"ПНСТ 791-2022. Предварительный национальный стандарт Российской Федерации. Численное моделирование динамических рабочих процессов в социотехнических системах. Качество модели"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 14.11.2022 N 105-пнст)

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Российский институт стандартизации" (ФГБУ "РСТ") совместно с Национальным исследовательским университетом "Высшая школа экономики" (НИУ ВШЭ)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 700 "Математическое моделирование и высокопроизводительные вычислительные технологии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 ноября 2022 г. N 105-пнст

Настоящий стандарт определяет общие требования к цифровым моделям архитектуры процессного управления социотехнических систем и, соответственно, к качеству создаваемой модели "цифрового двойника".

В настоящий момент в Российской Федерации реализуется масштабный проект по созданию цифровой экономики. Достижение проектных планов требует разработки новых методик управления субъектами экономической деятельности - социотехническими системами (СТС) страны, которые основаны на цифровых моделях деятельности и их дальнейшей реализации.

Разработка нормативного обеспечения поэтапного перехода к цифровой экономике требует от участников экономической деятельности системно-инженерного подхода и унификации широкого спектра применяемых решений в области современных технологий процессного управления на основе математического моделирования. Создание такой нормативной базы позволит создать унифицированное цифровое информационное пространство (УЦИП) для решения задач государственного управления и мониторинга деятельности СТС, обеспечить внедрение современной интеллектуальной модели управления.

Современный уровень развития информационных технологий (ИТ) позволяет и предопределяет использование методов численного моделирования (ЧМ) динамических рабочих процессов (потоков работ) в СТС. Для СТС численное моделирование является единственной возможностью оценки качества системы и прогнозирования ее взаимодействия с внешней средой. ЧМ позволяет существенно сократить затраты в ходе анализа, оценки, модификации и реализации архитектуры деятельности СТС.

Настоящий стандарт призван методологически способствовать интеграции внутренних и внешних динамических рабочих процессов (включая технологические) и сквозных процессов достижения требуемых целей СТС на всех этапах жизненного цикла деятельности и должен обеспечить:

- методологическую поддержку реализации цифровой трансформации (ЦТ) системы управления СТС;

- создание единого информационного пространства (ЕИП) СТС;

- согласование и интеграцию ЕИП с УЦИП;

- создание условий реализации ЦТ в рамках решения задачи мониторинга деятельности СТС;

- создание "цифрового двойника" архитектуры деятельности (предприятия) СТС;

- формирование УЦИП интеграции сквозных процессов на отраслевом уровне управления экономикой;

- создание технологии концептуального проектирования для оптимизации разработки новых объектов цифрового производства;

- мониторинг и контроль качества используемых и создаваемых моделей;

- развитие интеллектуального потенциала и повышение культуры производственных отношений в структурах СТС;

- существенное повышение эффективности деятельности за счет повышения качества принимаемых управленческих решений, снижения уровня искажения ключевых показателей эффективности (КПЭ), снижения числа и последствий операционных рисков и возникновения аварийных ситуаций.

Настоящий стандарт устанавливает требования и рекомендации к разработке и мониторингу качества моделей при проектировании программно-аппаратных комплексов архитектуры процессов деятельности субъектов цифровой экономики, а также рассматривает ЦТ субъектов и объектов экономики РФ с точки зрения факторов, влияющих как на проведение национального проекта по созданию цифровой экономики, так и на качество управления в экономике в целом.

