Приложение А (справочное). Отображение ЕРЕ-данных

Приложение А
(справочное)

Отображение ЕРЕ-данных

А.1 Модели данных уровней 1 и 2

А.1.1 Общие сведения

Огромный объем фактических данных формируется, обрабатывается и участвует в обмене с уровнем 2 (а также на самом этом уровне), однако лишь небольшая часть этих данных передается на уровень 3, и совсем небольшая часть обычно передается дальше, на уровень 4.

Данные, сформированные, обрабатываемые и обмениваемые на уровне 2, как ожидается, могут представляться в самых разнообразных форматах. Эти данные представляют собой огромный массив информации с высокой степенью детализации и точностью, которые можно использовать с помощью ИСО 20140-3 для оценки воздействия производственной системы на окружающую среду. Проблема с использованием подобного массива данных состоит в наличии большого разнообразия форматов представления фактических данных, доступных на уровнях 1 и 2 (при отсутствии международного стандарта на модели энергетических данных).

Такие консорциумы, организации и системы, как Ассоциация изготовителей устройств для открытых систем (ODVA), система последовательной передачи данных в режиме реального времени (SERCOS) и IP разработали стандарты на модели энергетических данных, которые также можно использовать для обмена данными между различными видами работ на уровнях 1, 2 и 3 (а также между этими уровнями). Наличие этих стандартов открывает возможности для ИСО 20140-3 использовать его для ЕРЕ-данных, содержащихся в моделях энергетических данных, которые формируются на уровне 2 или объединяются с данными, получаемыми на уровне 2. Эти модели энергетических данных можно передавать и делать доступными для дальнейшей обработки на уровне 3, поэтому в рамках настоящего стандарта приводится описание моделей энергетических данных уровней 1 и 2 для различных вариантов ввода процессов распределения и агрегации согласно ИСО 20140-3. Рассмотрение процессов формирования и использования моделей энергетических данных на уровне 1 или 2 выходит за рамки настоящего стандарта.

Путем использования стандартизированных моделей энергетических данных для работ на уровнях 1 и 2, а также для обмена данными с уровнем 3, такими фактическими энергетическими данными, как, например, рабочий режим или коэффициент загрузки производственного оборудования, можно обмениваться с повышенной скоростью. Кроме того, такими фактическими энергетическими данными, как, например, результаты измерений энергопотребления и контекстная информация относительно рабочих режимов, можно обмениваться с большим числом устройств, работающих на уровнях 1 и 2, что обеспечивает безопасное управление энергопотреблением устройств, работающих на уровне 2 (с определенной независимостью от контроллера уровня 3).

А.1.2 Модели энергетических данных

Производственное предприятие может использовать различную контрольно-измерительную аппаратуру для точного коммерческого учета потребления энергии из энергораспределительной сети, однако издержки ограничивают использование этой аппаратуры для измерения энергопотребления в отдельных рабочих операциях.

На уровне 2 существует множество устройств, измеряющих и использующих фактические энергетические данные, например, результаты измерений напряжения и тока, но не способные далее передавать эти данные, поскольку их предоставление не является основной функцией этих устройств.

Использование стандартизированных объектов энергетических данных для их передачи между различными устройствами (и в них самих) и различными видами работ на уровнях 1, 2 и 3 предназначены для экономически эффективного восполнения тех недостающих данных в части энергопотребления, где в настоящее время ощущается отсутствие или недостаток соответствующей информации. Модели энергетических данных, которыми обмениваются устройства автоматизации, обеспечивают предоставление полной и детализированной информации, связанной с энергетикой, что дает возможность более легкой поддержки основных режимов использования энергии (например, режима ожидания). Более полная картина в части энергопотребления будет давать ценную информацию о характере энергопотребления производственного оборудования, рабочих единиц, рабочих областей, что позволит пользователям принимать решения относительно снижения энергопотребления и затрат.

Объекты энергетических данных предназначены:

- для передачи данных, связанных с управлением производством и с устройствами ввода/вывода;

- передачи другой контекстной информации, которая связана с контролируемой системой (например, конфигурационных и диагностических параметров).

Рисунок А.1 иллюстрирует использование различных устройств, в которых применяют стандартизованные модели энергетических данных для обмена данными на уровнях 1 и 2 и между этими уровнями, а также для предоставления детализированной информации, связанной с энергетикой.

