Начинается...

«Техэксперт»: SMART-стандарты – основа для создания цифровых двойников

«Техэксперт»: SMART-стандарты – основа для создания цифровых двойников

Четвертая промышленная революция в России продолжается, несмотря на санкционное давление, – и продолжают развиваться присущие Индустрии 4.0 технологии. Эксперты Консорциума «Кодекс» предлагают свой взгляд на цифровые двойники и рассказывают, как существующие и перспективные решения на цифровой платформе «Техэксперт» способны помочь в их создании и применении.

Между показателями и показаниями

Если обратиться к национальным стандартам, прямо или косвенно регламентирующим применение цифровых двойников, откроется типичная для любой системы стандартизации картина: все они трактуют термин «цифровой двойник» по-разному. В частности, это относится к первому в мире национальному стандарту на цифровые двойники изделий ГОСТ Р 57700.37-2021, действующему с 1 января 2022 года, и более раннему ГОСТ Р 57700.21-2020 «Компьютерное моделирование в процессах разработки, производства и обеспечения эксплуатации изделий. Термины и определения». В документах, где речь идет о цифровых двойниках другого типа – не изделий, а производства, зданий и сооружений, городской инфраструктуры и т. д. – определения разнятся еще сильнее.

Но у всех трактовок цифрового двойника есть объединяющий признак: они подчеркивают, что цифровой двойник отражает объект не в статике, а в динамике. В грубом приближении можно сказать, что цифровой двойник – это динамическая разновидность информационной модели (такую трактовку подтверждают документы, посвященные информационным моделям зданий на стадии эксплуатации, например, СП 480.1325800.2020). Обычно подразумевается, что динамику цифровому двойнику обеспечивает т. н. цифровая тень – совокупность показаний с датчиков (физических, размещенных на объекте, или виртуальных, передающих данные с цифрового полигона), цифровой слепок объекта, существующего в реальной или симулированной физической среде.

В профессиональном сообществе существует дискуссия об объеме необходимых данных в цифровых тенях, но принципиально вопрос об их использовании не стоит: информация о том, «как все есть на самом деле», как объект меняется под воздействием окружающей среды и как воздействует на нее сам, необходима для использования цифрового двойника.

С другой стороны, цифровой двойник обязательно содержит целевые показатели – информацию о том, «как должно быть». Это исходные требования к объекту: нормативные, взятые из внешних документов; функциональные, отражающие цели и задачи, ради которых создается объект; ресурсные, связанные с доступными на рынке материалами и финансовыми ограничениями, и т. д.

Все эти требования должны содержаться в информационной модели, которая является контентным ядром цифрового двойника. Но вводятся они туда вручную или с помощью импорта из разрозненных источников без сохранения связи. Таким образом, контентное ядро цифрового двойника остается зафиксированным на момент введения исходных данных – и может изменяться только вручную.

Совокупность всех исходных требований к объекту можно назвать «нормативным цифровым двойником», «цифровым техническим эталоном», «онтологической моделью изделия» – единого термина пока нет, и он сейчас не важен. Важно другое: для эффективной работы цифрового двойника этот его компонент тоже должен быть динамическим. Аргументация здесь проста: можно теоретически допустить, что за время разработки, возведения и эксплуатации объекта не поменяются функциональные и ресурсные требования, но нормативные требования поменяются гарантированно. Во избежание судебных исков, штрафов и более серьезных последствий изменения нужно учитывать. Конечно, можно вносить их вручную – но в свете цифровой трансформации экономики делать ставку на «ручной труд» высококвалифицированного эксперта не стоит. Хотя бы потому, что возрастание объемов использования цифровых двойников быстро упрется в потолок физических и когнитивных возможностей человека-специалиста.

Консорциум «Кодекс» уже более 30 лет занимается цифровизацией связанных с нормативной и технической документацией бизнес-процессов, и его эксперты солидарны с одним из тезисов Индустрии 4.0: все, что можно доверить машине, нужно доверить машине, а квалифицированного специалиста освободить для более интересных и прорывных задач, требующих творческого синтеза. Для эффективной работы цифровых двойников получение данных из документов – как внешних, так и внутренних – следует автоматизировать. Это позволит, с одной стороны, оперативно и своевременно отслеживать изменения в документах-источниках и избегать нарушений. С другой стороны, проектировщику не придется при любом изменении заново анализировать документы и вносить правки вручную – что повлияет как на коррекцию уже существующих цифровых двойников и связанных с ними объектов, так и на создание новых. Иными словами, цифровые двойники станут доступней – и гораздо больше компаний и проектов смогут себе их позволить.

