ISO 23247-2:2021 自動化システムと統合—製造のためのデジタルツインフレームワーク—パート2:リファレンスアーキテクチャ | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。

この文書の作成に使用された手順と、今後の維持のために意図された手順は、ISO/IEC 指令のPart 1 で説明されています。特に、さまざまな種類の ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令のPart 2 の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)

このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部または全部を特定する責任を負わないものとします。ドキュメントの開発中に特定された特許権の詳細は、序文および/または受信した特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)

このドキュメントで使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、保証を構成するものではありません。

規格の自発的な性質の説明、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および技術的貿易障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) の原則への ISO の準拠に関する情報については、以下を参照してください。 www.iso.org/iso/foreword.html .

この文書は、技術委員会 ISO/TC 184, 自動化システムおよび統合、小委員会 SC 4, 産業データによって作成されました。

ISO 23247 シリーズのすべての部品のリストは、ISO Web サイトにあります。

序章

ISO 23247 シリーズは、人員、機器、材料、製造プロセス、設備、環境、製品、およびサポート ドキュメントなど、観察可能な製造要素のデジタル ツインの作成をサポートするフレームワークを定義しています。

デジタル ツインは、製造プロセスの異常を検出して、リアルタイム制御、予知保全、工程内適応、ビッグデータ分析、機械学習などの機能目標を達成するのに役立ちます。デジタル ツインは、関連する運用データと環境データを常に更新することで、観察可能な製造要素を監視します。デジタルツインによって可能になるプロセスと実行の可視化により、製造オペレーションとビジネス協力が強化されます

ISO 23247 フレームワークの実装によってサポートされる製造のタイプは、観察可能な製造要素をモデル化するために利用できる標準と技術に依存します。異なる製造ドメインでは、異なるデータ標準を使用できます。フレームワークとして、このドキュメントは特定のデータ形式と通信プロトコルを規定していません。

このシリーズの 4 つの部分の範囲を以下に定義します。

  • ISO 23247-1: 製造におけるデジタル ツインの開発に関する一般原則と要件。
  • ISO 23247-2: 機能ビューを備えたリファレンス アーキテクチャ。
  • ISO 23247-3: 観察可能な製造要素の基本的な情報属性のリスト。
  • ISO 23247-4: 参照アーキテクチャ内のエンティティ間の情報交換に関する技術要件。

図 1 は、シリーズの 4 つの部分がどのように関連しているかを示しています。

図 1 — ISO 23247 シリーズの構造

ISO 23247-4:2021, 付属書 A から E は、製造のためのデジタル ツイン フレームワークを示すユース ケースを提供します。

ユースケースはディスクリート製造ドメインにあり、デジタルツインは ISO 10303 シリーズを使用してモデル化されています。他のドメインでは、異なる標準とテクノロジを使用できます。たとえば、石油とガスでは、デジタル ツインは ISO 15926 シリーズを使用してモデル化でき、建築と建設では、デジタル ツインは ISO 16739 シリーズを使用してモデル化できます。

1 スコープ

このドキュメントでは、製造業におけるデジタル ツインのリファレンス アーキテクチャを提供します。

  • ドメインおよびエンティティの観点からの参照モデル。
  • エンティティベースの参照モデルによってサポートされる機能エンティティを指定する機能ビュー。

2 参考文献

以下のドキュメントは、その内容の一部またはすべてがこのドキュメントの要件を構成するように、本文で参照されています。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

  • ISO/IEC 30141, モノのインターネット (IoT) — リファレンス アーキテクチャ
  • ISO 23247-1, 自動化システムと統合 — 製造のためのデジタル ツイン フレームワーク — Part 1: 概要と一般原則
  • ISO 23247-3, 自動化システムと統合 — 製造のためのデジタル ツイン フレームワーク — Part 3: 製造要素のデジタル表現
  • ISO 23247-4, オートメーション システムと統合 — 製造のためのデジタル ツイン フレームワーク — Part 4: 情報交換

3 用語と定義

このドキュメントの目的のために、ISO 23247-1 および以下に記載されている用語と定義が適用されます。

ISO および IEC は、次のアドレスで標準化に使用する用語データベースを維持しています。

3.1

観測可能な製造ドメイン

観察可能な製造資源の空間/論理/機能領域

3.2

デバイス通信ドメイン

センサを使用して 観測可能な製造ドメイン (3.1) からデータを収集し、製造プロセスを監視して製造装置を制御するサービスを提供する空間的/論理的/機能的領域

3.3

デバイス通信エンティティ

デバイス通信を提供するシステムまたはデバイス (のセット)

例:

製造セル内のデバイスに命令を送信し、デバイスのセンサーから結果を収集するセル コントローラー

3.4

デジタルツインドメイン

視覚化、プレゼンテーション、同期、履歴アーカイブ、データ分析、シミュレーション、最適化など、デジタル ツインの管理機能を提供する空間/論理/機能領域

3.5

デジタル ツイン エンティティ

実現、管理、同期、シミュレーションなどのデジタル ツインの機能を提供するシステム (のセット)