Устройство контроля потребляемой мощности способно выполнять точные измерения энергопотребления рабочей единицы. Модели энергетических данных, передаваемых с использованием реле перегрузки двигателя, могут предоставлять данные о его энергоэффективности. На основе информации, содержащейся в модели энергетических данных, поступающих с реле двигателя, любая сущность, понимающая эту модель, сможет рассчитать мощность, потребляемую двигателем.

Контроллер может предоставлять данные об энергопотреблении и контекстную информацию относительно контролируемого им устройства. Контроллер может отправлять модели энергетических данных либо по запросу, либо при каждом изменении рабочего режима этого устройства, либо о намерении изменения этого режима (например, при инициализации режима запуска).

Энергетические устройства могут передавать данные об энергопотреблении к источнику энергии, который в свою очередь может в дальнейшем предоставлять данные об индивидуальном или суммарном энергопотреблении. Программные приложения позволяют объединять модели энергетических данных и выполнять сложные функции по предоставлению данных об энергоэффективности группы устройств. Энергетические мощности, потребляемые оборудованием, которое не может обмениваться какими-либо моделями энергетических данных, могут рассчитываться с помощью простых арифметических операций. Программные приложения способны объединять также данные и не для электрической энергии.

Рисунок А.1 - Примеры использования объектов энергетических данных

Примечание - Рисунок А.1 приведен в измененном виде, оригинальное изображение приведено в публикации "Технология ODVA. Краткий обзор". В этой публикации также представлены определения таких терминов, как "измеренная энергия", "вырабатываемая энергия", "распределение энергии", "суммарная энергия" и "фиксированная энергия".

Следующая контекстная информация может отображаться в моделях энергетических данных на уровнях 1, 2 и 3, а также между этими уровнями:

- тип энергии/ресурсов;

- функциональные возможности энергетического объекта;

- точность определения энергии;

- состояние данных;

- одометр (счетчик) потребленной энергии;

- одометр (счетчик) выработанной энергии;

- идентификатор энергии;

- состояние учета энергопотребления.

В приложении G содержится более подробная информация относительно семантики атрибутов модели энергетических данных, обычно встречающихся в стандартах консорциумов.

Стандартизированные объекты энергетических данных позволяют автоматизированной системе связывать фактические энергетические данные с контекстной информацией относительно производственных операций и оборудования, регистрировать архивные данные, анализировать и представлять информацию о потоках данных, сопоставлять источники данных в пределах предприятия и проводить мониторинг и оптимизацию энергопотребления. На уровне 3 можно использовать для процессов распределения и агрегации, описанных в моделях энергетических данных ИСО 20140-3 и передаваемых с уровня 2, на котором содержатся фактические энергетические данные и информация с высокой степенью детализации, связанная с энергетикой. Уровень 3 также можно использовать для процессов распределения и агрегации (в соответствии с ИСО 20140-3) фактических энергетических данных с низким уровнем детализации и точности, содержащихся в информационных моделях и описанных в МЭК 62264, например, реакция на запросы по управлению производственными процессами (см. рисунок А.8).

Стандартизированные энергетические объекты могут обеспечивать средства для агрегации энергетической информации на различных уровнях в функциональной или ролевой иерархии производственного предприятия, или же их можно использовать для представления фактических энергетических данных в согласованном формате и контенте на всех уровнях.

А.2 Уровни 3 и 4 информационных моделей МЭК 62264

А.2.1 Общие сведения

В МЭК 62264 определены две группы моделей с использованием методологии обозначений на унифицированном языке моделирования (UML), которая описана в ИСО/МЭК 19501, т.е.:

- общие объектные модели;

- информационные модели управления операциями.

Общие объектные модели используют при обмене информацией, которая связана с персоналом, оборудованием, материальными активами и материалами, а также в информационных моделях управления операциями. Краткие сведения об этих моделях приведены в приложении В.

Информационные модели управления операциями используют для представления информации, обмениваемой между областями управления операциями или между различными видами деятельности.

Фактические данные можно отображать при соответствующей обработке данных и их агрегации (в модели функционирования производства, приведенной на рисунке А.2).

Примечание - Источник: МЭК 62264-1.

