Реализация архитектуры промышленного интернета вещей IIRA (информационный домен) в нотации SysML версии 2

Аннотация

Формализация информационного домена эталонной архитектуры промышленного интернета вещей IIRA средствами языка системного моделирования SysML версии 2 позволяет обеспечить четкое определение правил сбора, хранения, преобразования, аналитической обработки и предоставления данных, поступающих от периферийных устройств в системы принятия решений в условиях реального времени с жесткими требованиями к надежности. Центральное положение данного домена в структуре IIRA обусловливает необходимость его представления в нотации, основанной на собственной метамодели KerML и текстовой форме, открывающей перспективы автоматизированной генерации моделей, их версионного контроля с использованием стандартных систем управления исходным кодом и интеграции с инструментами непрерывной интеграции и развертывания. Применительно к объектам капитального строительства и промышленной инфраструктуры такая формализация приобретает особую значимость в контексте цифровизации жизненного цикла зданий и сооружений, где технологии информационного моделирования зданий дополняются потоками телеметрии от датчиков мониторинга несущих конструкций, инженерных систем, параметров микроклимата и энергопотребления. Разработанная модель охватывает ключевые функциональные компоненты, включая подсистемы сбора данных, нормализации и очистки, хранения, аналитической обработки, визуализации и предоставления, управления метаданными, а также обеспечения безопасности данных, характеризуемые количественными показателями структурной сложности: количеством определений частей, атрибутов, потоковых соединений и глубиной вложенности, достигающей шести уровней в подсистеме аналитической обработки. Разнородность телеметрических потоков, генерируемых сенсорами деформаций, вибраций, температуры и влажности с объемами данных, варьирующимися от 0,01 до 164,8 МБ в сутки на датчик, определяет архитектурные решения по многоуровневому буферированию, дифференцированным политикам хранения и трехступенчатой организации аналитики – периферийной, платформенной и корпоративной, – с соответствующими ограничениями на латентность обработки, требуемые вычислительные ресурсы и степень редукции данных, составляющую 2,88 между крайними уровнями. Оценка степени покрытия функциональных требований информационного домена IIRA демонстрирует значение 91,2%, с общим количеством трассировочных связей 138, обеспечивающих прослеживаемость от момента генерации данных сенсорами до формирования заключений о состоянии конструкций. Анализ метрических характеристик выявляет высокую корреляцию между числом определений компонентов и коммуникационными связями, вариабельность цикломатической сложности подсистем и статистически значимые различия в глубине вложенности по функциональным группам. Подобный подход способствует созданию верифицируемых архитектурных артефактов, соответствующих нормативным требованиям к информационным системам в строительстве, и закладывает основу для модельно-ориентированной системной инженерии, способствующей интероперабельности, масштабируемости и снижению рисков при реализации систем непрерывного мониторинга состояния строительных объектов в рамках промышленного интернета вещей.