Референсная архитектурная модель «Индустрии 4.0»: трёхмерная сетка, в которой актив описывается по оси жизненного цикла и потока создания ценности, по оси уровней иерархии и по оси слоёв. Немецкая спецификация DIN SPEC, выпущенная по процедуре PAS.
Станок в сети, данные идут в SCADA, а через год никто не может сказать, какой именно это станок, какие функции он предоставляет и кому в компании нужны его показания. Разговор о цифровизации застрял на уровне протокола.
Когда завод начинает «Индустрию 4.0», первые споры — о протоколах: OPC UA или MQTT, какой шлюз, какая шина. Вопросы важные, но они про одну грань. Актив — станок, датчик, партия, даже чертёж — участвует в производстве на нескольких уровнях сразу: у него есть физика, есть данные и их смысл, есть функции, которыми пользуются другие системы, и есть роль в бизнесе — заказ, срок, себестоимость. Пока эти грани обсуждают разные люди на разных совещаниях, интеграция получается точечной: сегодня подключили, завтра сменили прошивку — и описание разошлось с реальностью.
RAMI 4.0 (Reference Architecture Model Industrie 4.0) — способ разложить эти грани по местам. Это трёхмерная сетка: слои описания актива — от физического Asset до Business, жизненный цикл — тип и экземпляр, и уровни иерархии — от продукта и полевого устройства до предприятия и связанного мира. Любое утверждение об активе получает координаты в этой сетке, и становится видно, что вопрос «какой протокол» лежит в слое Communication, а вопрос «в каком заказе участвует станок» — в слое Business. Вторая половина спецификации — компонент I4.0 и его административная оболочка — отвечает, как хранить это описание рядом с активом, чтобы оно не потерялось после поставки.
В реестре Storm RAMI 4.0 стоит в разделе «Около корпоративной архитектуры»: это модель для одного промышленного актива и его окружения, а не для предприятия целиком. Здесь — все 34 карточки страницы, куб по трём осям, устройство административной оболочки, пример подключения станка и план первой недели. Спецификацию DIN мы не пересказываем — только то, что нужно, чтобы говорить с поставщиком и интегратором на одном языке.
Протокол — одна грань из шести. Актив описан, когда известно, что он есть физически, что он умеет, что значат его данные и в какой работе предприятия он участвует.
Исследуйте основные части: у каждой свой вопрос, смысл и место в примере.
RAMI 4.0
Выберите элемент схемы — откроются объяснение и пример.
Базовый вид Business — коммерческий разрез частичной модели: сюда кладут данные и функции, благодаря которым компонент годен и результативен на фазах закупки, конструирования, эксплуатации и утилизации. Примеры, которые даёт сама табл.
Станок выполняет производственное задание и влияет на срок исполнения заказа.
Учебная развёртка трёх координат RAMI 4.0. Слои показаны вертикально, две другие координаты — отдельно ниже; это не иерархия программных продуктов.
Тип · Экземпляр
Продукт · Полевое устройство · Управляющее устройство · Станция · Рабочий центр · Предприятие · Связанный мир
Авторский учебный пример. Организация и решения придуманы для объяснения подхода; это не обязательный порядок работ из стандарта.
Уточняем, описываем тип станка или конкретный экземпляр и где он находится в производственной структуре.
У цифрового описания есть однозначный объект.
Связываем свойства, обмен, функции и бизнес-назначение актива.
Техническое подключение поддерживает понятную производственную задачу.
Учитываем создание, эксплуатацию и изменение экземпляра, сохраняя актуальность данных.
Описание не теряет связь с активом после поставки.
Стандарт интеграции систем управления предприятием и производством: где проходит граница между уровнями 4 и 3 и какой информацией они обмениваются. Функциональная иерархия уровней 0–4, ролевая иерархия оборудования и четыре категории управления производственными операциями. Себя стандарт определяет как частную модель в смысле ISO 15704.