Рисунок А.2 - Модель функционирования производства (МЭК 62264-1)

Модель управления производственными операциями, установленная в МЭК 62264-3, распространяется на более детальную функциональную модель производственных операций, показанных на рисунке А.3. Четыре элемента информации (определение продукции, производственные возможности, производственный план-график и производственные характеристики) соответствуют передаваемой информации, описанной в МЭК 62264-1. Функции производства на уровнях 1, 2, показанные в виде овала, представляют собой функции измерения и контроля на уровнях 1 и 2, которые поставляют фактические данные. Остальные овалы (с непрерывными контурами) относятся к производственным операциям.

Рисунок A.3 - Функциональная модель управления производственными операциями (МЭК 62264-3)

Реакции (отклики) на операции, передаваемые в блок (функцию) управления исполнением производства, определены в МЭК 62264-3 как информация, получаемая с уровня 2 в виде отклика на команды, что обычно соответствует завершающему состоянию элементов рабочих заказов.

Примечание - Подобный информационный обмен соответствует интерфейсу типа "рецептура - оборудование", который описан в МЭК 61512-1.

Более подробное представление об интерфейсе функциональной модели сбора производственных данных приведено на рисунке А.4, где показан тип информации, которой обмениваются в рамках работ по управлению производственными операциями.

Рисунок А.4 - Интерфейсы функциональной модели сбора производственных данных (МЭК 62264-3)

А.2.2 Модели общего объекта

В МЭК 62264 следующим образом определены два типа объектов, связанных с ресурсами производственной системы.

Категория (класс) ресурсов включает в себя:

- классы персонала (например, технический специалист по сварке);

- классы оборудования (например, сварочный цех);

- классы физических активов (например, модель сварочного аппарата от производителя);

- классы материалов (например, сварочные электроды).

Ресурсы включают в себя:

- физические лица (например, мистер Джозеф Брайант);

- оборудование (например, производственный модуль N 001 для ХХХ-изделия);

- физический актив (например, специальный сварочный аппарат с серийным номером N АВС123);

- партия материала (например, сварочных электродов, приобретенных 29 сентября).

Функциональные возможности и характеристики являются свойствами ресурсов и классов ресурсов.

Пример - Примером свойства класса физического актива может служить энергопотребление конкретной модели станка.

Пример - Примером свойства физического актива может служить напряжение источника питания, который подсоединяется к конкретному станку.

А.2.3 Информационные модели управления производством

В МЭК 62264 определены следующие информационные объектные модели для управления производством:

- модель производственного сегмента, которая описывает все имеющиеся в наличии функции;

- модель определения операций, которая описывает способ выполнения этих операций;

- модель производственного планирования, которая описывает то, что необходимо сделать и использовать;

- модель производственной деятельности, которая описывает, что было сделано и использовано;

- модель производственных возможностей, которая описывает доступные производственные возможности.

Информационные модели управления производством можно применять к следующим категориям управления операциями:

- производственные операции;

- операции по техническому обслуживанию и ремонту;

- операции по контролю качества;

- операции с производственными ресурсами (хранение и транспортирование) материальных запасов.

Хотя производственные операции обычно оказывают наиболее значительное воздействие на окружающую среду, однако и другие операции могут вызывать подобные воздействия, поскольку они:

- потребляют энергию;

- могут использовать вредные вещества.

Рисунок А.5 иллюстрирует модели управления производством для всех четырех упомянутых выше категорий управления.

Рисунок А.5 - Информационная модель операций для управления производством (МЭК 62264-3)

А.2.4 ЕРЕ-данные в информационных объектных моделях управления производством

А.2.4.1 Релевантные данные модели производственного сегмента

А.2.4.1.1 Модель производственного сегмента

Производственные сегменты - это наименьшие элементы производственной деятельности, которые еще можно различить в бизнес-процессах. Они также являются логической группировкой кадровых ресурсов, оборудования, физических активов и материалов, необходимых на этапе производства.

Модель производственного сегмента приведена на рисунке А.6.

Производственные сегменты не зависят от какого-либо конкретного продукта или производственного задания.

Наиболее значимые данные о воздействии на состояние окружающей среды в производственном сегменте содержатся в следующих информационных моделях:

- спецификации на классы сегментов физических активов;

- зависимости производственного сегмента.

А.2.4.1.2 Релевантные данные спецификации на классы сегментов физических активов

В спецификации на классы сегментов физических активов определен класс физических активов, который необходим для производственного сегмента.

Спецификацию на классы сегментов физических активов можно получить из перечней характеристик продукции, например, стандартизированных в базе данных МЭК 61360 (в словаре МЭК).