Роль SMART-стандартов в развитии цифровых двойников

Автоматически добавлять и обновлять в рамках цифрового двойника исходные требования и содержащиеся в них параметры можно только в том случае, если эти требования и параметры переведены с естественного языка на машинопонимаемый. Причем содержаться эти машинопонимаемые требования должны в самом нормативном документе – и с ним у цифрового двойника должна быть налажена связь. Способом обеспечить такую связь может быть, например, классификация требований и параметров, соединяющая различные типы данных.

Для закрытия перечисленных потребностей необходимы цифровые документы нового уровня, содержащие как человеко-, так и машиноориентированные данные. В классификации ИСО/МЭК такие стандарты называются SMART (Standards Machine Applicable, Readable and Transferable) и занимают четвертый, верхний уровень цифровой зрелости стандартов.

Рис. 1. Классификация цифровой зрелости стандартов ИСО/МЭК

Рис. 1. Классификация цифровой зрелости стандартов ИСО/МЭК

Сейчас стандартизаторы всего мира ищут ответ на вопрос, что должны представлять собой SMART-стандарты. В России для этой цели в 2021 году создан Проектный технический комитет «Умные (SMART) стандарты» (ПТК 711), который возглавили Российский институт стандартизации (ФГБУ «РСТ») и АО «Кодекс», головная компания одноименного Консорциума.

Закрепить SMART-стандарты в национальной системе стандартизации очень важно: российским предприятиям это позволит легитимно использовать такие документы как официальный источник информации, проходить с их помощью аудиты и сертификации, а техническим комитетам – создавать новые стандарты уже в SMART-формате. ПТК 711 призван дать толчок новому направлению стандартизации, создать и поддерживать нормативную и методологическую базу для SMART-стандартов – а дальше наступает черед профильных технических комитетов. Со стандартами на цифровые двойники ситуация аналогичная: упомянутый выше ГОСТ Р 57700.37-2021 описывает лишь общие положения создания и разработки цифровых двойников изделий. В тексте стандарта есть уточнение: на его основе «допускается разрабатывать стандарты, устанавливающие требования к цифровым двойникам изделий различных отраслей промышленности с учетом их специфики». Вероятно, техническим комитетам, которые возьмутся за собственную разработку SMART-стандартов, следует скоординировать ее с разработкой стандартов на цифровые двойники и другие системы, являющиеся потребителями машинопонимаемых данных. Координация позволит лучше понять, какие именно данные следует добавить в каждый конкретный стандарт.

Многослойный документ в единой цифровой среде

Работая над нормативным и методологическим обеспечением базы SMART-стандартов в рамках ПТК 711, эксперты Консорциума «Кодекс» параллельно развивают технологическую базу для создания и применения таких документов на цифровой платформе «Техэксперт». Причем развивают уже много лет: задолго до появления самого термина «SMART-стандарт» документ в профессиональных справочных системах (ПСС) «Кодекс» и «Техэксперт» представлял собой не единичный файл, а контейнер с самыми разными слоями данных. Часть этих слоев является просто вложениями в различных форматах, на других, машиноинтерпретируемых слоях базируются «умные» сервисы систем: интеллектуальный и атрибутный поиск, контроль статуса документа, сравнение редакций, система перекрестных гиперссылок и т. д.

Для пользователей популярной в сфере нефти и газа ПСС «Техэксперт: Нефтегазовый комплекс» и систем для функциональных служб многослойность документов – не новость. Они знают: если открыть любой документ в ПСС «Кодекс» или «Техэксперт», то кроме текста с проставленными гиперссылками, который пользователь видит сразу, доступны еще несколько вкладок: «Скан-копия», где можно ознакомиться с оригиналом документа, «История документа», где можно найти его «предшественников», «Редакции», где отражены все изменения в тексте документа, сервисы «Ссылается на» и «На него ссылаются», термины и т. д. И хотя по формальным признакам нынешний уровень цифровой зрелости документов в ПСС «Кодекс»/«Техэксперт» находится между 2 и 3, активные пользователи систем уже готовы к переходу на 3 и даже 4 уровень, то есть к SMART-стандартам.

