ISO 23704-1:2022 サイバー物理的に制御されたスマートマシンツールシステム(CPSMT)の一般的な要件— Part 1: 概要と基本原則 | ページ 6

※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。

3 用語と定義

このドキュメントでは、次の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

異常

標準状態、状態からの偏差

注記 1:異常の例としては、びびり、所定の限度を超える工具の摩耗、幾何学的な不正確さ、エネルギーの過剰消費などがあります。

[出典:ISO 13372:2012, 4.1, modified: Note 1 to entry added]

3.2

積層造形

am

材料を結合して 3D モデル データからパーツを作成するプロセス。通常は層を重ねて製造します。減法製造や造形製造の方法論とは対照的です。

[SOURCE:ISO/ASTM 52900:2015, 変更: エントリの注 1 とエントリの注 2 を削除]

3.3

管理シェル

インダストリー 4.0 システムにおけるインダストリー 4.0 コンポーネントの仮想デジタルおよびアクティブな表現

[出典: Industrie 4.0 – Verbraucher/Terms VDI Status report Industrie 4., 修正: エントリへの注 1 およびエントリへの注 2 を削除]

3.4

コンピュータ化された数値制御

CNC

操作の進行中に導入された数値データを利用する装置によって実行されるプロセスの自動制御

[出典:ISO 2806:1994, 2.1.1]

3.5

CPSMT関連システム

SFDS (条項 3.24 を参照)、 SFCS (条項 3.23 を参照)、およびUIS (条項 3.30 を参照) を含む、 CPSMT (条項 3.10 を参照) プライマリ システム (条項 3.6 を参照) とインターフェースするための CPSMT コンポーネントのセット。

3.6

CPSMT プライマリ システム

CPCM (条項 3.9 を参照) およびCSSM (条項 3.12 を参照) を含むCPSMT (条項 3.10 を参照) コンポーネントのセット

3.7

サイバーフィジカル製造システム

CPMS

RAMI 4.0 のアナロジーに基づいてサイバーフィジカルの観点から導き出された製造システムであり、1) オフィスフロアとショップフロアで構成される物理的な製造システム、および 2) 監視によって物理的な製造システムをサポートするサイバーサポートシステムで構成されます。ビッグデータ分析・人工知能、デジタルツイン(MAPE・BD)に基づく分析・企画・実行[ 23]

3.8

サイバーフィジカルシステム

CPS

コンピューティングおよび通信コアによって操作が監視、調整、制御、および統合される物理的および工学的システム[ 19]

3.9

サイバーフィジカル制御工作機械

CPCM

サイバーフィジカル制御方式により制御される物理的な工作機械システムで、従来のコンピュータによる数値制御に加えて、より高度な制御機能(サイバーフィジカルシステムユニットと呼ばれる(ISO 23704-2 の 3.2 項を参照))を提供します。

3.10

サイバーフィジカル制御のスマート工作機械システム

CPSMT

サイバーフィジカルシステム制御スキームにより、製造現場のスマートマニュファクチャリングとインダストリー4.0をサポートするスマート工作機械システム

3.11

サイバー支援システム

CSS

ビッグデータ解析・人工知能、デジタルツイン(MAPE/BD)に基づく監視・分析・計画・実行により物理システムの性能向上を支援するサイバーシステム

3.12

工作機械向けサイバー支援システム

CSSM

異常解決の観点から決定を下し、CPCM の異常に関するデータをSFCS (条項 3.23 を参照) および人、ライフサイクルの側面、および階層レベルを含む外部システムに提供する、CPCM のサイバー支援システム。

3.13

データ

通信、解釈、または処理に適した形式化された方法での情報の再解釈可能な表現。

注記 1:データは、人間または自動手段によって処理できます。

[出典:ISO-IEC-2382-1: 1993, 修正: エントリの注 2, エントリの注 3 を削除]

3.14

デジタルツイン

物理資産 (物理ツイン)、プロセス、およびシステムのデジタル レプリカ。さまざまな目的に使用できる、または目的に合ったものを使用できます。物理状態と仮想状態を適切なレートで収束させるデータ接続を使用して、独自のコンテキスト外のものをデジタル表現します。同期[ 8]

3.15

イベント

ある時点または時間間隔中に発生する注目に値する出来事

[出典:ISO/IEC 15938-5:2003, 3.3.2.14]

