Цифровая платформа «Метрология 4.0 WEB» как ядро интегрированной метрологической экосистемы: архитектура, аналитика и взаимодействие с ФГИС «АРШИН»

Введение, цель

Точность, воспроизводимость и оперативность получения результатов измерений эволюционировали из узкометрологической задачи в стратегический фактор, определяющий конкурентоспособность промышленного производства [1–6]. В современных условиях традиционная организационно-технологическая модель, характеризующаяся использованием локального программного обеспечения, ручным оформлением документации и децентрализованными архивами, становится неадекватной в контексте растущих объемов данных, усиления регуляторных требований и потребностей географически распределенных предприятий. Дополнительным фактором сложности является законодательная обязанность публикации результатов поверки в фе-деральной государственной информационной системе «АРШИН», а также растущий спрос со стороны заказчиков и аккредитующих органов на обеспечение удаленного контроля в режиме онлайн.

В ответ на эти вызовы ФБУ «НИЦ ПМ – Ростест», обладающий разветвленной сетью поверочных лабораторий, инициировал разработку унифицированной цифровой платформы «Метрология 4.0 WEB». Концептуальной основой проекта являются принципы про-мышленной метавселенной, в рамках которой физическим объектам, методикам и процессам ставятся в соответствие их цифровые двой- ники, а информационные потоки замыкаются в единый контур [7–10].

Целью настоящей работы является комплексное описание архитектурных решений и функциональных возможностей платформы «Метрология 4.0 WEB». В задачи исследования входит демонстрация количественных (экономических) и качественных эффектов от ее внедрения, а также детализация технологий, обеспечивающих автоматизированное взаи-модействие с ФГИС «АРШИН», реализацию сквозной аналитики и автоматизацию обработки рукописных записей.

Методы исследования

Архитектура платформы и базовые модули «Метрология 4.0 WEB»

Любая информационная система, применяемая в метрологии, должна соответствовать ряду критических требований: устойчивость к высоким нагрузкам, централизованная управляемость и полная проверяемость на соответствие требованиям Федерального закона № 102-ФЗ. В связи с этим проектирование архитектуры целесообразно начинать не с реализации, а с формулировки фундаментальных принципов [11], которые обеспечивают масштабируемость, воспроизводимость процессов и нормативную прозрачность (рис. 1).

Проектные принципы платформы:

– интеграция с подсистемой 1С «Управление торговлей»: обеспечивает автоматизиро-

Рис. 1. Схема системы «Метрология 4.0 WEB»

Fig. 1. Diagram of the Metrology 4.0 WEB system

ванную передачу данных о заявках, клиентах и оказываемых услугах;

– веб-доступ через браузер: ликвидирует необходимость локальной установки клиентского программного обеспечения; все обновления развертываются централизованно;

– модульность архитектуры: каждое структурное подразделение (филиал) использует строго определенный набор функциональных компонентов, исключая избыточность;

– реализация требований безопасности: включает систему разграничения прав доступа и защиту от несанкционированных вмешательств, разработанную в строгом соответствии с корпоративной политикой инфор-мационной безопасности.

В основу методологии исследования положено описание архитектуры и функциональных модулей платформы «Метрология 4.0 WEB». Архитектурно платформа реализована как многоуровневая веб-система, включающая уровень интеграции (REST API) для взаимодействия с внешними системами (1С, MES, LIMS, ERP, ФГИС «АРШИН»), уровень бизнес-логики для обработки заявок и исполнения скриптов поверок, уровень данных с централизованным хранилищем методик, свидетельств и истории средств измерений, а также уровень визуализации с адаптивными дашбордами [12]. Ключевыми свойствами данной архитектуры являются горизонтальная масштабируемость без остановки сервиса, система контроля изменений, где каждая запись подписывается электронной подписью и хранит историю версий, а также поддержка распределенной сети филиалов с единой базой данных.

Базовый функционал системы охватывает ключевые аспекты метрологической деятельности, включая работу с заявлениями-квитанциями и реестром средств измерений, создание, хранение и контроль версий цифровых методик поверки и калибровки, реализуемых в виде исполняемых скриптов [12], а также генерацию установленной метрологической документации. Важным компонентом является модуль обмена данными с ФГИС «АРШИН», обеспечивающий выгрузку записей об утвержденных типах СИ и результатов поверок.

