ISO 13374-1:2003
(Main)Condition monitoring and diagnostics of machines — Data processing, communication and presentation — Part 1: General guidelines
Condition monitoring and diagnostics of machines — Data processing, communication and presentation — Part 1: General guidelines
ISO 13374-1:2003 establishes general guidelines for software specifications related to data processing, communication, and presentation of machine condition monitoring and diagnostic information.
Surveillance et diagnostic d'état des machines — Traitement, échange et présentation des données — Partie 1: Lignes directrices générales
L'ISO 13374-1:2003 établit les lignes directrices générales des spécifications de logiciels portant sur le traitement, l'échange et la présentation de données relatives à la surveillance et au diagnostic d'état des machines.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13374-1
First edition
2003-03-15
Condition monitoring and diagnostics
of machines — Data processing,
communication and presentation —
Part 1:
General guidelines
Surveillance et diagnostic d'état des machines — Traitement, échange
et présentation des données —
Partie 1: Lignes directrices générales
Reference number
ISO 13374-1:2003(E)
©
ISO 2003
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ISO 13374-1:2003(E)
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Published in Switzerland
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ISO 13374-1:2003(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Data processing . 1
2.1 Overview . 1
2.2 Data-processing blocks. 1
2.3 Conceptual information schema guidelines . 4
3 Data communication formats and methods for exchanging information . 6
3.1 Communication methodologies . 6
3.2 Selection guidelines for communication methodologies. 7
4 Formats for presenting and displaying data.8
4.1 General. 8
4.2 Determination of work flow procedures . 8
4.3 General information display architecture. 9
5 Responsible personnel. 14
5.1 Introduction . 14
5.2 Operators . 14
5.3 Operations engineer . 14
5.4 Reliability analyst. 14
5.5 Management . 14
Annex A (informative) Machinery Information Management Open Systems Alliance (MIMOSA)
specifications . 15
Bibliography . 16
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ISO 13374-1:2003(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 13374-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 108, Mechanical vibration and shock,
Subcommittee SC 5, Condition monitoring and diagnostics of machines.
ISO 13374 consists of the following parts, under the general title Condition monitoring and diagnostics of
machines — Data processing, communication and presentation:
Part 1: General guidelines
Part 2: Data-processing requirements
Part 3: Communication requirements
Part 4: Presentation requirements
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ISO 13374-1:2003(E)
Introduction
The various computer software programs written for condition monitoring and diagnostics of machines that are
currently in use cannot easily exchange data or operate in a plug-and-play fashion without an extensive
integration effort. This makes it difficult to integrate systems and provide a unified view of the condition of
machinery to users. The intent of ISO 13374 is to provide the basic requirements for open software
specifications which will allow machine condition monitoring data and information to be processed,
communicated and displayed by various software packages without platform-specific or hardware-specific
protocols.
Extensible Markup Language (XML) is a project of the World Wide Web Consortium (W3C), and the
development of the specification is being supervised by their XML Working Group. XML is a public format
[1]
written in the Standard Generalized Markup Language (SGML) (see ISO 8879 for details) for defining
descriptions of the structures of different types of electronic documents. The version 1.0 specification was
accepted by the W3C as a Recommendation in 1998. A W3C Recommendation indicates that a specification
is stable, contributes to Web interoperability, and has been reviewed by the W3C membership, who are in
favour of supporting its adoption by academic, industry and research communities. It is designed to improve
the functionality of the Web by providing more flexible and adaptable information identification.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13374-1:2003(E)
Condition monitoring and diagnostics of machines — Data
processing, communication and presentation —
Part 1:
General guidelines
1 Scope
This part of ISO 13374 establishes general guidelines for software specifications related to data processing,
communication, and presentation of machine condition monitoring and diagnostic information.
NOTE Later parts of ISO 13374 (under preparation) will address specific software specification requirements for data
processing, communication and presentation.
