ISO 15926

В 1991 году в рамках Европейской программы стратегических исследований в области информационных технологий (англ. ESPRIT) был запущен проект ProcessBase, целью которого было создание модели данных для жизненного цикла объекта, соответствующей требованиям предприятий обрабатывающей промышленности. По завершении проекта был сформирован консорциум компаний, занятых в данной отрасли, под названием EPISTLE (European Process Industries STEP Technical Liaison Executive). Изначально членами консорциума были отдельные компании, позже их заменили национальные организации: PISTEP (Великобритания), POSC/Caesar (Норвегия) и USPI-NL (Нидерланды). (Позднее PISTEP вошла в состав POSC/Caesar, а USPI-NL была переименована в USPI).

Консорциум EPISTLE продолжил работу проекта ProcessBase. Вначале эта работа была связана с разработкой стандарта ISO 10303-221, также известного как STEP AP221. В этом стандарте впервые появился Приложение M с перечнем стандартных экземпляров модели данных AP221, включая типы объектов. Эти стандартные экземпляры служили в качестве базы знаний о типах объектов. В начале 1990-х EPISTLE инициировал разработку расширенного Приложения M как библиотеки таких классов объектов и их взаимосвязей — STEPlib. В этой работе участвовали около 100 отраслевых экспертов из всех трёх национальных консорциумов, охватывающих различные области (например, электрика, трубопроводы, вращающееся оборудование и др.), для определения «базовых классов».

Позже разработка STEPlib была дополнена множеством новых классов и взаимосвязей между ними и опубликована как открытые данные. Концепции и типы отношений из моделей данных AP221 и ISO 15926-2 также были добавлены в словарь STEPlib. В результате этого процесса было разработано «Gellish English» — структурированный подмножество натурального английского языка, подходящий для моделирования знаний, продуктов и обмена данными; сам STEPlib стал словарём Gellish English. В отличие от традиционных метаязыков моделирования, Gellish English включает не только общие концепции, но и полноценный английский словарь. Возможности семантического выражения были значительно расширены за счёт увеличения числа типов взаимосвязей.

По технологическим причинам консорциум POSC/Caesar предложил другой стандарт — ISO 15926 (в отличие от ISO 10303). Консорциум EPISTLE и ИСО поддержали это предложение и продолжили работу над разработкой, в частности, написав часть 2 стандарта ISO 15926, имеющую статус официального международного стандарта с 2003 года.

POSC/Caesar начал формировать свою собственную справочную библиотеку данных (Reference Data Library, RDL), добавив много специализированных классов, например для труб и фитингов по стандартам ANSI (Американский национальный институт стандартов). Одновременно STEPlib продолжал развиваться, в основном силами членов USPI. Поскольку наличие двух библиотек для одной и той же группы классов считалось нецелесообразным, Совет директоров EPISTLE принял решение объединить основные классы обеих библиотек в части 4 стандарта ISO 15926. Этот процесс завершён; часть 4 служит справочником для части 2 стандарта ISO 15926, а также для стандарта ISO 10303-221, заменив его Приложение M. 5 июня 2007 года ISO 15926-4 был утверждён как техническая спецификация (TS).

В 1999 году началась работа над предварительной версией части 7. Сначала она основывалась на XML-схеме (единственной доступной тогда рекомендацией W3C), однако с появлением Web Ontology Language (OWL) его возможности оказались значительно более подходящими для задач данной части. Первая версия части 7 прошла голосование ISO в конце 2005 года, после чего стартовал проект внедрения. Формальное утверждение технической спецификации было запланировано на декабрь 2007 года, однако затем было принято решение разбить часть 7 на несколько частей из-за слишком широкого охвата.

В 2004 году Национальный институт стандартов и технологий (NIST, США) опубликовал доклад, посвящённый влиянию недостаточной цифровой совместимости в капиталоёмких отраслях промышленности. Согласно данным исследования, недостаточная информационная совместимость обходится отрасли примерно в 5,8 миллиарда долларов США в год. Полный отчёт превышает 200 страниц^[1].

Стандарт ISO 15926 состоит из тринадцати частей (по состоянию на февраль 2022 года):

• Часть 1 — Обзор и основные принципы
• Часть 2 — Модель данных^[2]
• Часть 3 — Справочные данные для геометрии и топологии
• Часть 4 — Справочные данные, используемые на предприятиях процессной промышленности
• Часть 6 — Методология разработки и валидации справочных данных (в разработке)
• Часть 7 — Методология шаблонов (Template methodology)
• Часть 8 — Реализация на основе OWL/RDF
• Часть 9 — Стандарты реализации, в том числе веб-серверы, веб-службы и безопасность (в разработке)
• Часть 10 — Тестирование на соответствие
• Часть 11 — Методология для упрощённого промышленного использования справочных данных (в разработке)
• Часть 12 — Онтология интеграции жизненного цикла на языке Web Ontology Language (OWL2)
• Часть 13 — Интегрированное планирование жизненного цикла активов

Разработанная модель и справочная библиотека подходят для представления информации о жизненном цикле технических установок и их компонентов.

Они также могут применяться для определения терминов, используемых в каталогах продукции для электронной коммерции. Ещё одна — более ограниченная — сфера использования заключается в применении стандарта в качестве ссылочной классификации для гармонизации между базами данных и каталогами продукции, которые не основаны на ISO 15926.

Главная цель ISO 15926 — предоставить «универсальный язык» для компьютерных систем, тем самым обеспечив интеграцию производимой ими информации. Хотя стандарт создавался для сложных промышленных проектов с длительным жизненным циклом и большим числом участников, его может использовать любая организация, готовая сформировать собственный словарь справочных данных.