Настоящий стандарт формулирует необходимые и достаточные условия обеспечения качества цифровых моделей деятельности для субъектов цифровой экономики с целью дальнейшей их (моделей) реализации и сертификации для интеграции в общую архитектуру цифровой экономики.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 57412 Компьютерные модели в процессах разработки, производства и эксплуатации изделий. Общие положения

ГОСТ Р 57700.3-2017 Численное моделирование динамических рабочих процессов в социотехнических системах. Термины и определения

ГОСТ Р 57700.19 Численное моделирование динамических рабочих процессов в социотехнических системах. Требования к архитектуре процессов

ГОСТ Р 57700.20 Численное моделирование динамических рабочих процессов в социотехнических системах. Общие положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 57700.3, ГОСТ Р 57700.19, ГОСТ Р 57700.20, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 адекватность модели: Правильное качественное и количественное описание изделий и физических процессов по выбранному множеству характеристик с некоторой разумной степенью точности.

3.1.2

3.1.3

3.1.4

3.1.5

3.1.6 внешняя среда: Совокупность активных хозяйствующих субъектов, экономических, общественных и природных условий, национальных и межгосударственных институционных структур, других внешних условий и факторов, действующих в окружении предприятия и влияющих на различные сферы его деятельности.

3.1.7

3.1.8 зрелость процесса: Способность процесса достигать требуемой цели.

3.1.9

3.1.10 консистентность данных: Согласованность данных друг с другом, целостность данных, а также внутренняя непротиворечивость, определяется моделью/структурой данных.

3.1.11 процесс: Формализованное отображение реального процесса деятельности в соответствующей действующим требованиям документальной форме, представленное как координированный (параллельный и/или последовательный) набор логически взаимосвязанных действий для достижения общей (процессной/системной) цели с указанием начала и конца процесса, и информации о конкретных действиях (сотрудники/участники, ассоциированные ИТ, приложения, данные, системы хранения данных, системы подготовки данных и т.п.).

3.1.12 результат исполнения бизнес-процесса: Материальный или информационный артефакт, однозначно соответствующий по своим параметрам, качеству и требованиям входным условиям к процессу.

3.1.13 релевантность: Мера соответствия получаемого результата ожидаемому, также степень практической и социальной применимости результата и/или варианта решения задачи.

3.1.14 стратегическая цель: Совокупность количественных и качественных показателей развития (деградации) на заданном интервале рассмотрения общей траектории существования системы.

3.1.15 социотехнические системы; СТС: Системный подход к комплексному проектированию и дальнейшему управлению процессами целеопределенной деятельности в аспекте взаимодействия социальной группы и информационно-технологической инфраструктуры процессов производства и/или достижения заданных целей, при обеспечении стабильности, устойчивости и безопасности системы. Общество, социальные институты и их подструктуры также могут и должны рассматриваться как сложные социотехнические системы.

3.1.16 уровень зрелости процесса: Степень, до которой процесс определен, управляем, измеряем, контролируем и эффективен.

3.1.17 цифровой двойник: Программно-аппаратный комплекс, реализующий комплексную динамическую модель для исследования и управления деятельностью социотехнической системы в реальном времени.

3.1.18 верификация (в контексте качества цифровой модели деятельности): Процедура выверки синтаксического качества, которое определяется различными автоматизированными и ручными процедурами контроля модели в соответствующих инструментальных методиках и языках моделирования.

3.1.19 валидация (в контексте качества цифровой модели деятельности): Процедура выверки семантического качества, которое достигается в результате итеративной процедуры имитационного моделирования и/или интерпретации модели на языке формальной логики.

3.1.20 сертификация: Процедура выверки прагматического качества, которое достигается в процессе подтверждения правильности, адекватности и нужности модели для ее реализации в автоматизированной системе управления и/или "цифровом двойнике" архитектуры деятельности СТС.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

УЦИП - унифицированное цифровое информационное пространство;

ИТ - информационные технологии;

ЧМ - численное моделирование;

ЦТ - цифровая трансформация;

ЕИП - единое информационное пространство;

КПЭ - ключевые показатели эффективности;

ЯМП - язык моделирования процесса;

СУБД - система управления базами данных.