3.16

イベントドリブン

イベント (条項 3.15 を参照) とその依存関係に焦点を当てた方法論。

3.17

ハードリアルタイム

指定されたタイミング要件に従って結果が生成されない場合、コンピューターの外部の別のプロセスに関連するコンピューターによるデータの処理は正しくありません

注記 1:ハードリアルタイムの定義は参考文献 [22] に基づく。

3.18

インダストリー 4.0 コンポーネント

定義された QoS (サービス品質) 特性を備えたサービスを提供するインダストリー 4.0 システム内で、管理シェルと資産 (コミュニケーション & プレゼンテーション (CP) 24, CP34, または CP44 の分類に対応) で構成される通信機能を持つ、グローバルに一意に識別可能な参加者

[出典: Industrie 4.0 – Verbraucher/Terms VDI Statusreport Industrie 4., 修正: エントリの注 1 とエントリの注 2 を削除、コミュニケーションとプレゼンテーション (CP) を追加]

3.19

インダストリー 4.0 システム

インダストリー 4.0 コンポーネントと下位 CP 分類のコンポーネントで構成されるシステムで、特定の目的を果たし、プロパティを定義し、標準化されたサービスと状態をサポートします。

[出典: Industrie 4.0 – Verbraucher/Terms VDI Statusreport Industrie 4., 修正: エントリの注 1, エントリの注 2, エントリの注 3 を削除]

3.20

重要業績評価指標

KPI

重要な目的を達成する定量化可能なレベル

注記 1: KPI は、物理的な測定値、データ、および/またはその他の KPI の集計関数から直接、または集計関数を介して導出されます。

[出典:ISO 22400-1:2014, 2.1.5]

3.21

工作機械

固定された(つまり、可動式ではない)動力を与えられる(通常は電気と圧縮空気による)機械装置で、材料の選択的な除去/追加または機械的変形によってワークピースを処理するために一般的に使用されます

注記1:工作機械の操作は機械的であり、人間によって制御されたり、コンピュータによって制御されたりします。工作機械には、工作機械の冷却/加熱、プロセス調整、工作物と工具の取り扱い、リサイクル可能物と廃棄物の取り扱い、およびそれらの主な活動に関連するその他のタスクに使用される多くの周辺機器もある場合があります。

[出典:ISO 14955-1:2017, 3.16]

3.22

参照アーキテクチャ

ドメイン アーキテクチャの高レベル アーキテクチャ概念を捉えたコア アーキテクチャ

[出典:ISO/IEC 26552:2019, 3.9, 変更: 「およびアプリケーション アーキテクチャ」を削除]

3.23

製造現場管理システム

SFCS

SFDSやCPCMなどの現場システムを連携して制御し、現場のパフォーマンスを向上させるシステム

3.24

製造現場装置システム

SFDS

生産設備や製造現場の材料ハンドラーを含む一連のデバイス。

注記1:コントローラを備えた製造現場の装置 x は、それ自身のサイバー物理的に制御された x (CPCx) とサイバー支援システム x (CSSx) を持っていると見なされます。

3.25

スマート工作機械

スマートマニュファクチャリングのビジョン、特性、機能をサポートする工作機械

注記 1:スマート マニュファクチャリングの詳細は、JWG21_N136_v01_2019_TR-SMRM [ 1] に記載されています。

3.26

スマートマニュファクチャリング

「サイバー」、「フィジカル」、「人間」の領域でプロセスとリソースを統合的かつインテリジェントに使用してパフォーマンスの側面を改善し、製品とサービスを作成して提供し、企業のバリューチェーン内の他のドメインとも協力する製造業[ 1]

3.27

スマート マニュファクチャリング リファレンス モデル

スマート マニュファクチャリングに関与するエンティティ間の重要な関係を理解し​​、スマート マニュファクチャリングをサポートする一貫した標準または仕様を開発するためのフレームワーク[ 1]

3.28

ソフトリアルタイム

指定されたタイミング要件に従って結果が生成されない場合、コンピューターの外部の別のプロセスに関連するコンピューターによるデータの処理は低下します。

注記 1:ソフト リアルタイムの定義は、参考文献 [22] に基づいています。

3.29

減法製造

コンピュータ支援設計ソフトウェアおよびコンピュータ支援製造方法を使用して、より小さな詳細な 3 次元オブジェクトを作成するために、より大きなバルク オブジェクトを機械加工、研削、または削減するプロセス

[出典:ISO 18739:2016, 3.1.37]

3.30

統一インターフェースシステム

UIS

とのインターフェースを組み込んだシステム: 1) CPCM, 2) CSSM, 3) SFDS, 4) SFCS, 5) 人間、6) ライフサイクルの側面、および 7) 階層レベル。