В части 7 введено понятие шаблонов (Templates) — семантических конструкций, основанных на сущностях части 2, которые позволяют формализовать отдельные фрагменты информации. Эти конструкции затем отображаются на более эффективные классы многоместных отношений, связывающих узлы, участвующие в представляемой информации.

В части 8 шаблоны части 7 определены на языке OWL и инстанцированы в формате RDF; для целей проверки и вывода все они также представлены в форме исчисления предикатов первого порядка.

В части 9 эти экземпляры узлов и шаблонов сохраняются в тройственном хранилище данных, организованном по стандартной схеме и обеспечивающем соответствующий программный интерфейс (API). Каждая участвующая система сопоставляет свои внутренние данные с такими экземплярами стандартных узлов и шаблонов.

Передача данных возможна между различными тройственными хранилищами при смене ответственного за данные (например, от подрядчика к владельцу завода, или от производителя к заказчику оборудования). Передачи могут охватывать часть или все данные при сохранении полной ссылочной целостности.

Структура документов определяется пользователем и оформляется в виде XML-схемы, по сути представляя собой структуру, содержащую ссылки на экземпляры шаблонов. Это позволяет получать просмотр данных о жизненном цикле: поскольку модель данных четырёхмерная (пространство–время), можно отображать данные, действительные на любой момент времени, тем самым формируя достоверную историческую запись. Ожидается, что это будет применимо для извлечения знаний.

Доступ к данным осуществляется с помощью языка SPARQL. В каждом проекте может применяться ограниченное количество тройственных хранилищ с различными правами доступа, что реализуется через создание сервера CPF. Браузер онтологий позволяет получать доступ к одному или нескольким тройственным хранилищам в рамках данной CPF с учётом прав доступа.

Существует ряд проектов, связанных с расширением применения стандарта ISO 15926 в различных областях.

В рамках капиталоёмких проектов осуществляется реализация ряда связанных инициатив:

• Проект DEXPI: цель — создание и продвижение единого стандарта для процессной промышленности, охватывающего все этапы жизненного цикла химического/нефтехимического объекта — от спецификации функциональных требований до эксплуатации оборудования.

Завершённые проекты:

• Проект EDRC от FIATECH по описанию требований к данным об оборудовании с использованием ISO 15926 и проведению тестирования на соответствие^[3][4].
• Проект ADI FIATECH по созданию инструментов (в дальнейшем доступных в открытом доступе). Все инструменты и результаты можно найти в базе знаний ISO 15926.
• Проект IDS POSC Caesar Association по определению моделей продуктов, необходимых для паспортов данных о продукции.
• Совместный проект ADI-IDS — ISO 15926 WIP.

Норвежская ассоциация нефтяной промышленности (OLF) приняла решение использовать ISO 15926 (также известный как «Онтология для нефти и газа») для интеграции данных между разными дисциплинами и бизнес-доменами в нефтегазовой сфере upstream. Это считается одним из ключевых факторов перехода к следующему (второму) поколению интегрированных операций, при которых повышается уровень взаимодействия между компаниями^[5].

Актуальные (на май 2009) проекты:

• Проект Integrated Operations in the High North (IOHN) — расширение ISO 15926 для поддержки передачи и обработки данных в реальном времени для интегрированных операций нового поколения.
• Проект Environment Web — расширение терминологии и определений, связанных с экологической отчётностью (environmental reporting), используемых в EPIM EnvironmentWeb, с включением их в ISO 15926^[6].

Завершённые проекты:

• Проект Integrated Information Platform (IIP) — создание информационного канала в реальном времени на открытых стандартах, в том числе:
  • Ежедневный отчёт о бурении (DDR) с включением всех терминов и определений в ISO 15926. Этот стандарт стал обязательным с 1 февраля 2008 года^[7] для отчётности на норвежском континентальном шельфе перед Норвежским управлением по нефти (NPD) и Норвежским управлением по безопасности (PSA)^[8]. По утверждению NPD, качество отчётности значительно улучшилось.
  • Ежедневный отчёт о добыче (DPR) с интеграцией терминов и определений ISO 15926. Стандарт успешно протестирован на месторождениях Валхалла (эксплуатируется BP) и Асгард (эксплуатируется StatoilHydro) на шельфе Норвегии^[9]. Терминология и схемы XML были также включены в стандарт PRODML организации Energistics.

Одним из основных требований было то, что модель данных должна охватывать полный жизненный цикл объекта (например, нефтеперерабатывающего завода) и его компонентов (например, труб, насосов и их деталей). Поскольку за такой период объект эксплуатации подвергается множеству различных процессов над множеством различных объектов, стало ясно, что необходима обобщённая и управляемая данными модель.

Простой пример: на объекте могут присутствовать тысячи типов физических объектов (насосы, компрессоры, трубы, приборы, жидкости и т. д.), каждый из которых обладает своими свойствами. Если моделировать все комбинации «жёсткой прошивкой», их количество станет астрономическим и неуправляемым.

Решением послужила разработка «шаблона», выражающего смысл: «Этот объект имеет свойство X yyyy» (где yyyy — единица измерения). Любой экземпляр такого шаблона ссылается на соответствующие справочные данные:

• физический объект (например, мой индукционный двигатель)
• косвенный тип свойства (например, класс «время холодного заблокированного ротора»)
• базовый тип свойства (например, время)
• шкала (например, секунды)

Без возможности ссылаться на такие классы через Интернет станет невозможным выразить подобную информацию.