Онтологические аспекты стандартизации

Полный текст

Введение

Современная наукоёмкая техника характеризуется конструктивной и технологической сложностью, необходимостью учёта многоступенчатой иерархии взаимосвязанных требований, а в процессы её жизненного цикла (ЖЦ) вовлечена многоуровневая кооперация предприятий [1]. Особую значимость приобретает системный подход к организации, планированию и управлению процессами ЖЦ технических систем (ТС). Одним из инструментов применения системного подхода является стандартизация, обеспечивающая упорядоченность (в т.ч. систематизацию и классификацию), комплексность, преемственность, трансдисциплинарность, что создаёт основу для повышения качества и инновационного потенциала сложных ТС. Процессы ЖЦ наукоёмкой техники сопровождаются активным использованием обширной информационной базы, а управление знаниями становится важным фактором осуществления наукоёмких технических проектов. Менеджмент знаний (МЗ) рассматривается как ключевой подход к управлению сложными системами [2]. В основе концепции МЗ лежит проектирование и разработка онтологий. Система стандартизации по своей функции близка к базе знаний (БЗ), и онтологический подход используется в стандартизации [3]. Потенциал стандартизации, как структурированной БЗ, заключается в систематизации, сохранении и передаче проверенных решений, что особенно актуально в условиях роста сложности ТС. В контексте МЗ стандартизация способствует генерации новых знаний [4].

Цель настоящей работы – исследование роли стандартизации в повышении качества и инновационного потенциала при создании сложных ТС за счёт интеграции методологий стандартизации с МЗ и построение онтологической модели системы стандартизации, учитывающей возрастающую сложность ТС и обеспечивающей управление информацией в их ЖЦ.

В задачи исследования входят:

• анализ диалектической природы понятия стандарта и рассмотрение стандартизации в контексте эволюции техники;
• исследование роли стандартизации в ЖЦ сложных наукоёмких ТС;
• разработка варианта онтологической модели системы стандартизации.

1 Стандарт: определения и диалектика

Стандарт (от английского standard) — типовой образец, которому должно удовлетворять изделие по размерам, форме и качеству [5]. Современные толкования слова «стандарт» раскрывают его научно-техническое содержание: «Стандарт… — образец, эталон, модель, принимаемые за исходные для сопоставления с ними др. объектов; нормативно-технический документ по стандартизации, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утверждённый компетентным органом; стандарт может быть разработан на материально-технические предметы (…), нормы, правила, требования организационно-методического и общетехнического характера; стандарт распространяется на все сферы человеческой деятельности: науку, технику, .., транспорт и т.д.» [6]. Действующая система стандартизации ориентируется на гармонизацию с международными нормами и практиками¹. В стандарте межгосударственного уровня закреплено следующее определение: «Стандарт: нормативный документ, который разработан на основе консенсуса, принят признанным на соответствующем уровне органом и устанавливает для всеобщего и многократного использования правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов, и который направлен на достижение оптимальной степени упорядочения в определённой области» [7].

Государственная система стандартизации в начале XX века формировалась из необходимости рационализации производств за счёт внедрения параметрических рядов однотипных изделий и установления единой системы мер и весов и обеспечивала упорядоченность, направленную на экономическую эффективность и быстрое освоение производств. Стандарт выполнял функцию закрепления наилучших достигнутых практик и фиксировал освоенные технические и технологические решения. Однако ускорение научно-технического прогресса и быстрое моральное устаревание продукции – объектов стандартизации – потребовали пересмотра роли стандартов: в дополнение к консервации существующего уровня техники в них стали закладывать опережающие (прогностические) требования. Такие стандарты, устанавливая перспективные показатели качества, вынуждали предприятия совершенствовать технологии и конструкции, тем самым превращая стандартизацию в инструмент технологического развития [8]. Стандарт приобрёл двойственную природу: сохраняет функцию обобщения проверенного опыта, т.е. представляет собой формализованное описание знаний субъектов об объектах стандартизации (структурированное знание, онтология); способствует инновациям, задавая ориентиры для будущих разработок (объектов проектирования), формируя в т.ч. среду проектирования [9]. Стандарты могут являться фактором, сдерживающим прогресс: фиксируя достигнутый уровень развития науки и технологий на определённый период, они замедляют развитие экономики, промышленных технологий, технологических инноваций [10]. Это противоречие между фиксацией прошлого и стимулированием прогресса отражает динамичную эволюцию стандартизации как механизма управления техническим развитием и раскрывает диалектическое содержание стандартизации.