注記 1: UIS は、ライフサイクルの側面と階層レベルを含む幅広いシステムを組み込んだヒューマンマシン インターフェースの高度な概念です。

参考文献

[1]ISO/TC 184-IEC/TC 65/JWG 21 テクニカル レポート:スマート マニュファクチャリング参照モデル (SMRM) へのメタモデリング分析アプローチ
[2]IEC/PAS 63088:2017, スマート製造 - リファレンス アーキテクチャ モデル インダストリー 4.0 (RAMI4.0)
[3]Service Oriented Architecture 1.0 の参照モデル。オアシス、2006
[4]ISO/IEC/IEEE 42010:2011, システムおよびソフトウェア工学 - アーキテクチャの説明
[5]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
[6]ISO/IEC 30141:2018, モノのインターネット (IoT) – リファレンス アーキテクチャ
[7]ISO/ASTM 52900:2015, 付加製造 — 一般原則 — 用語
[8]ISO/TC184, アドホック グループ、デジタル ツインのデータ アーキテクチャ (V1R8)
[9]ISO 18739:2016, 歯科 — CAD/CAM システムのプロセス チェーンの語彙
[10]ISO/IEC 15938-5:2003, 情報技術 — マルチメディア コンテンツ記述インターフェイス — 5: マルチメディア記述スキーム
[11]ISO 23125:2015, 工作機械 - 安全 -旋盤
[12]ISO/IEC 26552:2019, ソフトウェアおよびシステム エンジニアリング — 製品ライン アーキテクチャ設計のためのツールと方法
[13]オートノミック コンピューティングのアーキテクチャの青写真。 IBM ホワイト ペーパー、2006 年
[14]IEC/TR 62541-1, OPC 統合アーキテクチャ - 1: 概要と概念
[15]IEC 62890,ライフサイクル管理
[16]ISO 14649-1, コンピュータ化された数値制御装置のデータ モデル — 概要と基本原則
[17]ISO 22400-2:2014, 製造オペレーション管理の主要業績評価指標 (KPI) — 2: 定義と説明
[18]Platform Industrie 4.0 – 用語集 ( https://www.plattform-i40.de/PI40/Navigation/EN/Industrie40/Glossary/glossary.html を参照)
[19]RAJKUMAR, ラグナサン 他サイバーフィジカル システム: 次のコンピューティング革命。中: デザイン オートメーション カンファレンス。 IEEE, 2010 年、731-6 ページ。
[20]インダストリー 4.0 ガイドライン: 中小企業におけるインダストリー 4.0 の実装に関する指針。 VDMA, 2016 年 ( https://industrie40.vdma.org/documents/4214230/0/Guideline%20Industrie%204.0.pdf/70abd403-cb04-418a-b20f-76d6d3490c05 を参照)
[21]Suh S et al. サイバーフィジカル製造の観点から見たスマート工場情報バス。 J.インテル。製造元2016年
[22]ISO/IEC TR 23188:2020, 情報技術 — クラウド コンピューティング — エッジ コンピューティングのランドスケープ
[23]Suh S. et al.、CNC から CPSoS までのスマート ファクトリーの洞察、スマート ファクトリーに関する国際シンポジウム、POSTECH, 2017
[24]ISO/IEC 26552:2019, ソフトウェアおよびシステム エンジニアリング — 製品ライン アーキテクチャ設計のためのツールと方法
[25]ISO 13372:2012, 機械の状態監視と診断 - 語彙
[26]Suh S et al., POSTECH TR-20200311, POSTECH press, 2020

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

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

3.1

abnormality

deviation of standard condition, state

Note 1 to entry: Example abnormalities include chatter, tool wear above prescribed limits, geometric inaccuracy, energy over-consumption, etc.

[SOURCE:ISO 13372:2012, 4.1, modified: Note 1 to entry added]

3.2

additive manufacturing

am

process of joining materials to make parts from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing and formative manufacturing methodologies

[SOURCE:ISO/ASTM 52900:2015, modified: Note 1 to entry and Note 2 to entry deleted]

3.3

administration shell

virtual digital and active representation of an Industry 4.0 component in the Industry 4.0 system

[SOURCE:Industrie 4.0 – Begriffe/Terms VDI Status report Industrie 4.0 (April 2017), modified: Note 1 to entry and Note 2 to entry deleted]

3.4

computerized numerical control

CNC

automatic control of a process performed by a device that makes use of numerical data introduced while the operation is in progress

[SOURCE:ISO 2806:1994, 2.1.1]

3.5

CPSMT associated system

set of CPSMT components to interface with the CPSMT (see Clause 3.10) primary system (see Clause 3.6), including SFDS (see Clause 3.24), SFCS (see Clause 3.23), and UIS (see Clause 3.30)