例:

製造セルのシミュレーション、同期、およびデータ分析を提供するシステム

3.6

ユーザードメイン

デジタルツイン領域(3.4) が提供するアプリケーションやサービスを活用した空間・論理・機能領域

3.7

ユーザーエンティティ

デジタルツインエンティティによって提供されるサービスを使用する人間のユーザー、アプリケーション、およびシステム (3.5)

例:

デジタル ツイン アプリケーションによって提供されるアプリケーション プログラミング インターフェイス (API) を使用して、データベース内のリソースの現在のステータスを更新する ERP システム

参考文献

[1]IEC 62264-1:2013, エンタープライズ制御システムの統合 — Part 1: モデルと用語
[2]The Structure of the Administration Shell, フランス、イタリア、ドイツの TRILATERAL PERSPECTIVES, International Paper, Platform Industrie 4.0, 2018 年

Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html .

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 184, Automation systems and integration, Subcommittee SC 4, Industrial data.

A list of all parts in the ISO 23247 series can be found on the ISO website.

Introduction

The ISO 23247 series defines a framework to support the creation of digital twins of observable manufacturing elements including personnel, equipment, materials, manufacturing processes, facilities, environment, products, and supporting documents.

A digital twin assists with detecting anomalies in manufacturing processes to achieve functional objectives such as real-time control, predictive maintenance, in-process adaptation, Big Data analytics, and machine learning. A digital twin monitors its observable manufacturing element by constantly updating relevant operational and environmental data. The visibility into process and execution enabled by a digital twin enhances manufacturing operation and business cooperation

The type of manufacturing supported by an implementation of the ISO 23247 framework depends on the standards and technologies available to model the observable manufacturing elements. Different manufacturing domains can use different data standards. As a framework, this document does not prescribe specific data formats and communication protocols.

The scopes of the four parts of this series are defined below:

  • ISO 23247-1: General principles and requirements for developing digital twins in manufacturing;
  • ISO 23247-2: Reference architecture with functional views;
  • ISO 23247-3: List of basic information attributes for the observable manufacturing elements;
  • ISO 23247-4: Technical requirements for information exchange between entities within the reference architecture.

Figure 1 shows how the four parts of the series are related.

Figure 1—ISO 23247 series structure

ISO 23247-4:2021, Annexes A to E, provide use cases that demonstrate the digital twin framework for manufacturing.

The use cases are in the discrete manufacturing domain and the digital twins are modelled using the ISO 10303 series. In other domains, different standards and technologies can be used. For example, in oil and gas, the digital twins may be modelled using the ISO 15926 series, and for building and construction, the digital twins may be modelled using the ISO 16739 series.

1 Scope

This document provides a reference architecture for the digital twin in manufacturing including;

  • reference model from domain and entity point of view;
  • functional view specifying functional entities supported by the entity-based reference model.

2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

  • ISO/IEC 30141, Internet of Things (IoT) — Reference Architecture
  • ISO 23247-1, Automation systems and integration — Digital twin framework for manufacturing — Part 1: Overview and general principles
  • ISO 23247-3, Automation systems and integration — Digital Twin framework for manufacturing—Part 3: Digital representation of manufacturing elements
  • ISO 23247-4, Automation systems and integration — Digital twin framework for manufacturing — Part 4: Information exchange

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 23247-1 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:

3.1

observable manufacturing domain

spatial/logical/functional area of the observable manufacturing resources

3.2

device communication domain

spatial/logical/functional area that uses sensors to collect data from the observable manufacturing domain (3.1) and provides services to monitor the manufacturing process and control the manufacturing devices

3.3

device communication entity

(set of) system or device providing device communication

EXAMPLE:

A cell controller sending instructions to the devices in a manufacturing cell, and collecting results from sensors on the devices

3.4

digital twin domain

spatial/logical/functional area that provides management functionalities for digital twins including visualization, presentation, synchronization, historical archiving, data analytics, simulation, and optimization

3.5

digital twin entity

(set of) system(s) providing functionalities for the digital twins such as realisation, management, synchronization, and simulation

EXAMPLE:

A system providing simulation, synchronization, and data analytics for a manufacturing cell

3.6

user domain

spatial/logical/functional area utilizing applications and services provided by the digital twin domain (3.4)

3.7

user entity

human users, applications, and systems that use the services provided by the digital twin entity (3.5)

EXAMPLE:

An ERP system that uses the application programming interfaces (APIs) provided by a digital twin application to update the current status of resources in its database

Bibliography

[1]IEC 62264-1:2013, Enterprise-control system integration — Part 1: Models and terminology
[2]The Structure of the Administration Shell, TRILATERAL PERSPECTIVES from France, Italy and Germany, International Paper, Platform Industrie 4.0, 2018