2 Data processing
2.1 Overview
Relevant data processing and analysis procedures are required to interpret the data received from condition
monitoring activities. A synergistic combination of technologies should establish the cause and severity of
possible faults and provide the justification for operations and maintenance actions in a pro-active manner.
A data processing and information flow of the type shown in Figure 1 is recommended either on a manual or
automatic basis, in order to implement condition monitoring successfully. The data flow begins at the top,
where monitoring configuration data are specified for the various sensors monitoring the equipment, and
finally results in actions to be taken by maintenance and operations personnel. As the information flow
progresses from data acquisition to advisory generation, data from the earlier processing blocks need to be
transferred to the next processing block and additional information acquired from or sent to external systems.
Similarly, as the data evolve into information, both standard technical displays and simpler graphical
presentation formats are needed. The flow progresses from data acquisition to complex prognostic tasks,
ending in the issuance of advisories and recommended actions (one of which may be a modification of the
monitoring process itself).
2.2 Data-processing blocks
2.2.1 Machine condition assessment processing blocks
Machine condition assessment can be broken into six distinct, layered processing blocks. The first three
blocks are technology-specific, requiring signal processing and data analysis functions targeted to a particular
technology. The following are some of the most commonly used technologies in condition monitoring and
diagnostics of machines:
shaft displacement monitoring;
bearing vibration monitoring;
tribology-based monitoring;
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ISO 13374-1:2003(E)
infrared thermographic monitoring;
performance monitoring;
acoustical monitoring;
motor current monitoring.
Figure 1 — Data-processing and information-flow blocks
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ISO 13374-1:2003(E)
The technology-specific blocks and the functions they should provide are as follows.
a) Data Acquisition (DA) block: converts an output from the transducer to a digital parameter representing
a physical quantity and related information (such as the time, calibration, data quality, data collector
utilized, sensor configuration).
b) Data Manipulation (DM block): performs signal analysis, computes meaningful descriptors, and derives
virtual sensor readings from the raw measurements.
c) State Detection (SD block): facilitates the creation and maintenance of normal baseline “profiles”,
searches for abnormalities whenever new data are acquired, and determines in which abnormality zone,
if any, the data belong (e.g. “alert” or “alarm”).
The final three blocks normally attempt to combine monitoring technologies in order to assess the current
health of the machine, predict future failures, and provide recommended action steps to operations and
maintenance personnel. These three blocks and the functions they should support are as follows.
d) Health Assessment (HA) block: diagnoses any faults and rates the current health of the equipment or
process, considering all state information.
e) Prognostic Assessment (PA) block: determines future health states and failure modes based on the
current health assessment and projected usage loads on the equipment and/or process, as well as
remaining useful life predictions.
f) Advisory Generation (AG) block: provides actionable information regarding maintenance or operational
changes required to optimize the life of the process and/or equipment.
2.2.2 Technical displays
To facilitate analysis by qualified personnel, relevant technical displays showing data such as trends as well
as associated abnormality zones are necessary. These displays should provide the analyst with the data
required to identify, confirm or understand an abnormal state.
2.2.3 Information presentation
It is important that the data be converted to a form that clearly represents the information necessary to make
corrective-action decisions. This may be done in a written format, numerically in order to demonstrate
magnitudes, graphically in order to show trends, or a combination of all three.
The information should include pertinent data describing the equipment or its components, the failure type or
fault, an estimate of the severity, a projection of condition and, finally, recommended action. Cost and risk
factors may also be displayed.
2.2.4 External systems
Retrieval of previous work histories from the maintenance system and previous operational data
(starts/stops/loads) from a process-data historian is important in the assessment of machinery health. After a
health assessment is made, the maintenance action to be taken may range from increasing the frequency of
inspection to repair or replacement of the damaged machinery or component. The effect on operations may
be an adjustment of operating procedures or a request to shutdown the equipment immediately. This need for
rapid communication to the maintenance and operational system requires software interfaces to maintenance
management systems and operational control systems. These interfaces are useful in order to communicate
recommended actions in the form of maintenance work requests and operational change requests.