Пердьюская эталонная архитектура предприятия и методология мастер-планирования интеграции: что делают люди, что делают системы и что делают физические производственные средства на всём жизненном цикле предприятия. Три компонента — Facilities, People, Systems — каждому своя модель жизненного цикла; вторая ось — 17 шагов мастер-планирования, третья — As-Is / To-Be.
Международный стандарт конструкций для моделирования предприятий: определяет и детализирует набор совместимых, ориентированных на пользователя конструкций языка моделирования, которые несут общую семантику и позволяют унифицировать модели, разработанные разными сторонами на разных этапах разработки модели предприятия. В реестре школа представлена русским идентичным изданием ГОСТ Р ИСО 19440-2010.
Обмен — только одна сторона. Нужны также смысл информации, функции, бизнес-контекст и связь с жизненным циклом актива.
Перед проработкой согласуйте вопрос: В какой деятельности участвует актив? Ответ должен быть понятен участникам рассматриваемой работы.
Пройдите весь пример от исходной ситуации до результата: Описание не теряет связь с активом после поставки.
Общие оси — нейтральные названия частей предприятия: деятельность, данные, приложения, инфраструктура и другие. Здесь показано, какие элементы подхода сопоставлены с этими осями и насколько совпадает их охват.
Собственная структура этого подхода построена по другим признакам — например, слоям, фазам или уровням абстракции. Она не сопоставлена с предметными осями реестра.
| Ось реестра | В RAMI 4.0 | Сопоставление | Пояснение |
|---|---|---|---|
| Делит по другому признаку | Business · Functional · Information · Communication · Integration · Assetслой | Вне общих осей | Слой куба RAMI: описывает структурное свойство актива на своём уровне абстракции, а не область предприятия. §5.2.1 запрещает перескакивать через слой — взаимодействие только между соседними, что и отличает лестницу абстракции от набора доменов. |
| Делит по другому признаку | Type – Development · Type – Maintenance/Usage · Instance – Production · Instance – Maintenance/Usageфаза жизненного цикла | Вне общих осей | Фаза жизненного цикла, а не домен: она отвечает на вопрос «когда», и через неё проходят ВСЕ предметные домены. Приравнивать фазу к домену — значит смешать две оси. RAMI дополнительно делит цикл на тип и экземпляр — этого разделения нет ни у GERA, ни у ИСО 19439. |
| Делит по другому признаку | Connected World · Enterprise · Work Centers · Station · Control Device · Field Device · Productось | Вне общих осей | Ось иерархии RAMI: масштаб рассмотрения от полевого устройства до связанного мира. Не домен, а уровень укрупнения — через него проходят все слои. |
Дополнительные измерения этого подхода: слой, фаза жизненного цикла.
Полное описание предприятия — работа на месяцы. Первый полезный результат получается за пять рабочих дней, если не пытаться описать всё сразу.
Возьмите станок или датчик, который уже хотите подключить. Запишите: это конкретный экземпляр на участке или тип, который закупаете. Найдите его на оси иерархии — полевое устройство, устройство управления, станция. Дайте ему идентификатор. У описания появился однозначный объект.
Asset: что это физически, где стоит. Integration: какие сигналы переводятся в цифру — датчики, контроллер. Communication: как эти данные уходят наружу сейчас. Инженеры обычно всё это знают — задача собрать в одну таблицу с указанием, откуда взят каждый факт.
Для каждого параметра — единица измерения, смысл, источник. Для функций — что актив умеет предоставить другим системам: состояние, доступные операции, диагностика. Здесь чаще всего обнаруживается расхождение между тем, что отдаёт станок, и тем, что думает о нём MES.
В каком задании, заказе или сроке участвует актив, кто в компании принимает решения по его данным. Слой Business на большинстве заводов пустой; одной строки «влияет на срок исполнения заказа» достаточно, чтобы связать станок с целью и понять, кому нужны его данные.