Рис. 2. Многослойный документ в ПСС «Кодекс»/«Техэксперт»

Рис. 2. Многослойный документ в ПСС «Кодекс»/«Техэксперт»

Кроме машиноинтерпретируемого контента и программных средств его обработки большую роль в построении «умных» сервисов играет единая цифровая среда всех документов ПСС. Каждому предприятию также важно объединить в одном пространстве внешние и внутренние нормативные и технические документы – поскольку первые являются базой для вторых. Для этой цели Консорциум «Кодекс» создал Систему управления нормативной и технической документацией (СУ НТД) «Техэксперт» – различные ее компоненты, в первую очередь подсистема «Банк документов», внедрены у многих нефтегазовых компаний России. СУ НТД не только позволяет связать внутренние документы с внешними с помощью гиперссылок, но и дает удобные инструменты для работы с документами предприятия на каждом этапе их жизненного цикла. Это позволяет повысить качество самих документов и связанных с ними бизнес-процессов, обеспечить слаженность работы над документами и ускорить их прохождение по всем этапам.

Но есть у СУ НТД «Техэксперт» и еще одна функция, которая делает внедрение системы (или хотя бы отдельных ее подсистем) необходимым шагом на пути развития SMART-стандартов. СУ НТД позволяет поддерживать внутренние документы на одном технологическом уровне с внешними, создавать документы в виде контейнера данных. И если в таком контейнере есть не только скан-копия оригинала, но и полнотекстовый слой со специализированной разметкой тегами, то документ подходит для дальнейшей работы с требованиями. Переход от управления документами к управлению содержащимися в них требованиями необходим для повышения цифровой зрелости стандартов до 3 и последующих уровней.

Фокус на требовании

В самой работе с требованиями ничего инновационного нет: руководствуясь тем или иным документом в своей профессиональной деятельности, де-факто мы выполняем отдельные его требования – зачастую лишь пять-шесть из сотни, только те, что относятся к нашим непосредственным обязанностям. Выделение нужных требований из массива документов – это естественный рабочий процесс, который для повышения эффективности требует удобных инструментов. В ответ на многочисленные запросы клиентов Консорциум «Кодекс» несколько лет назад занялся разработкой программных решений для управления требованиями.

Однако практика показала, что психологически естественный переход от работы с документами к работе с отдельными требованиями требует серьезной трансформации бизнес-процессов, сфокусированных на документе. Так появилась концепция целой линейки продуктов для работы с требованиями, рассчитанных на разный уровень вовлечения и подготовки пользователей: от готовых реестров нормативных требований до полноценных систем управления требованиями.

Реестры нормативных требований (РНТ) позволяют получить все нормативные требования федерального уровня из какой-либо области в едином окне. Такие реестры составляются из документов, доступных в ПСС, и поддерживаются в актуальном состоянии силами экспертов Консорциума «Кодекс». Пользователи получат возможность работать с РНТ в продуктах линейки «Техэксперт SMART». Кроме просмотра текстов требований в реестрах будет доступен интеллектуальный и атрибутный поиск, в том числе по кодам отраслевых классификаторов, сортировка, сохранение в пользовательские папки, история изменений требования, а также контроль актуальности. Со временем пользователи РНТ смогут воспользоваться всеми сервисами из профессиональных справочных систем «Кодекс» и «Техэксперт», которые сейчас применяются только к целым документам.

Рис. 3. Продукт «Техэксперт SMART: Проектирование» с первым РНТ

Рис. 3. Продукт «Техэксперт SMART: Проектирование» с первым РНТ

Первый РНТ пользователи увидят в деле уже этой осенью – это реестр, содержащий требования Технического регламента о безопасности зданий и сооружений, доступный в рамках продукта «Техэксперт SMART: Проектирование». Все требования реестра снабжены кодами Классификатора строительной информации (КСИ), что облегчает поиск и навигацию. Документы, из которых были выделены требования, получат в рамках системы дополнительный слой – вкладку «Требования». Такие документы в полной мере можно считать достигшими 3 уровня цифровой зрелости по классификации ИСО/МЭК.