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ISO 13374-1:2003(E)
2.2.5 Data archiving
Data archiving is an important feature during all blocks of a machine condition monitoring program. Previous
data trends can be analysed for statistical relevance. Previous health assessments should be audited for
accuracy, and root cause information added upon its discovery.
2.2.6 Block configuration
Each data-processing block requires configuration information, some of which may be static information and
other data may be dynamically changed by the system during operation. For example, the configuration of the
Data Acquisition block may include identification of measurement monitoring locations, orientation and relative
transducer position, monitoring polling rates, sensor set-up data and calibration parameters.
2.3 Conceptual information schema guidelines
2.3.1 Overview
The conceptual information schema is a single integrated definition of the relative machinery and condition
monitoring information, which is unbiased toward any single application of data and is independent of how the
data are physically stored or accessed. The primary objective of the conceptual schema is to provide a
consistent definition of the meanings and interrelationship of data, which can be used to integrate, share and
manage the integrity of data. This information schema is a blueprint of the location of various data elements.
There are various forms of information schema.
The file description schema format has been used for years in the scientific programming community. It maps
the format for ASCII or binary data files, which can be exported from a computer system or imported into a
computer system. A complete record format description is published which specifies the data fields contained
in the file, their exact location in relation to the other data fields, whether the fields are in ASCII or binary
format, and the exact data format (scientific floating point, integer, character, varying character string) of each
field.
The relational information schema format is the definition language for relational database management
systems. The relational method is analogous to a blue-print drawing which defines the following:
various “room names” (or tables) where data will be stored;
the data “contents” (or columns) in the rooms;
each data column's exact data format (scientific floating point, integer, varying character string, etc.);
whether or not a data column can be empty or not (not null);
each data row's unique “key” (primary key) which uniquely identifies it.
A table can be related to another table by including a “reference” (foreign key) to it.
Extensible Markup Language (XML) is a project of the World Wide Web Consortium (W3C) and the
development of the specification is being supervised by their XML Working Group. XML is a public format
[1]
written in the Standard Generalized Markup Language (SGML) (see ISO 8879 for details) for defining
descriptions of the structures of different types of electronic documents. It is called extensible because it is not
a fixed format like Hypertext Markup Language (HTML), which is a single, predefined markup language.
Instead, XML is actually a “meta-language” (a language for describing other languages) which allows one to
design customized markup languages for limitless different types of documents. XML uses the internationally
[2]
standardized 31-bit character repertoire specified in ISO 10646 , which covers most human (and some non-
human) languages. This is currently congruent with Unicode and is planned to be superset of Unicode. XML is
intended to make it easy and straightforward to use SGML on the Web: easy to define document types, easy
to author and manage SGML-defined documents, and easy to transmit and share them across the Web. It
defines an extremely simple dialect of SGML, which is completely described in the XML Specification. The
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ISO 13374-1:2003(E)
goal is to enable generic SGML to be served, received and processed on the Web in the way that is now
possible with HTML. For this reason, XML has been designed for ease of implementation, and for
interoperability with both SGML and HTML.
In 2001, the W3C issued XML Schema as a W3C Recommendation. XML Schemas define shared markup
vocabularies, the structure of XML documents, which use those vocabularies, and provide hooks to associate
semantics with them. By bringing datatypes to XML, XML Schemas increase XML's utility to the developers of
data interchange systems. XML Schemas allow the author to determine which parts of a document may be
validated, or identify parts of a document where a schema may apply. Furthermore, as XML Schemas are
XML documents themselves, they may be managed by XML authoring tools.
A software object information schema is now becoming widely used in the computer industry. Software
"objects" are defined using an object definition language, including their external characteristics and
operations, unique keys, data attributes available, data types, relationships, etc. The Unified Modelling
Language (UML) has emerged as the software industry's dominant modelling language. The Object
Management Group (OMG) adopted UML as its standard modelling language.
NOTE The OMG has submitted the UML specification to ISO as a Publicly Available Specification (PAS).