Основной смысл ЦТ экономики заключается в формировании совокупности модельных представлений об объектах и субъектах экономической деятельности, формализованных в цифровых форматах систем "больших данных". Это означает, что для осуществления проекта по созданию "цифровой экономики" необходимо обозначить требования к субъектам экономической деятельности - социотехническим системам и цифровым моделям деятельности "цифровым двойникам" для их дальнейшей реализации.

4.2 СТС имеет целеполагание по своему определению, следовательно, существующие компоненты системы обеспечивают достижение цели существования всей системы. Компоненты могут быть представлены в виде подсистем, с ресурсным окружением, при этом каждая из подсистем с архитектурной точки зрения представляет собой процесс деятельности. Таким образом, для СТС формируется характерная архитектура деятельности, в которой участвуют различные сочетания подсистем, являющиеся самостоятельными и/или взаимозависимыми процессами. Необходимо, чтобы архитектура деятельности СТС была представлена в виде "цифровых двойников", увязанных с ландшафтом стратегических целей, в котором интегрирующим звеном является сквозной процесс, объединяющий в себе ресурсы системы и построенный с учетом внешнего окружения. Управление сквозным процессом, вместе с процессами из подсистем, является процессным управлением по смыслу и сути.

4.3 Ключевой задачей при проектировании сложных систем для осуществления цифровой трансформации является создание качественных цифровых моделей деятельности по ГОСТ Р 57412. Под качественной цифровой моделью понимается такая модель, в которой осуществлен сбор и классификация большинства характеристик, установлены отношения между ними, составлены онтологии и соблюдены все критерии качества "цифрового двойника". В общем случае, к критериям качества "цифрового двойника" относятся: полнота (степень охвата моделируемых процессов деятельности по количеству и глубине проработки каждого относительного реальной СТС), точность (величина отклонения результатов имитационного моделирования деятельности от реальных в метрических единицах), адекватность (сравнительная величина реакции цифровой модели на внутренние или внешние изменения/воздействия относительно аналогичных воздействий/изменений в реальной системе управления СТС). В случае несоблюдения (существенного отклонения, устанавливаемого в техническом задании на проектирование) критериев качества "цифрового двойника" необходимо задокументировать расхождения в понимании сути моделируемых объектов, процессов на разных уровнях менеджмента, руководства и т.д. и возвращаться на первоначальный этап для пересмотра целей и задач моделирования, а также для формирования новых базовых соглашений по проекту и технического задания, поскольку без соблюдения данных критериев реализация проекта невозможна.

4.4 Качественная цифровая модель деятельности является продуктом, интегрирующим всю совокупность знаний и опыта СТС по достижению ее системно-стратегической цели, и который предназначен для реализации в инфраструктуре ИТ. Следовательно, обеспечивающая ИТ архитектура процессов должна формироваться на основании требований, которые в свою очередь являются логическими следствиями, позволяющими реализовать цифровую модель деятельности в качестве "цифрового двойника" СТС.

4.5 При моделировании отдельных направлений деятельности системы необходимо обеспечивать выбор оптимального сценария проведения процессов деятельности для достижения стратегических целей всего предприятия как единой СТС. В случае изменения стратегических целей СТС "цифровой двойник" позволит декомпозировать новые цели на уровень отдельных направлений деятельности, а также проверить реалистичность поставленных целей и смоделировать процессы для нахождения оптимальных путей достижения новых целей.

4.6 Три базовых, основных компонента качества (синтаксический, семантический, прагматический) цифровой модели деятельности СТС представлены на рисунке 1 с их взаимозависимостями и взаимосвязями. На рисунке 1 присутствует понятие "зрелости архитектуры процессного управления деятельностью", что является прямым следствием уровня зрелости процессов деятельности (приложение Б).

5.1.1 Проверка и мониторинг использования символов, высказываний, связей и логики (логических операторов) на соответствие словарю и синтаксису используемого языка, нотации, методологии моделирования являются необходимыми условиями достижения синтаксического качества. Они основываются на разработанном и принятом соглашении о моделировании (уставе проекта), которое в свою очередь должно быть в соответствии с техническим заданием на проект ЦТ деятельности СТС.