Шапка и тело оболочки, манифест как оглавление, два идентификатора — оболочки и актива, частичные модели по базовым видам из табл. 1 спецификации: конструкция, производительность, местоположение, жизненный цикл. Это черновик паспорта компонента I4.0, который можно предъявить поставщику и интегратору как требование.
Слои куба — не шаги проекта «сначала железо, потом бизнес», а одновременные грани одного актива; §5.2.1 даже запрещает перескакивать через слой при взаимодействии. Если планировать внедрение по слоям снизу вверх, вопрос «зачем» окажется в конце, и подключённый станок будет отдавать данные, которые никому не нужны.
Паспорт модели станка от производителя — это тип. Экземпляр на вашем участке живёт своей жизнью: прошивки, ремонты, наработка. RAMI разводит их по оси жизненного цикла, а вид «Жизненный цикл» в оболочке хранит историю использования. Одно описание на все экземпляры перестанет соответствовать реальности после первого ремонта.
ISA-95 (IEC 62264) задаёт уровни управления производством и обмен между ними — ERP, MES, контроллеры. RAMI взяла у него ось иерархии и добавила две другие: слои описания актива и жизненный цикл. ISA-95 отвечает, кто с кем обменивается; RAMI — что именно нужно знать об активе на каждом слое. Они не конкурируют: спецификация прямо называет DIN EN 62264-1 основой своей оси иерархии.
Для куба — нет: координаты актива умещаются в таблицу или в страницу вики. Инструменты понадобятся, когда вы начнёте вести административные оболочки для сотен активов и обмениваться ими с поставщиками, — тогда это вопрос форматов и платформ, которых спецификация 2016 года не задаёт. Начните с одного станка на одной странице.
RAMI живёт внутри производственного и технологического слоёв: там, где ArchiMate ставит узел или оборудование, RAMI раскладывает этот актив по шести слоям и двум идентификаторам. TOGAF в таком проекте организует работу — фазы, участников, план перехода, — а RAMI помогает описать целевую технологическую архитектуру цеха так, чтобы поставщик и интегратор понимали требования одинаково.
17 страниц: что это и чем не является, устройство подхода, 34 карточки словаря, учебный пример и план первой недели.
Пришлём ссылку сразу после отправки формы
Дословные выписки из стандарта с переводом.
Понятия этого подхода с объяснениями, примерами и типичными ошибками.
Подходы для одной области — безопасность, производство, ИТ-функция — и стандарты о том, как вообще описывать архитектуру: требования, правила, принципы.
Документ издан в апреле 2016 года как DIN SPEC 91345:2016-04 и разработан по процедуре PAS: «DIN SPECs developed according to the PAS procedure are prepared in workshops that do not necessarily include all stakeholders».
Инициаторов и авторов — шестнадцать организаций: Plattform Industrie 4.0, HARTING (два юридических лица), Bitkom, IBM Deutschland, Bosch Rexroth, Kommunikationslösungen e. K., Festo, VDMA, DKE, Fraunhofer IPA, GE Intelligent Platforms, Deutsche Telekom, Cluster Industrie 4.0, Siemens и Технический университет Дрездена. Порядок в списке не означает старшинства: сноска 1 на стр. 4 говорит, что «The authors are listed in alphabetical order of their surnames».
Предисловие содержит типовые для бланка DIN SPEC оговорки — «At present there are no standards on this topic», «DIN SPECs are not part of the body of German Standards» и «No draft of this DIN SPEC has been published»; утверждения о предшественниках документа в них нет. Опоры при этом названы прямо: ось «Life cycle & value stream» построена «based on IEC 62890», ось уровней иерархии — «based on the DIN EN 62264-1 and DIN EN 61512-1 standards», откуда, как поясняет разд. 5.4, взяты и сами термины «enterprise», «work centres», «station» и «control device».
Реестр процессов, архитектурное рабочее пространство, связи между системами и процессами — те самые артефакты, только про вашу организацию.
Это же в StormАрхитектура систем и интеграцийБаза знаний и викиРеестр процессов