2.3.2 Information schema requirements
Regardless of which information schema format is chosen, the schema will define a minimum set of data
elements that should be included in the schema for compliance. In addition, a list of optional elements will be
included.
To support data communication between multiple condition monitoring modules supplied by various vendors,
a vendor-independent, open machine condition monitoring information schema architecture is required as an
underlying framework. This framework can be utilized in various communication implementations.
Vendor independence is vital. Many vendors and users have implemented various methods of machine
condition monitoring data storage. An open information schema allows for the integration of many sources of
machinery information, supports peer-to-peer databases, allows user-defined lookup entries, and utilizes
standardized timestamps and engineering units. The schema should support unique site identifiers and site
database or data source identifiers to differentiate data taken at different physical locations. The schema
should also support unique, system-wide identifiers for plant segments containing machinery (service segment
locations) in a parent-child hierarchy. Also the schema should support a unique asset-specific identifier to
allow individual component monitoring and tracking in a parts hierarchy. The basic framework of storing sites,
site databases, process or machine segment information, asset nameplate data, model or part information,
measurement locations, data measurement sources, transducers, ordered lists, and alarms should be
specified in the schema. At a data level, the schema should support formats for communicating historical
single-valued numeric data, Fast-Fourier Transform (FFT) spectra data, constant percentage band (CPB)
spectra, time waveforms, sample-based test data, thermographic images, and binary large objects. The
schema should support a date/time notation that references back to a specific instance in time, using the
[3]
Gregorian (Common Era or CE) calendar, with a lexical representation based upon ISO 8601 .
In order to communicate common machinery equipment types, measurement location types, orientations, etc.,
a standard set of reference entries should contain a set of common codes and associated text in various
languages as required. The architecture should allow for each database to create and maintain additional
reference table entries to allow maximum flexibility. An example of a publicly available XML Schema that
supports this architecture is given in Annex A.
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ISO 13374-1:2003(E)
3 Data communication formats and methods for exchanging information
3.1 Communication methodologies
3.1.1 General
Various communication methods can be utilized to distribute data that has been formatted according to the
information schema discussed above. The methodology utilized should be appropriate to the requirement of
the application.
3.1.2 Data file export/import processors
A data file export processor method of data communication requires the data provider to generate data files of
a specific information schema format using a set of user-defined filters and options. If a file description
information schema format is used, no additional file syntax specification may be needed. If a relational or
object information schema is used, then an export data file syntax should be specified. A data file import
processor is then required to import the data into another target system.
3.1.3 Remote Database Access client/server
[4]
Remote Database Access (RDA) is a communication protocol (see ISO/IEC 9579 for details) for accessing
a remote relational database or one that can be made to look like a relational database. RDA is used for
accessing data distributed over a number of heterogeneous platforms throughout a network. RDA employs a
client/server model in which the client monitors or controls the server, utilizing a published RDA language.
3.1.4 Structured Query Language client/server
[5]
Structured Query Language (SQL) is a relational database access language (see ISO/IEC 9075 for details).
SQL structures a database as a set of tables. A table is a collection of data organized into a fixed number of
columns and a variable number of rows. The SQL standard defines a syntax for embedding SQL statements
in several computer programming languages. A data source can build an SQL server in which a client
application is able to query a server using the SQL language.
3.1.5 Manufacturing Message Specification client/server
[6]
Manufacturing Message Specification (MMS) (see ISO/IEC 9506 for details) provides a large number of
services for real-time monitoring and control in a distributed system. It defines coding rules, grammar and
syntax for transmitting process data on a near-real-time basis from one computer to another. MMS employs a
client/server model in which the client monitors or controls the server. The server's behaviour is modelled by
the Virtual Manufacturing Device (VMD) abstraction. Since this standard is concerned with data access,
reference is made to MMS's variable access services and the data model underlying those services.
3.1.6 Extensible Markup Language client/server
Extensible Markup Language (XML) is a subset of ISO's Standard Generalized Markup Language (SGML)
and is now widely utilized on the internet. XML provides a standard by which the content structure of a wide
variety of information, from simple to complex, can be marked up for easy transfer over internet/intranet
network for use on a variety of computing platforms.