Рисунок А.6 - Модель производственного сегмента (МЭК 62264-2)

Можно привести следующие примеры данных об оценке экологической эффективности, которые могут быть включены в спецификацию на классы сегментов физических активов: основные характеристики, связанные с энергопотреблением:

- номинальное входное напряжение питания;

- номинальное энергопотребление;

- режимы использования энергии;

- мощность, потребляемая в каждом из режимов использования энергии;

- нормативы синхронизации, связанные с режимами использования энергии;

- зависимость энергопотребления от условий эксплуатации;

данные об энергии, используемой для получения физического актива и отбираемой в процессе:

- производства элементов физического актива перед установкой;

- транспортирования элементов физического актива;

- сборки, формирования и установки физического актива в конкретно оцениваемую производственную систему;

данные об объеме СО ₂, выбрасываемого при формировании физического актива и собираемого в процессе:

- формирования элементов физического актива перед установкой;

- транспортирования элементов физического актива;

- сборки, формирования и установки физического актива в конкретно оцениваемую производственную систему;

информация о вредных веществах (материалах):

- виды вредных веществ (материалов);

- объем вредных веществ (материалов);

данные об энергии, необходимой для отказа от применения того или иного физического актива и оцениваемой с учетом:

- транспортирования для утилизации отходов;

- разборки и сортировки отходов;

- повторного использования и переработки отходов.

А.2.5 Релевантные данные зависимости сегмента процессов

Зависимости сегмента процессов не связаны с каким-либо конкретным видом продукции или производственным заданием.

Можно привести следующие примеры данных об оценке экологической эффективности, которые содержатся в зависимости сегмента процессов:

- последовательность выполнения этапов;

- ограничение на интервалы времени между этапами;

- ограничение на одновременность выполнения этапов.

А.2.5.1 Релевантные данные модели определения операций

А.2.5.1.1 Модель определения операций

Определение операции связано с ресурсами, необходимыми для выполнения этой операции. Фактическое определение способа выполнения операции не рассматривается, поскольку оно приведено в определении работы. Модель определения операций приведена на рисунке А.7.

Рисунок А.7 - Модель определения операций (МЭК 62264-2)

Наиболее значимые ЕРЕ-данные, связанные с определением операций, включены в:

- определение операции;

- производственный сегмент;

- спецификации параметров;

- спецификации класса материалов;

- спецификации класса оборудования;

- спецификации класса физических активов;

- зависимость сегмента операций (производственного сегмента).

А.2.5.2 Релевантные данные определения операции

Определение операции необходимо для оценки ресурсов на выполнение той или иной операции. Примерами данных об оценке экологической эффективности, которые связаны с определением операции, могут служить ссылка на ведомость поступающих извне (внешних) материалов и энергетическая информация, которую можно использовать для сбора необходимого объема косвенных материалов (или материалов, общих для нескольких операций).

А.2.5.3 Релевантные данные сегмента операций

Сегмент операций (производственный сегмент) связан с информацией, необходимой для количественной оценки сегмента конкретной операции, и идентифицирует, ссылается или соответствует сегменту процессов.

Продолжительность действия сегмента операций представляет собой пример данных об оценке экологической эффективности, которые входят в сегмент операций.

А.2.5.4 Релевантные данные спецификации параметров

Спецификации параметров содержат конкретные параметры, необходимые для конкретного производственного сегмента.

Основная спецификация на изготавливаемую продукцию, не зависящая от конкретных рабочих заказов, дает примеры данных об оценке экологической эффективности, которые включают в спецификации параметров.

А.2.5.5 Релевантные данные спецификации класса материалов

Спецификации на класс материалов связаны с идентификацией или определением соответствия с функциональными возможностями класса материалов. Конкретная спецификация на класс материалов также связана с определенным сегментом операций.

Примерами данных об оценке экологической эффективности, которые связаны со спецификациями на класс материалов, могут служить:

спецификации на материалы, необходимые для операции, которые включают в себя:

- теплотворную способность топлива;

спецификации на энергию, необходимую для конкретной операции, которые включают в себя:

- вид источника энергии;

- напряжение источника электроэнергии;

- температуру пара;

данные об объеме материалов и энергии, необходимые для конкретной операции, которые включают в себя:

- объем материалов;

- объем топлива;

- входную электрическая мощность;

- объем пара.

А.2.5.6 Релевантные данные спецификации класса оборудования

Спецификации оборудования связаны с идентификацией или определением соответствия с функциональными возможностями класса оборудования. Спецификация оборудования определяет конкретные функциональные возможности класса оборудования, связанные с определенным сегментом операций.