Платформа также предусматривает ведение каталогов рабочих мест, эталонов и стандартных образцов, сохраняя возможность экстенси-бильности за счет добавления новых модулей, таких как аналитические панели и инструменты распознавания рукописного ввода. Разработка платформы осуществлена с учетом требований нормативно-регламентирующей базы, включая Федеральный закон № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений», межгосударственные и национальные стандарты (ГОСТ ISO/IEC 17025, ГОСТ Р ИСО 9001, ГОСТ Р ISO 10012, ГОСТ Р 8.563), а также приказы Минпромторга и Росстандарта по взаимодействию с ФГИС «АРШИН». Каждый модуль системы соответствует требованиям регламентации и может быть использован в рамках сертифицированных систем менеджмента качества.

Следующим объектом рассмотрения является блок, трансформирующий результаты измерений в управляемый информационный поток с добавленной стоимостью [13], кото-рый включает подсистемы производственной аналитики, цифрового документооборота и распознавания рукописного ввода. Анали-тический модуль позволяет в режиме, близком к реальному времени, отслеживать ключевые показатели эффективности, такие как количество выполненных поверок, загрузка рабочих мест, состояние заявок и статистика взаимо-действия с ФГИС «АРШИН». Визуализация данных реализована через интерактивные дашборды (рис. 2), что обеспечивает оперативную идентификацию проблемных мест, способствует принятию обоснованных управленческих решений и позволяет планировать ресурсы с учетом ретроспективной и прогноз-ной аналитики, включая сезонные колебания нагрузки.

С точки зрения научного познания платформа выступает в роли инструмента для систематического накопления структурированных данных, создавая обширную эмпирическую базу для последующего анализа [14]. Накопленные структурированные наблюдения формируют основу для применения методов предиктивной аналитики, таких как оценка долгосрочных трендов изменения погрешно-

Финансы

Рис. 2. Пример интерактивных дашбордов

Fig. 2. Example of interactive dashboards стей средств измерений и выявление аномалий в статистике метрологических отказов.

Следующим ключевым аспектом является автоматизация документооборота, поскольку ручное заполнение рабочих журналов, свидетельств и протоколов традиционно представляет собой один из наиболее значимых источников операционных потерь времени и ошибок в метрологической практике. Платформа «Метрология 4.0 WEB» позволяет полностью автоматизировать процессы формирования свидетельств о поверке, сертификатов о калибровке и иной документации, а также подготовки протоколов и их последующей архивации с возможностью эффективного поиска. Генерация всех документов осуществляется на основе формализованных шаблонов, жестко привязанных к типу средства измерения, при-меняемой методике и виду оказываемых услуг, что позволяет полностью исключить необходимость многократного ввода однотипных данных.

Несмотря на общую тенденцию к цифровизации, в практической деятельности поверителя нередко возникают условия, исключающие использование ноутбуков или планшетов, когда результаты измерений фиксируются на бумажных носителях. Для ликвидации последующего дублирования ручного ввода этих данных в «Метрологии 4.0 WEB» реализован специализированный модуль оптического распознавания рукописного текста (OCR). Функциональный цикл модуля включает несколько этапов: оператор осуществляет фотографирование или сканирование заполненного листа, после чего алгоритмы интеллектуального анализа изображения выделяют структурные области – таблицы и ключевые поля. На следующем этапе выполняется конвертация рукописных символов в машиночитаемые цифровые значения с их последующим автозаполнением в соответствующие поля электронной формы протокола. Практическая реализация данного модуля означает, что по возвращении в лабораторию поверитель затрачивает минимальное время на окончательную верификацию автоматически распознанных данных, а не на их полное переписывание. Наиболее значимый эффект от его внедрения наблюдается при обработке больших массивов повторяющихся измерений, характерных для многоточечных процедур калибровки и серий-ных испытаний.

Результаты и дискуссия

Интеграция аналитического модуля, системы электронного документооборота и OCR-модуля формирует синергетический эффект, выражающийся в ряде количественно и каче- ственно измеряемых результатов. Эмпирические данные, полученные в ходе внедрения, демонстрируют значительное снижение операторских ошибок, связанных с многократным ручным вводом данных, и повышение прозрачности всех этапов метрологического процесса для руководства. Появляется возможность осуществления удаленного контроля на основе актуальных ключевых показателей эффективности (KPI) по каждому направлению деятельности. Цикл обработки заявки существенно ускоряется, поскольку данные после измере-ний сразу приобретают структурированный цифровой вид, готовый для формирования отчетности или автоматической выгрузки в ФГИС «АРШИН». Кроме того, формируется репрезентативная статистическая база, служащая основой для инициатив по пересмотру методик и внедрению новых KPI. Таким образом, рассмотренная подсистема трансформирует сквозной процесс «измерение → данные → документ» из последовательности ручных операций в целостный цифровой поток, при-годный как для оперативного управления, так и для научного анализа долгосрочных тенден-ций в области точности измерений.