XML documents based on the same XML schema can be sent from one application to another, even across
different operating systems and machines. An XML client application, running on one machine, can send an
XML query to an XML information server running on a different computer on the network, and receive the
information it needs in a computer-readable format.
Legacy data encoded in XML can be delivered over a local area network or the internet without having to be
changed. Once on the client computer, it can be edited, manipulated and presented in various views without
return trips to the server computer.
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ISO 13374-1:2003(E)
XML is enabling open exchange of business information over the internet. It can also be used in the exchange
of maintenance and reliability information over computer networks as vendor-independent XML schema and
protocols in accordance with ISO 13374 gain acceptance. An example of a publicly available set of XML
client/server specifications for condition monitoring and diagnostics is found in Annex A.
3.1.7 Common Object Request Broker Architecture and Interface Definition Language
The Common Object Request Broker Architecture (CORBA) interoperability platform is an internationally
[7]
accepted standard (see ISO/IEC 19500-2 for details) for software object-to-object communication which
[8]
includes an Object Request Broker (ORB). This specification conforms to ISO/IEC 10746 on Open
Distributed Processing.
CORBA communication specifications are written in Interface Definition Language (IDL), as specified in
[9]
ISO/IEC 14750 , which allows interfaces to be written independent of any programming language.
Components specified in IDL publish the services they provide, the methods they support, the relevant
parameters, attributes, error handlers and inheritance relationships with other components.
3.2 Selection guidelines for communication methodologies
3.2.1 Methods of data access
A data file method of data communication requires the file server and client to manipulate physical data files of
a specific information schema format using a set of user-defined filters and options. This method is
appropriate when a large volume of information needs to be transferred from one system to another, or if the
target system is not on-line.
A relational query client/server method of data communication, such as RDA and SQL, requires that the data
provider support a call level interface with some minimum level support for a user-defined “SELECT” construct
of Structured Query Language (SQL). This data communication method is directly supported by the relational
schema. The file description schema format requires a remapping effort to describe the file data as a relational
schema in order to support this relational query method. An object information schema would also need to be
converted into a relational schema to allow for this relational query language to be supported.
A memory-resident communication server method of data communication, such as MMS, requires that the
data provider create a communication server that understands a defined protocol for acknowledging requests
for data and sending the resulting data packets to the requester. In a file description schema format, each
data atom to be transferred should be assigned a data atom identifier, and a data filter method should be
agreed upon. In a relational schema, t
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13374-1
Première édition
2003-03-15
Surveillance et diagnostic d’état des
machines — Traitement, échange et
présentation des données —
Partie 1:
Lignes directrices générales
Condition monitoring and diagnostics of machines — Data processing,
communication and presentation —
Part 1: General guidelines
Numéro de référence
ISO 13374-1:2003(F)
©
ISO 2003
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ISO 13374-1:2003(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2003 — Tous droits réservés
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ISO 13374-1:2003(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Traitement des données. 1
2.1 Vue d'ensemble . 1
2.2 Blocs de traitement des données. 1
2.3 Lignes directrices relatives au schéma informatif conceptuel . 4
3 Formats d'échange de données et méthodes d'échange d'informations . 6
3.1 Méthodes d'échange. 6
3.2 Lignes directrices de sélection des méthodes d'échange . 7
4 Formats de présentation et d'affichage des données. 8
4.1 Généralités. 8
4.2 Détermination des procédures de déroulement des opérations . 8
4.3 Architecture de l'affichage des informations générales. 9
5 Personnel responsable. 13
5.1 Introduction . 13
5.2 Opérateurs . 14
5.3 Ingénieur-système . 14
5.4 Analyste de fiabilité . 14
5.5 Direction. 14
Annexe A (informative) Association pour les systèmes ouverts de gestion d'informations
relatives aux machines (MIMOSA) . 15
Bibliographie . 16
© ISO 2003 — Tous droits réservés iii
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ISO 13374-1:2003(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 13374-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques,
sous-comité SC 5, Surveillance et diagnostic des machines.