Примерами данных об оценке экологической эффективности, которые связаны со спецификациями на класс оборудования, могут служить:

- требуемые функции и функциональные возможности класса оборудования;

- объем оборудования для конкретного класса оборудования.

А.2.5.7 Релевантные данные спецификации физических активов

Спецификации физических активов связаны с идентификацией или определением соответствия с функциональными возможностями класса физических активов. Конкретная спецификация на класс физических активов также связана с определенным сегментом операций.

Примерами данных об оценке экологической эффективности, которые связаны со спецификациями на класс физических активов, могут служить:

производственные показатели, необходимые для класса физических активов, которые включают в себя:

- энергопотребление (в контексте определенного производственного сегмента);

- объем физических активов в классе, необходимый для конкретного производственного сегмента;

- время выполнения работ, необходимое для класса физических активов и данного производственного сегмента.

А.2.5.8 Релевантные данные зависимости производственного сегмента

Зависимости производственного сегмента представляют собой зависимости, связанные с конкретной операцией или продукцией.

Примерами данных об оценке экологической эффективности, которые связаны с зависимостями производственного сегмента, могут служить:

- последовательность выполнения этапов;

- ограничение на временные интервалы между этапами;

- ограничение на одновременное выполнение этапов.

А.2.6 Релевантные данные модели производственного плана-графика

А.2.6.1 Модель производственного плана-графика

Производственный план-график - это одно или несколько требований к выполнению надлежащих операций, по крайней мере, одно из которых должно относиться к производственному сегменту.

Модель производственного плана-графика приведена на рисунке А.8.

Рисунок А.8 - Модель производственного плана-графика (МЭК 62264-2)

Наиболее значимые ЕРЕ-данные производственного плана-графика:

- запрос на выполнение операций;

- требования к сегменту;

- параметры сегмента;

- потребности в ресурсах.

А.2.6.2 Релевантные данные запроса на выполнение операций

Запрос на выполнение операций представляет собой запрос элемента из производственного плана-графика, который содержит информацию, необходимую для производства и выполнения запланированной операции.

Примерами данных об оценке экологической эффективности, связанных с запросами на выполнение операций, могут служить:

- ссылка на определение запрашиваемой операции;

- планируемое время начала и окончания выполнения операции.

А.2.6.3 Релевантные данные требований к сегменту

Запрос на выполнение операций содержит одно или несколько требований к сегменту, каждое из которых соответствует требованию (или содержит ссылку) к определенному сегменту операций или сегменту процессов. Требования к сегменту определяют (или дают ссылку) функциональные возможности сегмента, которым соответствуют персонал, оборудование, физические активы, материалы и параметры сегмента.

Примерами данных об оценке экологической эффективности, связанных с требованиями к сегменту, могут служить:

- наиболее раннее ожидаемое время выполнения производственного сегмента;

- наиболее позднее ожидаемое время выполнения производственного сегмента.

А.2.6.4 Релевантные данные параметров сегмента

Параметры сегмента представляют собой конкретные параметры, необходимые для выполнения требований к данному сегменту, и включают в себя набор ограничений, который необходимо применять к любому изменяемому значению.

Примерами данных об оценке экологической эффективности, связанных с параметрами сегмента, могут служить:

- дополнительные характеристики сегмента, например, класс качества продукции;

- ожидаемые условия эксплуатации, например, температура окружающей среды.

А.2.6.5 Релевантные данные потребности в ресурсах

Потребности в ресурсах состоят из потребностей в персонале, оборудовании, физических активах и материалах.

Потребности в персонале связаны с определением его количества, вида, рода деятельности и планирования конкретной сертификации и классификации видов работ, необходимых для обеспечения текущих запросов на выполнение операций.

Потребности в оборудовании связаны с определением его количества, типа, продолжительности работы и планирования конкретного оборудования, его классификации или ограничений, необходимых для обеспечения текущих запросов на выполнение операций.

Потребности в физических активах связаны с определением их объемов, вида, продолжительности использования и планированием конкретных физических активов и ограничений на классы физических активов, необходимых для обеспечения текущих запросов на выполнение операций.

Примерами данных об оценке экологической эффективности, связанных с потребностями в ресурсах, могут служить:

присвоение конкретным ресурсам обозначений определенных классов, например:

- идентифика