3.6

CPSMT primary system

set of CPSMT (see Clause 3.10) components including CPCM (see Clause 3.9) and CSSM (see Clause 3.12)

3.7

cyber-physical manufacturing system

CPMS

manufacturing system derived based on an analogy of RAMI 4.0 from cyber-physical perspective, consisting of 1) physical manufacturing system which in turn is composed of office floor and shop floor, and 2) the cyber-supporting system supporting physical manufacturing system via monitoring, analysis, planning, and execution based on big data analytics/ artificial intelligence, and digital twin (MAPE/ BD)[23]

3.8

cyber-physical system

CPS

physical and engineered systems whose operations are monitored, coordinated, controlled and integrated by a computing and communication core[19]

3.9

cyber-physically controlled machine tool

CPCM

physical machine tool system controlled by a cyber-physical control scheme, and providing a more advanced control function (called cyber-physical system unit (see Clause 3.2 in ISO 23704-2)) in addition to the conventional computerized numerical control

3.10

cyber-physically controlled smart machine tool system

CPSMT

smart machine tool system supporting smart manufacturing and Industry 4.0 on the shop floor via a cyber-physical system control scheme

3.11

cyber-supporting system

CSS

cyber-system that supports physical system for the enhancement of performance of physical system via monitoring, analysis, planning, and execution based on big data analytics/ artificial intelligence, and digital twin (MAPE/ BD)

3.12

cyber-supporting system for machine tool

CSSM

cyber-supporting system for CPCM that provides decisions from the viewpoint of abnormality resolution, and provides data in terms of a CPCM's abnormalities to an SFCS (see Clause 3.23) and external systems including humans, life cycle aspects, and hierarchy level

3.13

data

reinterpretable representation of information in a formalized manner suitable for communication, interpretation, or processing

Note 1 to entry: Data can be processed by humans or by automatic means.

[SOURCE:ISO-IEC-2382-1: 1993, modified: Note 2 to entry, and Note 3 to entry deleted]

3.14

digital twin

digital replica of physical assets (physical twin), processes and systems that can be used for various purposes or a fit for purpose digital representation of something outside its own context with data connections that enable convergence between the physical and virtual states at an appropriate rate of synchronization[8]

3.15

event

noteworthy occurrence that happens at a point in time or during a temporal interval

[SOURCE:ISO/IEC 15938-5:2003, 3.3.2.14]

3.16

event-driven

methodology that focuses on events (see Clause 3.15) and their dependency.

3.17

hard-real time

processing of data by a computer in connection with another process outside the computer is incorrect if results are not produced according to specified timing requirements

Note 1 to entry: The hard-real time definition is based on reference [22].

3.18

Industry 4.0 component

globally uniquely identifiable participant with communication capability consisting of administration shell and asset (corresponds to classification of Communication & Presentation (CP) 24, CP34 or CP44) within an Industry 4.0 system which there offers services with defined QoS (quality of service) characteristics

[SOURCE:Industrie 4.0 – Begriffe/Terms VDI Statusreport Industrie 4.0 (April 2017), modified: Note 1 to entry and Note 2 to entry deleted, Communication & Presentation (CP) added]

3.19

Industry 4.0 system

system, consisting of Industry 4.0 components and components of a lower CP classification, which serves a specific purpose, has defined properties, and supports standardized services and states

[SOURCE:Industrie 4.0 – Begriffe/Terms VDI Statusreport Industrie 4.0 (April 2017), modified: Note 1 to entry, Note 2 to entry and Note 3 to entry deleted]

3.20

key performance indicator

KPI

quantifiable level of achieving a critical objective

Note 1 to entry: The KPIs are derived directly from or through an aggregation function of physical measurements, data and/ or other KPIs

[SOURCE:ISO 22400-1:2014, 2.1.5]

3.21

machine tool

mechanical device that is fixed (i.e., not mobile) and powered (typically by electricity and compressed air), commonly used to process workpieces by selective removal/ addition of material or mechanical deformation

Note 1 to entry: Machine tool operation can be mechanical, controlled by humans, or by computers. Machine tools may also have a number of peripherals used for machine tool cooling/ heating, process conditioning, workpiece and tool handling, recyclables and waste handling, and other tasks connected to their main activities.

[SOURCE:ISO 14955‑1:2017, 3.16]

3.22

reference architecture

core architecture that captures the high-level architecture concept of domain architecture

[SOURCE:ISO/IEC 26552:2019, 3.9, modified: “and application architecture” deleted]

3.23

shop floor control system

SFCS

system that controls shop floor system including SFDS and CPCM in a collaborative fashion for the enhancement of the performance of the shop floor

3.24

shop floor device system

SFDS

set of devices, including production facilities and material handlers on the shop floor.