5.1.2 Обязательное наличие соглашения о моделировании является основой для выполнения 5.1.1, которое принимается до начала проекта по моделированию всеми участниками и где оговариваются все особенности используемого синтаксиса. Соглашение о моделировании является базисом (основанием) для выявления ошибок/противоречий в языке моделирования, оценки семантического и прагматического качества. Синтаксическое качество является целью и основой проведения процедуры верификации модели "цифрового двойника" СТС на консистентность/полноту представления данных, входящих в описание модели.

5.1.3 Обязательное проведение процедуры верификации для проверки синтаксического качества является исключительным требованием - императивом. Отсутствие процедуры верификации, т.е. проверки достигнутого уровня синтаксического качества модели делает бессмысленным задачу ЦТ/автоматизации процессов и построения "цифрового двойника" деятельности СТС.

Примечание - Существует множество программных платформ, реализующих различные методики моделирования, в которых наличествуют модули синтаксического контроля и проверки моделей на консистентность, однако, достоверность подобного контроля и/или синтаксической отладки редко достигает 90%, что недостаточно для целей построения "цифрового двойника". Таким образом, кроме встроенных средств синтаксического контроля, требуется внимание и анализ экспертов. Ошибки, возникающие на этапе синтаксического моделирования, неизбежно приводят к ошибкам на следующих этапах реализации модели СТС и существенно увеличивают стоимость исправления модели в последующих стадиях.

5.2.1 Требования к степени адекватности модели относительно реальной архитектуры процессного управления СТС, как для моделей типа "как есть", так и для моделей типа "как должно быть", задаются в соглашении о моделировании и определяются тремя основными параметрами - полнотой, достаточностью и логической состоятельностью.

1) Требование семантической полноты достигается проверкой того, что модель содержит только релевантные задачи моделирования "цифрового двойника", семантические конструкции (символы) и высказывания, которые правильны.

2) Требование семантической достаточности достигается проверкой того, что все используемые семантические конструкции (символы) и высказывания правильны и релевантны решаемой задаче построения "цифрового двойника".

3) Требование логической состоятельности достигается выверкой модели процессной архитектуры на отсутствие ошибок в процессах деятельности СТС (приложение А).

5.3.1 Требования к степени детализации реального объекта и его внутренних свойств, функциональности определяются в соглашении о моделировании и зависят от процессной зрелости.

5.3.2 Определяют релевантность и/или необходимое и достаточное описание модели в зависимости от требований внешней среды и решаемых задач.

5.3.3 Зависят от субъективной восприимчивости языка моделирования и образа модели реальности; от условной подготовленности персонала (субъектов деятельности) к восприятию, пониманию и дальнейшей реализации модели в "цифровой двойник".

Примечание - Прагматическое качество не имеет строго формальной категоризации, но имеет существенное влияние на результат моделирования, дальнейшее использование модели и последующую цифровую трансформацию в "цифровой двойник".

Логическая ошибка - это функциональное несоответствие описания логике процесса с использованием любого ЯМП. Таким языком могут быть широко известные методологии типа IDEFxx, ARIS, Metasonic, BPMN и т.д. ЯМП может быть внутренним корпоративным языком, созданным на основании соглашения о моделировании, которое должно быть разработано и принято к действию до начала процесса (проекта) по моделированию процессов деятельности. Всего существует 24 вида логических ошибок, которые в свою очередь делятся на 4 группы.

А.1 Ошибки вида незавершенности, т.е. наличие пробелов (пропусков) в описании процессов, например, отсутствие целого процесса или информационного блока. Поскольку данная категория ошибок достаточно обширна, она подразделяется на два типа в зависимости от того, относится данная ошибка к информации или к процессам.