Обозначенная диалектика стандартизации оказывает существенное влияние на развитие рынка. Установление заниженных, но общедоступных требований может привести к технологической стагнации, замедляя адаптацию промышленности к передовому научно-техническому уровню. Завышенные, опережающие стандарты создают барьеры для части производителей, неспособных обеспечить необходимый уровень технологического развития из-за высоких затрат на внедрение инноваций. В отраслях, техническое регулирование которых осуществляется в рамках Договора о Евразийском экономическом союзе² и Федерального закона о техническом регулировании³, данное противоречие разрешается через добровольный характер стандартов. В наукоёмких секторах экономики, таких как ракетно-космическая, атомная, оборонная, авиационная и др. отрасли, стандартизация приобретает особый характер, обусловленный обязательностью применения нормативных требований^4,5. Разработка новых ТС требует соответствия передовым технологическим нормативам, обеспечивающим конкурентоспособность и безопасность продукции. При этом необходимо учитывать, что жёсткие требования могут привести к неоправданному росту затрат и снижению эффективности реализации проектов. Обязательный характер стандартов в указанных отраслях усиливает значимость сбалансированности нормативных требований. Это противоречие можно рассматривать с позиций гегелевской диалектики, где оно выступает движущей силой развития [11]. Таким образом, стандартизация, сочетающая консервативные и прогрессивные функции, становится механизмом, который регулирует текущее состояние технологий и стимулирует их развитие.

2 Стандартизация в развитии техники

Стандарт и деятельность по стандартизации сопровождали человечество всегда. Приспосабливая под себя окружающую среду, оно искало пути выработки, фиксации, накопления и передачи знаний. В период античности формируется рациональный способ описания технологии посредством математики, которая определила «простые машины» как элементы, комбинация которых позволяет создать «сложные машины» [12]. Это можно назвать начальным этапом формирования широко используемых сегодня типизации, унификации и агрегатирования. В XX веке вопрос о доверии к процедуре познания и к результатам познания становится одним из фундаментальных вопросов теории познания [13].

Для создания сложных ТС в контексте цифровой трансформации требуется использование новых подходов, где система стандартизации может стать основой создания качественной и конкурентоспособной техники [14].

Соотношение развития техники и стандартизации можно рассмотреть с позиций философии техники, где техника есть изобретение [15, 16]. В стандартах предлагаются готовые варианты решения многих сопутствующих задач, на которые в отсутствие стандартов пришлось бы тратить когнитивные ресурсы, необходимые для творчества. Учитывая тенденции развития систем автоматизированного проектирования на базе искусственного интеллекта, стандарты, как формализованная система знаний, могут способствовать повышению производительности труда в проектировании и качества разрабатываемых проектов [17].

3 Онтологическая модель системы стандартизации

Актуальной задачей становится разработка онтологической модели системы стандартизации, соответствующей вызовам технологической трансформации. Тезаурус системы стандартизации установлен основополагающими межгосударственным [7] и национальным [18] стандартами. В этих стандартах термины расположены в порядке, отражающем систему понятий в области стандартизации, однако в них отсутствует схема связей и отношений этих понятий. На рисунке 1 приведена обобщённая семантическая схема стандартизации, в которой использованы виды связей (родовые, партитивные, ассоциативные), приведённые в [19].