Дальнейшее движение к четвертому уровню обеспечивает уже Система управления требованиями (СУТр) «Техэксперт». Она позволяет не только собирать все необходимые требования из внешних и внутренних документов в едином окне, но и полноценно управлять ими. В СУТр можно составлять из требований как «плоские» реестры, так и полные конфигурации изделий с иерархией любой степени разветвленности, классифицировать и атрибутировать требования, устанавливать между требованиями взаимозависимости (трассировка), создавать новые ревизии (редакции), обсуждать и утверждать требования, снабжать каждое требование вложениями (чертежи, 3D-модели, программный код). Иными словами, в рамках СУТр «Техэксперт» каждое требование превращается в отдельный маленький документ и наравне с классическими функциями по управлению требованиями получает те же сервисы, что есть у документов в ПСС и СУ НТД. Существуют и уникальные возможности: разные виды зависимостей между требованиями и аналитика на их основе, возможность прикрепить требования к разным частям 3D-модели для облегчения навигации, снабжение требований формализованными параметрами и дальнейший экспорт требований во внешнее ПО – как в человеко-, так и в машиночитаемом виде. Документ в формате отдельных требований, которые одновременно сохраняют связь с источником и получают дополнительные, в том числе машинопонимаемые слои, вплотную приближается к тому, чтобы называться SMART-стандартом.

Взгляд в будущее

Кажется, на цифровой платформе «Техэксперт» есть все инструменты для создания SMART-стандартов, документов четвертого уровня цифровой зрелости: от постоянно актуализируемой нормативной базы в ПСС до инструментов тонкой настройки в СУТр. Это правда: работать над созданием новых или переводом уже имеющихся документов в SMART-формат стандартизаторы могут уже сейчас – тем более дело это в любом случае трудоемкое, как создание любого качественного интеллектуального продукта.

Однако пока распространение и использование SMART-стандартов может носить только локальный характер – из-за того, что представляет собой параметризация требований. Как говорилось в начале статьи, самый очевидный способ сделать параметры машинопонимаемыми – присвоить их названиям, возможных диапазонам, единицам измерений и предустановленным значениям коды того или иного классификатора. Причем храниться эти коды должны централизованно в НСИ/PDM/MDM-системе (платформа «Техэксперт» располагает собственной Системой управления нормативно-справочной информацией).

Под задачу параметризации можно создать новый классификатор с нуля, использовать уже имеющийся на предприятии или взять более универсальный классификатор, содержащий параметры продукции и их значения. На возможность закодировать параметр выбор классификатора не влияет – он влияет на дешифровку: когда вы кодируете требование с помощью классификатора и отправляете в стороннее ПО, у принимающей системы должен быть не только доступ к кодам классификатора, но и инструкции по их обработке.

Обеспечить и то, и другое тем сложнее, чем шире охват: возможно на уровне отдела или небольшого предприятия при условии общего доступа к НСИ-системе, сложно в рамках холдинга и невозможно в пределах отдельной отрасли и тем более всей экономики. Для реализации такого рода обмена нужен классификатор, сравнимый по охвату с европейским ECLASS, а по степени проработки – со Словарем общих данных МЭК (IEC CDD). Общепризнанных классификаторов такого масштаба в России нет – ни на отраслевом, ни на глобальном уровне.

Прямо сейчас параллельно с развитием имеющихся программных инструментов и созданием архитектуры для будущих SMART-стандартов, Консорциум «Кодекс» планирует проведение исследований, формирование методологии и создание пилота глобального классификатора продукции, ее свойств и характеристик. Это большая работа, требующая участия экспертов из всех заинтересованных отраслей, поскольку именно им в дальнейшем предстоит использовать SMART-стандарты – для работы с цифровыми двойниками и других высокотехнологичных задач.

Узнать подробнее о возможностях цифровой платформы «Техэксперт», задать вопрос о SMART-стандартах и записаться на демонстрацию любого продукта Консорциума «Кодекс» можно:

  • по электронной почте spp@kodeks.ru
  • или телефону 8-800-505-78-25
197376, Санкт-Петербург, 
Инструментальная ул., д. 3
☎ 8 800 555-90-25
spp@kodeks.ru
www.kodeks.ru
www.cntd.ru

Читайте также:

ВЫПУСК 3/2022



Читать онлайн