L'ISO 13374 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Surveillance et diagnostic d’état
des machines — Traitement, échange et présentation des données:
— Partie 1: Lignes directrices générales
— Partie 2: Exigences relatives au traitement des données
— Partie 3: Exigences relatives à l'échange des données
— Partie 4: Exigences relatives à la présentation des données
iv © ISO 2003 — Tous droits réservés
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ISO 13374-1:2003(F)
Introduction
Les divers logiciels élaborés pour la surveillance et les diagnostics sur l'état des machines et actuellement
utilisés ne peuvent pas facilement échanger des données ou être prêts à l'emploi sans un large effort
d'intégration. Il est donc difficile d'intégrer des systèmes et de fournir aux utilisateurs une vision uniforme de
l'état des machines. L'ISO 13374 a pour but d'établir des exigences de base pour les spécifications de
logiciels ouverts qui permettront de traiter, d'échanger et d'afficher les données et informations relatives à la
surveillance des machines à l'aide de divers progiciels, sans protocoles propres à une plate-forme ou à un
matériel.
Le langage de balisage extensible (XML) est un projet du World Wide Web Consortium (W3C), dont le groupe
de travail XML supervise l'élaboration de la spécification. XML est un format public écrit en langage normalisé
[1]
de balisage généralisé (SGML) (voir l'ISO 8879 pour plus ample information) définissant la description des
structures des différents types de documents électroniques. Le W3C a accepté la spécification, version 1.0,
sous forme de Recommandation en 1998. Une Recommandation du W3C indique qu'une spécification est
stable, contribue à l'interopérabilité du Web et a été revue par les membres du W3C, qui prônent son adoption
par le monde universitaire, de l'industrie et de la recherche. Ce langage est conçu pour améliorer la
fonctionnalité du Web en assurant une identification plus souple et adaptable des informations.
En 2001, le W3C a publié le Schéma XML sous forme de Recommandation du W3C. Les schémas XML
définissent des vocabulaires de balisage partagés, la structure des documents XML qui utilisent ces
vocabulaires, et fournit des moyens pour y associer une sémantique. En fournissant des types de données à
XML, les schémas XML augmentent l'utilité de XML pour les concepteurs de systèmes d'échange de données.
Les schémas XML permettent à l'auteur de déterminer quelles parties d'un document peuvent être validées,
ou d'identifier les parties auxquelles un schéma peut s'appliquer. Les schémas XML étant eux-mêmes des
documents XML, ils peuvent en outre être gérés par des systèmes-auteurs XML.
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NORME INTERNATIONALE ISO 13374-1:2003(F)
Surveillance et diagnostic d’état des machines — Traitement,
échange et présentation des données —
Partie 1:
Lignes directrices générales
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 13374 établit les lignes directrices générales des spécifications de logiciels portant
sur le traitement, l'échange et la présentation de données relatives à la surveillance et au diagnostic d’état
des machines.
NOTE D'autres parties de l'ISO 13374 (en préparation) traiteront des exigences spécifiques en matière de
spécification de logiciel, respectivement pour le traitement, l'échange et la présentation des données.
2 Traitement des données
2.1 Vue d'ensemble
Des modes opératoires pour le traitement et l'analyse des données pertinents sont nécessaires pour
interpréter les informations provenant des activités de surveillance. Il convient qu'une combinaison synergique
de technologies établisse la cause et la gravité des défauts éventuels et justifie les opérations d'exploitation et
de maintenance d'une manière proactive.