 

Рисунок 1 – Возможное представление обобщённой семантической схемы стандартизации

 

Основными участниками работ по стандартизации являются технические комитеты по стандартизации (ТК), которые разрабатывают стандарты в соответствии закреплёнными за ТК объектами стандартизации (предметными областями, ПрО) [20]^6,7. При построении онтологической модели системы стандартизации разделение на ПрО предусматривает использование онтологий как на самом высоком уровне обобщения (мета-онтология), так и на уровне ПрО [21, 22]. Мета-онтология описывает наиболее общие понятия, а онтология ПрО – формальное описание ПрО, которое применяется для того, чтобы уточнить понятия, определённые в мета-онтологии, и/или определить общую терминологическую базу ПрО. Предлагаемая модель обладает характеристиками преемственности (стандарты совершенствуются и обновляются с учётом практики), комплексности (стандарты должны быть взаимоувязаны, непротиворечивы, системны и достаточны), а также межуровневой и межотраслевой диффузии (см. рисунок 2).

 

Рисунок 2 – Онтологическая модель системы стандартизации

 

В первый уровень онтологии предлагается включить: стандарты, описывающие процессы стандартизации, т.е. «стандарты на стандарты» (например, ГОСТы Р серии 1); общие управленческие стандарты (например, стандарты ИСО 9001 и ГОСТ РВ 0015); метрологические стандарты, которые формируют сопоставимость и достоверность результатов; стандарты, содержащие в себе общетехнические требования и формирующие общий подход к ЖЦ объектов техники (например, стандарты системы общих технических требований, стандарты на параметрические ряды и требования к крепежным изделиям, стандарты Единой системы конструкторской и Единой системы технологической документации).

Второй уровень онтологии содержит совокупности стандартов отдельных отраслей техники (например, стандарты на ракетно-космическую технику, авиационную технику и пр.).

Стандарты первого уровня онтологии (мета-стандарты) задают направления развития для стандартов второго уровня онтологии (стандарты по отраслям). Диффузия может происходить не только «сверху вниз», но и «снизу вверх». Так, наилучшие практики из ПрО могут быть применены не только в другой ПрО (диффузия ПрО), но и стать общеприменимыми.

Стандартизация должна выполнять функции инструмента для создания сложных ТС из типовых наиболее эффективных решений для обеспечения качества и преемственности, а также служить способом упорядочивания, трансдисциплинарного производства и передачи знаний, формируя систему требований.

Стандартизация, как инструмент для создания сложных ТС из типовых наиболее эффективных решений. Очевидна взаимосвязь проектирования и производства, когда стандартные решения используются для снижения стоимости производства. Каждая уникальная составная часть (деталь, узел и пр.) ТС будет повышать стоимость создания ТС. Стандартизованные элементы в этом случае рассматриваются как эмпирически обоснованный, подкреплённый опытом практического применения, наилучший вариант для решения конкретной задачи, который может быть произведён оптимальным способом.

Стандарты устанавливают требования к характеристикам компонентов систем, что обеспечивает их совместимость и взаимозаменяемость, ускоряет процесс разработки и снижает затраты. Стандарт при этом не является ограничителем творчества, а представляет собой инструмент наведения порядка во множестве вариантов исполнения элемента конструкции. В процессе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ могут создаваться новые принципы действия, варианты их осуществления, а также конструкции ТС и их компонентов, синтезироваться новые материалы и т.д. – т.е. создаваться изобретение, которое может стать основой нового стандарта для будущих разработок.

Стандартизация для обеспечения качества. Стандартизованные объекты представляют собой положительно показавший себя на практике вариант исполнения с точки зрения обеспечения безопасности и качества ТС. Стандарт может быть использован для оценки существующих объектов. Инструментом этого является система оценки соответствия, суть которой состоит в проведении испытаний с целью подтверждения требований, установленных в стандартах. Соответствие стандартам упрощает процесс получения необходимых разрешений и сертификатов, ускоряет вывод товаров на рынок и ввод в эксплуатацию ТС.

