Язык моделирования архитектуры цифрового предприятия: методологический подход к проектированию систем Индустрии 4.0

Рассмотрены предложения по унификации способов графического моделирования архитектуры сложных крупномасштабных систем при проектировании цифровой трансформации предприятий в рамках концепции Индустрии 4.0. Работа структурирована следующим образом: раздел 2 посвящен формализации и обсуждению функциональных и нефункциональных требований к архитектуре цифровых предприятий в рамках концепции Индустрия 4.0. В разделе 3 рассмотрены некоторые проблемы использования традиционных нотаций графического моделирования систем, а также предлагается минимальный набор взаимосвязанных диаграмм, которые могли бы быть использованы на стадии проектирования архитектуры цифрового предприятия, включая оригинальные диаграммы, разработанные авторами. В разделе 4 показан пример реализации такого подхода к формированию набора диаграмм, названного DEAL 1.0 (Digital Enterprise Architecture Language), для проектирования архитектуры системы управления горнодобывающим предприятием открытого типа. По результатам работы определены ключевые функциональные и нефункциональные требования к цифровым предприятиям в рамках концепции Индустрия 4.0 и предложена методология проектирования дата-центричной микросервисной архитектуры цифрового предприятия, включающая переосмысление и модификацию существующих нотаций графического моделирования, оригинальные подходы к построению диаграмм, компромиссный подход к проектированию систем и инструментарий для проектирования и контроля качества реализации сложного крупномасштабного программного продукта.

Дерябин С. А., Кондратьев Е. И., Рзазаде Ульви Азар оглы, Темкин И. О. Язык моделирования архитектуры цифрового предприятия: методологический подход к проектированию систем Индустрии 4.0 // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 2. – С. 97–110. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_2_0_97.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского Научного Фонда проект № 19-17-00184.

Дерябин Сергей Андреевич¹ — зав. лабораторией, e-mail: deryabin.sa@misis.ru, ORCID ID: 0000-0003-3165-7032,
Кондратьев Егор Игоревич¹ — лаборант,
Рзазаде Ульви Азар оглы¹ — старший преподаватель,
Темкин Игорь Олегович¹ — д-р техн. наук, зав. кафедрой,
¹ НИТУ «МИСиС» .

Дерябин С.А., e-mail: deryabin.sa@misis.ru.

1. Лукичев С. В., Наговицын О. В. Цифровая трансформация горнодобывающей промышленности: прошлое, настоящее, будущее // Горный журнал. — 2020. — № 9. — С. 13—18. DOI: 10.17580/gzh.2020.09.01.

2. Владимиров Д. Я., Клебанов А. Ф., Кузнецов И. В. Цифровая трансформация открытых горных работ и новое поколение карьерной техники // Горная промышленность. — 2020. — № 6. — С. 10—12.

3. Клебанов А. Ф. Автоматизация и роботизация открытых горных работ: опыт цифровой трансформации // Горная промышленность. — 2020. — № 1. — С. 8—11.

4. Наговицын О. В., Возняк М. Г. К вопросам управления роботизированным горнодобывающим предприятием // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5(1). — С. 326—335. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_51_0_326.

5. Deryabin S. A., Temkin I. O., Zykov S. V. About some issues of developing Digital Twins for the intelligent process control in quarries // Procedia Computer Science. 2020, no. 176, pp. 3210–3216. DOI: 10.1016/j.procs.2020.09.128.

6. Kulikova E., Ivannikov A. Geographic information systems in geological monitoring during the construction of urban underground structures // Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment. 2019, no. 19, pp. 1—5. DOI: 10.3997/22144609.201903192.

7. Kongar-Syuryun Ch., Ubysz A., Faradzhov V. Models and algorithms of choice of development technology of deposits when selecting the composition of the backfilling mixture // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 684, no. 1, article 012008. DOI: 10.1088/1755-1315/684/1/012008.

8. Temkin I., Myaskov A., Deryabin S., Konov I., Ivannikov A. Design of a digital 3D model of transport–technological environment of open-pit mines based on the common use of telemetric and geospatial information // Sensors. 2021, vol. 21, no. 18, article 6277. DOI: 10.3390/ s21186277.

9. Хайрутдинов А. М., Конгар-Сюрюн Ч. Б., Kowalik T., Тюляева Ю. С. Управление напряженно-деформационным состоянием массива горных пород путем формирования разнопрочностной закладки // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 10. — С. 42–55. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10-0-42-55.

10. Kruchten P. The 4+1 view model of architecture // IEEE Software. 1995, vol. 12, no. 6, pp. 45—50. DOI: 10.1109/52.469759.

11. Vazquez-Ingelmo A., Garcia-Holgado A., Garcia-Penalvo F. J. C4 model in a software engineering subject to ease the comprehension of UML and the software // IEEE Global Engineering Education Conference. 2020, pp. 919—924. DOI: 10.1109/EDUCON45650.2020.9125335.

12. Kozma D., Varga P., Larrinaga F. Dynamic multilevel workflow management concept for industrial IoT systems // IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 2021, vol. 18, no. 3, pp. 1354—1366. DOI: 10.1109/TASE.2020.3004313.

13. Liua C., Su Z., Xu X., Lu Y. Service-oriented industrial internet of things gateway for cloud manufacturing // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2022, vol. 73, article 102217. DOI: 10.1016/j.rcim.2021.102217.

14. Resende C., Folgado D., Oliveira J., Franco B., Moreira W., Oliveira Junior A. C., Cavaleiro A., Carvalho R. TIP4.0: industrial internet of things platform for predictive maintenance // Sensors. 2021, vol. 21, no. 14, rticle 4676. DOI: 10.3390/s21144676.

15. Темкин И. О., Клебанов Д. А., Дерябин С. А., Конов И. С. Построение интеллектуальной геоинформационной системы горного предприятия с использованием методов прогнозной аналитики // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3. — С. 114–125. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-3-0-114-125.

16. Zaytseva E., Agafonov V. The concept of establishing a digital industrial enterprise in the cement industry // Materials of the International Conference «Scientific Research of the SCO Countries: Synergy and Integration». Beijing, 2019, pp. 12—18.

17. Sahal R., Breslin J. G., Ali M. I. Big data and stream processing platforms for industry 4.0 requirements mapping for a predictive maintenance use case // Journal of Manufacturing Systems. 2020, vol. 54, pp. 138—151. DOI: 10.1016/j.jmsy.2019.11.004.

18. Martínez P. L., Dintén R., Drake J. M., Zorrilla M. A big data-centric architecture metamodel for Industry 4.0 // Future Generation Computer Systems. 2021, vol. 125, pp. 263—284. DOI: 10.1016/j.future.2021.06.020.

19. Vostrikov A. V., Prokofeva E. N., Goncharenko S. N., Gribanov I. V. Analytical modeling for the modern mining industry // Eurasian Mining. 2019, no. 2, pp. 30–35. DOI: 10.17580/ em.2019.02.07.