А.1.1.1 Неиспользуемая информация - процесс (участок процесса, функция) создает информационный блок (запись в базе, транзакцию), который в дальнейшем не используется в работе или не передается по следующему направлению (под следующим направлением понимается потребитель информации, находящийся вне данного процесса).

А.1.1.2 Несозданная информация - информационный блок требуется в процессе, но не создается или не передается источником (внепроцессорный поставщик информации, Web, ERP, СУБД и т.д.), отсутствует формирование запроса требуемой информации.

А.1.1.3 Неиспользуемый источник - источник существует на диаграмме процесса, но не производит (или не может производить) информационных блоков или его информационная суть (контент) никому не требуется. Отличается от А.1.1.1 тем, что в первом случае информация (информационный блок) создается и фиксируется, но не используется далее, а во втором случае ничего не производится или не требуется.

А.1.1.4 Неиспользуемое направление - направление существует на диаграмме процесса, но по нему не производятся транзакции (не предусмотрено регламентом) или это может быть зарезервированное направление для последующей модификации/вариации уже действующей системы.

А.1.2.1 Изолированный процесс - процесс не подсоединен к цели, задаче, источнику, направлению или другому процессу, оборванный процесс.

А.1.2.2 Враждебный процесс - процесс не имеет входов информации или не контролируется. Возникает в результате ошибок административной реформы СТС или умысла.

А.1.2.3 Непродуктивный процесс - процесс не имеет выходов информации, т.е. процесс может создавать значимый результат для целей СТС, однако, информация об этом никуда не поступает, отсутствуют показатели эффективности и прочие факторы регистрации деятельности и/или результата.

А.1.2.4 Нарушение сообщения - между источником информации и следующим ее потребителем не существует и/или не установлен информационный обмен. Данная ошибка является внутрипроцессной.

А.1.2.5 Отсутствие управления - для процесса не определен источник управляющей информации, контрольные точки и параметры отклонений.

А.1.2.6 Отсутствие принадлежности - не определена принадлежность процесса владельцу, управляющему комитету и т.д.

А.2 Ошибки вида несоответствия, т.е. неадекватное использование информационных блоков в различных частях процесса, что приводит к искаженному восприятию информации или к неясности инструкций, указаний.

А.2.1 Ошибочная работа с информацией (технологическое несоответствие) - информационный блок используется не в соответствии своему типу/формату, размеру, скорости обработки (имеется в виду ограничения канала, информационного буфера или архива).

А.2.2 Неправильно используемая информация (технологическое несоответствие) - информационный блок используется не в соответствии своему классу (несоответствующее использование приложений, например, использование формата DWG для формирования больших текстовых массивов).

А.2.3 Несоответствующая информация - процесс использует информацию, не соответствующую своему содержанию.

А.2.4 Отсутствие входа - процесс требует информацию, которую он не получает ни по одному из входов.

А.2.5 Отсутствие выхода - процесс производит информацию, которую не выводит ни по одному из выходов или умышленно задерживает. Отличается от А.1.2.3 тем, что в первом случае процесс может создавать информацию и/или создает ее, но не имеет выходов, подсоединенных к информации, во-втором случае, процесс не выводит информацию по имеющимся выходам.

А.2.6 Несовместимая информация - информационный блок разбит на составные части, которые, после их исполнения во время соответствующего этапа работы процесса, соединены вновь. В результате они становятся несовместимы (например, по форматам, по времени их исполнения или по противоречиям смысловым, как одновременное редактирование одного документа разными исполнителями).

А.2.7 Несоответствие с управлением - процесс плохо сочетается с управляющим блоком, или они имеют различные смысловые, понятийные характеристики (не установлено соглашение о моделировании, отсутствует унифицированный глоссарий управления и т.д.).

А.2.8 Ошибка интерфейса - вход или выход процесса не соединен с соответствующим по форматам, скорости, протоколам и т.п. входом или выходом соединяемого процесса.