Note 1 to entry: A shop floor device x with the controller is regarded as having its own cyber-physically controlled x (CPCx), and cyber- supporting system x (CSSx)

3.25

smart machine tool

machine tool that supports the vision, characteristics, and capabilities of smart manufacturing

Note 1 to entry: Details of smart manufacturing are described in JWG21_N136_v01_2019_TR-SMRM[1].

3.26

smart manufacturing

manufacturing that improves its performance aspects with integrated and intelligent use of processes and resources in 'cyber,’' physical,' and 'humans' spheres to create and deliver products and services, which also collaborate with other domains within enterprise value chains[1]

3.27

smart manufacturing reference model

framework for understanding significant relationships among the entities involved in smart manufacturing, and for the development of consistent standards or specifications that support smart manufacturing[1]

3.28

soft-real time

processing of data by a computer in connection with another process outside the computer is degraded if results are not produced according to specified timing requirements

Note 1 to entry: The soft-real time definition is based on reference [22].

3.29

subtractive manufacturing

process of machining, grinding or reducing a larger bulk object to create a smaller detailed three-dimensional object using computer-aided design software and computer-aided manufacturing methods

[SOURCE:ISO 18739:2016, 3.1.37]

3.30

unified interface system

UIS

system that incorporates interfaces with: 1) CPCM, 2) CSSM, 3) SFDS, 4) SFCS, 5) humans, 6) life cycle aspects, and 7) hierarchy level.

Note 1 to entry: The UIS is an advanced concept of human-machine interface incorporating a wide range of systems, including the lifecycle aspect and hierarchy level.

Bibliography

[1]ISO/TC 184-IEC/TC 65/JWG 21 Technical Report: A meta-modelling analysis approach to Smart Manufacturing Reference Models (SMRM)
[2]IEC/PAS 63088:2017, Smart manufacturing - Reference architecture model industry 4.0 (RAMI4.0)
[3]Reference model for Service Oriented Architecture 1.0. OASIS, 2006
[4]ISO/IEC/IEEE 42010:2011, Systems and software engineering – Architecture description
[5]IEC 62264-1:2013, Enterprise-control Systems Integration –Part 1: Models and terminology
[6]ISO/IEC 30141:2018, Internet of Things (IoT) – Reference architecture
[7]ISO/ASTM 52900:2015, Additive manufacturing — General principles — Terminology
[8]ISO/TC184, Ad Hoc Group, Data Architecture of the Digital Twin (V1R8)
[9]ISO 18739:2016, Dentistry — Vocabulary of process chain for CAD/CAM systems
[10]ISO/IEC 15938-5:2003, Information technology — Multimedia content description interface — 5: Multimedia description schemes
[11]ISO 23125:2015, Machine tools — Safety — Turning machines
[12]ISO/IEC 26552:2019, Software and systems engineering — Tools and methods for product line architecture design
[13]An architectural blueprint for autonomic computing. IBM White paper, 2006
[14]IEC/TR 62541-1, OPC unified architecture - 1: Overview and concepts
[15]IEC 62890, Life Cycle Management
[16]ISO 14649-1, Data model for computerized numerical controllers — Overview and fundamental principles
[17]ISO 22400-2:2014, Key performance indicators (KPIs) for manufacturing operations management — 2: Definitions and descriptions
[18]Platform Industrie 4.0 – Glossary (See https://www.plattform-i40.de/PI40/Navigation/EN/Industrie40/Glossary/glossary.html )
[19]RAJKUMAR, Ragunathan, et al. Cyber-physical systems: the next computing revolution. In: Design automation conference. IEEE, 2010, pp. 731–6.
[20]Guideline Industrie 4.0: Guiding principles for the implementation of Industrie 4.0 in small and medium sized business. VDMA, 2016 (See https://industrie40.vdma.org/documents/4214230/0/Guideline%20Industrie%204.0.pdf/70abd403-cb04-418a-b20f-76d6d3490c05
[21]Suh S. et al., Smart factory information bus from cyber-physical manufacturing perspective. J. Intell. Manuf. 2016
[22]ISO/IEC/TR 23188:2020, Information technology — Cloud computing — Edge computing landscape
[23]Suh S. et al., Insight of smart factory from CNC to CPSoS, International Symposium on Smart Factory, POSTECH, 2017
[24]ISO/IEC 26552:2019, Software and systems engineering — Tools and methods for product line architecture design
[25]ISO 13372:2012, Condition monitoring and diagnostics of machines — Vocabulary
[26]Suh S. et al., POSTECH TR-20200311, POSTECH press, 2020