Стандартизация, как способ упорядочивания. В качестве примера можно привести стандарт, устанавливающий общие требования к выполнению технических условий [23]. Технические условия являются документом по стандартизации в составе конструкторской документации и упорядочивают номенклатуру изделий и совокупность основных требований к изделию или группе однотипных изделий.

Стандартизация для преемственности. Обеспечение принципа преемственности при разработке стандартов требуется в соответствии с законодательством в сфере стандартизации⁸. Принцип преемственности осуществляется за счёт внесения изменений и пересмотра действующих стандартов, разработки новых стандартов на основе международных и национальных стандартов с их возможной последующей отменой⁹. Функция преемственности позволяет совершенствовать наилучшие практики, доказавшие свою полезность, отклоняя от использования то, что не проходит проверку изменившейся практикой.

Стандартизация, как система требований. Эта функция актуальна в условиях развития технологии цифровых двойников. ТС должна быть описана в т.ч. с помощью стандартов, содержащих технические требования к объекту закупки¹⁰. Общие требования необходимо разложить на целевые показатели. В основе создания цифровых двойников лежит многоуровневая система требований (матрица требований) [24]. Многоуровневая система требований позволяет декомпозировать каждое требование на целевые показатели, а также определить взаимосвязь требований.

Стандартизация, как способ трансдисциплинарного производства и передачи знаний. Стандартизация рассматривается как эффективный канал передачи знаний от исследователей в промышленность за счёт открытости разработки стандартов и возможности любым заинтересованным лицам принимать в этом участие [4, 25, 26]. Требования к стандартам формируются пользователями и заказчиками стандартов, а трансдисциплинарное знание, получаемое в процессе разработки стандарта, направлено на решение конкретных проблем (задач) заказчика. Стандартизация в трансдисциплинарном обмене знаниями представлена на рисунке 3.

 

Рисунок 3 – Стандартизация как трансдисциплинарное производство и передача знаний [4] с дополнениями в части требований заказчика

 

Открытость разработки стандартов и участие в ней всех заинтересованных сторон даёт возможность создания нового знания на стыке дисциплин.

В качестве примера реализации межотраслевой диффузии может быть рассмотрен предварительный национальный стандарт (ПНСТ) [27]. ПНСТ разработан в рамках проектного ТК 711 «Умные (SMART) стандарты», участие в котором принимают крупные организации-представители различных отраслей¹¹. ПНСТ представляет собой результат совместной деятельности экспертов на стыке дисциплин, когда лучшие наработки и запросы всех участников ТК обсуждаются и учитываются на площадке ТК, а затем реализуются в стандарте. В ПНСТ выработаны методологические основы для развития технологии SMART-стандартов, которая впоследствии будет применена во многих отраслях [28].

Трансдисциплинарный подход (ТП) через конструктивное обобщение позволяет разобраться в причинах, обуславливающих существование понятий и их связей, определяющих объект исследования [29]. Достоинством ТП представляется возможность применить обобщённый положительный опыт участников группы по разработке стандартов к решению конкретной задачи. В настоящее время риск-ориентированный подход стал центральным элементом современных управленческих стандартов [25], т.е. произошёл переход от межотраслевой к межуровневой диффузии, когда стандарт одной ПрО сначала распространился на другие ПрО, а затем перешёл на уровень мета-стандарта.

Рассмотренные функции стандартизации близки с функциями БЗ.

В качестве примера можно рассмотреть систему стандартизации в ракетно-космической отрасли (РКО). Система стандартизации в РКО является обособленной, а фонд документов по стандартизации ракетно-космической техники (ДС РКТ) представляет собой систематизированный отраслевой опыт (БЗ), накопленный в ходе реализации космических проектов [30]. Знание – это человеческий актив или актив организации, позволяющий принимать эффективные решения и действовать в соответствии с контекстом [31]. Фонд ДС РКТ – актив, позволяющий принимать эффективные решения в соответствии с контекстом (создавать конкурентоспособную РКТ), т.е. БЗ и применять к нему подходы МЗ.