Критически важным аспектом является интеграция платформы с ФГИС «АРШИН», поскольку с 2020 г. передача результатов поверок в эту систему стала обязательной, а ошибки или отказ от выгрузки формально приравниваются к нарушению лицензионных требований. Реализованная подсистема обеспечивает законченный сквозной цифровой контур: от момента поступления заявки из 1С до автоматической публикации данных. Процесс включает автовыбор методики по типу средства измерения, исполнение скрипта с расчетом погрешностей и неопределенно-стей, генерацию протокола или свидетельства с цифровой подписью и автоматическую выгрузку данных в формате XML в «АРШИН» с получением статуса подтверждения. Подобная организация потока данных полностью исключает промежуточные ручные этапы, на которых традиционно возникают ошибки.

Ключевым объектом, обеспечивающим качество и воспроизводимость процедур, выступает цифровая методика поверки. Она реализована в виде структурированного исполняемого скрипта, содержащего расчетные формулы, условия и последовательность опе-раций. Каждая методика проходит процедуру верификации, при которой скрипт проверяется на корректность логики и блокируется до устранения выявленных нарушений. Учет версий и идентификаторов обеспечивает прослеживаемость: каждая методика имеет уни-кальный код и хранит историю изменений, при этом устаревшие версии автоматически выводятся из эксплуатации. После утверждения скрипт валидируется и защищается от редактирования, что гарантирует единообразие выполнения поверок, устраняет «человеческую вариативность» и обеспечивает надежную основу для аудита. Важно отметить, что все валидированные скрипты соответствуют требованиям методик поверки, а также нормам, предъявляемым к программным средствам по ГОСТ Р ИСО/МЭК 12119–2000 и могут рассматриваться как самостоятельные объекты в соответствии с МИ 2174–91.

Особую значимость описанный подход приобретает в контексте выездных поверок. Поверитель на объекте получает доступ к ак-туальной версии методики непосредственно с планшета, что исключает использование бумажных форм и позволяет формировать протокол с электронной подписью на месте проведения работ. Результаты могут быть выгружены в «АРШИН» в течение нескольких минут после завершения измерений.

Поскольку каждая методика существует в качестве цифрового двойника, возникает возможность ее интеграции в более широкие сквозные модели производства, что соответствует концепции промышленной метавсе-ленной (Industrial Metaverse). Одновременно платформа выполняет функцию базы знаний: скрипты снабжены комментариями, примерами и историей типовых проблем, что существенно облегчает процесс обучения новых сотрудников.

Внедрение платформы продемонстрировало значительный экономический и ESG-эффект. По практическим результатам среднее время поверки одного средства измерения сократилось до 70 % от исходного уровня, а объем бумажного документооборота снизился до 10 %. Длительность проведения аудита сократилась с трех дней до шести часов, а срок обучения нового сотрудника – с одной недели до трех дней. Сокращение использования бумаги напрямую способствует уменьшению углеродного следа и соответствует уровню 4 модели цифровой зрелости, характеризующемуся интегрированными процессами с предиктивным контролем.

Заключение

Комплексная платформа «Метрология 4.0 WEB» воплощает три стратегические вехи цифровой трансформации метрологического обеспечения. Первая заключается в создании модульной архитектуры с горизонтальным масштабированием и жесткой нормативной привязкой, формирующей устойчивый тех-нологический каркас для работы распреде-ленной сети филиалов в едином цифровом пространстве при гарантированной прослеживаемости и защите данных. Вторая веха включает внедрение производственной аналитики, автоматизированного документооборота и нейросетевого OCR [15], которые совместно трансформируют первичные данные измере-ний в оперативную управленческую информацию и формируют основу для предиктивного анализа качества. Третья веха – реализация сквозной интеграции с ФГИС «АРШИН» и внедрение верифицируемых цифровых ме-