А.3 Иерархическая и "наследственная" несовместимости - несовместимость процесса с подпроцессами (функциями), составляющими его или наличие конфликта между основным и последующим процессами.

А.3.1.1 Иерархическое несоответствие - существует несоответствие между входом или выходом процесса и входом или выходом одного из его подпроцессов (например, не установлены отношения между подчиненным процессом и управляющим, в результате подчиненный процесс не рассматривает управляющую информацию к действию).

А.3.1.2 Иерархическая незаконченность - процесс состоит из подпроцессов, которые вместе не составляют логически полный процесс достижения цели.

А.3.2.1 Наследственное несоответствие - подпроцесс несовместим с процессом, т.к. не может использовать информационные блоки, исходящие от процесса ни по классу, ни по формату или по другим признакам.

А.3.2.2 Несоответствие мощности - мощность подпроцесса не соответствует мощности процесса (слишком слабый подпроцесс для выполнения требований процесса или наоборот слишком мощный, т.е. растрата ресурсов).

А.4 Ошибки при организации процессных циклов - цикличность.

А.4.1 Избыточная цикличность - в процессе используется избыточное количество цикличных процедур (визирование, согласование, утверждение, информирование).

А.4.2 Циклическая несовместимость - циклические процедуры в процессе образуют несовместимые вложенные циклы, которые могут приводить к бесконечным (круговым) замкнутым на самих себя процессам.

Уровень зрелости процесса - степень, до которой процесс определен, управляем, измеряем, контролируем, эффективен и автоматизирован.

В целях классификации предприятий по степени автоматизации деятельности выделяются следующие уровни процессной зрелости:

1) уровень 1 - кусочно-функциональная автоматизация. Проведение автоматизации наиболее проблемных/затратных функций процесса, при использовании пирамидально-функционального подхода в управлении. Процессы частично описаны и регламентированы, в основе - административно-командное управление (характерная ситуация с середины до конца XX века);

2) уровень 2 - автоматизация отдельных процессов производится без учета процессной архитектуры деятельности предприятия, регламентация не учитывает ключевые показатели эффективности, которые, если собираются, то в ручном режиме (характерная ситуация с начала 80-х годов XX века);

3) уровень 3 - сквозная автоматизация. Определение/задание ресурсов (человеческих, информационных, технических, пространственных) происходит на основании анализа процессных требований и целостной процессной архитектуры, полуавтоматического/автоматического сбора показателей эффективности, мониторинга процессов в контрольных точках. Процессы управления документированы, имеют четкие границы и регламенты взаимодействия. Автоматизированный учет требований стандартов при проектировании и учет требований рынка к результатам деятельности;

4) уровень 4 - сквозная автоматизация с элементами частичной роботизации и элементами искусственного интеллекта, решение задач оптимального распределения ресурсов предприятия и оптимизации процессного управления. Оперативное отслеживание изменений внешней среды с реактивным внесением изменений в процессное управление. Подготовка и внедрение "цифровых двойников" изделий/продукции для сокращения расходов на проектирование и натурные испытания, интеграция требований стандартов к результатам/продукции в реальном времени как в процессе проектирования, так и при производстве;

5) уровень 5 - максимально возможная роботизация производства (смарт-производство). Преобладание роботизированных операций, широкое применение искусственного интеллекта, человек участвует в цепочке принятия стратегических решений. Интеграция со стандартами уровня 4 (смарт-стандартами). Проактивное управление изменениями на основании ситуационно-имитационного моделирования.

Существующий уровень процессной зрелости помогает определить, как степень зрелости предприятия, так и степень готовности СТС к цифровой трансформации деятельности. На основании понимания уровня зрелости предприятие имеет возможность сформулировать стратегию цифровой трансформации и тактику - последовательность шагов по достижению адекватного уровня подготовленности для реализации проекта по цифровой трансформации деятельности и внедрению "цифровых двойников" процессного управления.