. Key performance indicators (KPIs) for manufacturing operations management. Part 1: Overview, concepts and terminology (Системы промышленной автоматизации и интеграция. Ключевые показатели производительности (KPIs) для управления производственными операциями. Часть 1. Общие положения, понятия и терминология) |
[3] | ISO 22400-2, Automation systems and integration. Key performance indicators (KPIs) for manufacturing operations management. Part 2: Definitions and descriptions (Системы промышленной автоматизации и интеграция. Ключевые технико-экономические показатели (KPIs) для управления производственными операциями. Часть 2. Определения и описания) |
[4] | IEC 61131-1, Programmable controllers. Part 1: General information (Контроллеры программируемые. Часть 1. Общие сведения) |
[5] | IEC 61499-1, Function blocks. Part 1: Architecture (Блоки функциональные для систем измерения и управления в производственных процессах. Часть 1. Архитектура) |
[6] | IEC 62264-1, Enterprise-control system integration. Part 1: Models and terminology (Интеграция систем управления предприятием. Часть 1. Модели и терминология) |
[7] | IEC 62264-3, Enterprise-control system integration. Part 3: Activity models of manufacturing operations management (Интеграция систем управления предприятием. Часть 3. Рабочая модель управления технологическими операциями) |
[8] | Advanced Control and Information Systems Handbook 2005. Hydrocarbon Processing, November 2005 |
[9] | Liptak B.G., ed. Instrument Engineer’s Handbook. CRC Press, Fourth Edition, 2006 |
[10] | S. Joe Qin, Thomas A. Badgwell. An overview of nonlinear model predictive control applications. Nonlinear model predictive control 26, pp.369-392, 2000 |
[11] | S. Joe Qin, Thomas A. Badgwell. A survey of industrial model predictive control technology. Control Eng. Pract. 11, pp.733-764, 2003 |
|
|
|
УДК 658.52.011.56 | ОКС 25.040.40 | IDT |
| ||
Ключевые слова: системы промышленной автоматизации и интеграция, управление технологическими процессами, верификация, валидация, производственные системы, усовершенствованное управление и оптимизация технологических процессов (APC-O) | ||