Стандартизация способствует решению задачи по созданию сложной наукоёмкой техники, а онтологический подход позволяет осуществить моделирование и наглядное представление взаимосвязей требований, установленных в стандартах. Это представляется крайне необходимым для повышения «цифровой зрелости» нормативной документации [32].

Заключение

Стандартизация представляет собой социально-технический феномен: её содержание и механизмы реализации неразрывно связаны с текущим уровнем технологического развития. Эта взаимосвязь обуславливает необходимость создания гибкой онтологической модели, которая отражала бы фундаментальные принципы стандартизации и обладала достаточной адаптивностью для быстрого отклика на технологические инновации.

Предложенный подход к стандартизации учитывает: ускорение темпов технологических изменений, рост сложности ТС и их компонентов, необходимость обеспечения совместимости и интероперабельности разнородных технологических решений, требования к гибкости стандартов. Это может быть достигнуто путём применения многоуровневой онтологической модели, которая позволит структурировать существующую совокупность стандартов и создать методологическую основу для разработки новых стандартов в условиях быстро изменяющейся технологической среды.

Стандартизации на основе онтологий может способствовать повышению качества и инновационного потенциала при создании сложных ТС, однако нуждается в детальной проработке методических и технических решений для конкретных ПрО.

 

¹ п. 3 ст. 15 Федерального закона от 29.06.2015 № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации».

² Приложение № 9 к Договору о Евразийском экономическом союзе (подписан в г. Астане 29.05.2014).

³ Федеральный закон от 27.12.2002 № 162-ФЗ «О техническом регулировании».

⁴ ст. 6 Федерального закона от 29.06.2015 № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации».

⁵ Приказ Минтранса России от 17.06.2019 № 184 «Об утверждении Федеральных авиационных правил «Сертификация авиационной техники, организаций разработчиков и изготовителей. Часть 21».

⁶ По состоянию на 08.08.2025 действует 281 ТК. https://www.rst.gov.ru/portal/gost/home/activity/standardization/techcom.

⁷ В целях реализации положений пункта 17 статьи 9 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации» приказами Росстандарта все действующие стандарты закреплены за конкретными ТК в соответствии с определёнными за ними объектами стандартизации.

⁸ п. 3 ст. 4 Федерального закона от 29.06.2015 № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации».

⁹ ГОСТ Р 1.5-2020 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты национальные Российской Федерации. Правила разработки, утверждения, обновления, внесения поправок и отмены».

¹⁰ п. 2 ст. 33 Федерального закона от 05.04.2013 № 44-ФЗ «О контрактной системе в сфере закупок товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд».

¹¹ Приложение № 2 к приказу Росстандарта от 06.07.2021 № 1190 «Состав проектного технического комитета по стандартизации «Умные (SMART) стандарты».

Об авторах

Дарья Владиславовна Купцова

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Автор, ответственный за переписку.
Email: dar.yermilina@gmail.com
ORCID iD: 0009-0007-5717-7332

аспирант, сертифицированный эксперт по стандартизации

Россия, Самара

Александр Яковлевич Дмитриев

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева; Академия проблем качества Российской Федерации

Email: dmitriev.aya@ssau.ru
ORCID iD: 0000-0002-9237-1989

к.т.н., доцент кафедры производства летательных аппаратов и управления качеством в машиностроении, генеральный директор ООО «Новое качество», академик

Россия, Самара; Москва

Илья Сергеевич Новиков

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет, МАИ); Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: NovikovIS@minprom.gov.ru

старший преподаватель кафедры управления качеством, преподаватель Высшей школы управления и инноваций (ВШУИ МГУ), советник министра промышленности и торговли Российской Федерации, сертифицированный эксперт по стандартизации

Россия, Москва; Москва

Список литературы

Дополнительные файлы