Il est recommandé d'assurer, de façon manuelle ou automatique, un traitement des données et une circulation
des informations tel qu'illustré à la Figure 1, pour mettre en place une surveillance réussie. La circulation des
données commence au sommet, au moment où les données relatives à la configuration de la surveillance
sont définies pour les divers capteurs surveillant les équipements, et s'achève par les actions que doit
entreprendre le personnel de maintenance et d'exploitation. Dans la mesure où la circulation des informations
passe de l'acquisition des données à la formulation de conseils, il est nécessaire de transférer les données
des premiers blocs de traitement au bloc de traitement suivant, et de recevoir des informations
supplémentaires de systèmes externes ou de les leur envoyer. De même, lorsque les données deviennent
des informations, des affichages techniques normalisés et des présentations plus simples sous forme de
graphiques sont à la fois nécessaires. La circulation se poursuit de l'acquisition des données aux opérations
de pronostics complexes pour aboutir à la formulation de conseils et de recommandations d'actions (l'une
d'elles pouvant être une modification du procédé de surveillance lui-même).
2.2 Blocs de traitement des données
2.2.1 Blocs de traitement de l'évaluation de l'état de la machine
L'évaluation de l'état de la machine peut être décomposé en six blocs de traitement distincts en couches. Les
quatre premiers blocs concernent la technologie et nécessitent des opérations de traitement du signal et
d'analyse des données ciblées sur une technologie particulière. Les blocs suivants représentent certaines des
technologies couramment utilisées pour la surveillance des machines:
surveillance du déplacement de l'arbre;
surveillance des vibrations du palier;
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ISO 13374-1:2003(F)
surveillance basée sur la tribologie;
surveillance par thermographie à infrarouge;
surveillance des performances;
surveillance acoustique;
surveillance du courant du moteur.
Figure 1 — Traitement des données et blocs de circulation des informations
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Les blocs spécifiques et les fonctions qu'ils remplissent généralement sont les suivants.
a) Acquisition des données (bloc DA): convertir les résultats du conditionneur du capteur en paramètre
numérique représentant une grandeur physique et les informations associées (comme la durée,
l'étalonnage, la qualité des données, le collecteur de données utilisé, la configuration des capteurs).
b) Manipulation des données (bloc DM): réaliser l'analyse du signal, calculer les descripteurs significatifs
et extraire les valeurs des capteurs virtuels à partir des mesures brutes.
c) Détection d'un état (bloc SD): faciliter la création et la maintenance de «profils» de référence normaux
puis rechercher les anomalies à chaque acquisition de nouvelles données et déterminer à quelle zone
d'anomalie éventuelle appartiennent les données (par exemple «alerte» ou «alarme»).
Les trois derniers blocs essaient généralement de regrouper les techniques de surveillance afin d'évaluer
l'état actuel de la machine, de prévoir les futures défaillances et de déterminer les étapes des actions
recommandées au personnel d'exploitation et de maintenance. Ces trois blocs et les fonctions qu'ils
remplissent généralement sont les suivants.
d) Évaluation de l'état (bloc HA): diagnostiquer tous les défauts et définir l'état actuel des équipements ou
du procédé en tenant compte de toutes les informations d'état.
e) Évaluation du pronostic (bloc PA): déterminer l'état futur et les modes de défaillance d'après
l'évaluation de l'état actuel et des conditions d'utilisation envisagées pour les équipements et/ou les
procédés ainsi que d'après les prévisions de la vie utile restante.
f) Génération de conseils (bloc AG): fournir des informations d'actions relatives aux modifications de
maintenance ou d'exploitation nécessaires à l'optimisation de la durée de vie du procédé et/ou des
équipements.
2.2.2 Affichages techniques
Afin de faciliter l'analyse réalisée par du personnel qualifié, il est nécessaire de disposer d'affichages
techniques pertinents présentant des données telles que les tendances ainsi que les zones d'anomalies
associées. Il convient que ces affichages fournissent à l'analyste les données requises pour identifier,
confirmer ou comprendre un état anormal.
2.2.3 Présentation des informations
Il est important de convertir les données sous une forme représentant clairement les informations nécessaires
pour décider d'actions correctives. Les données peuvent être converties sous forme écrite, numériquement
pour la présentation d'amplitudes, graphiquement pour les tendances, ou une combinaison de tous les
éléments susmentionnés.
Il convient que les informations comprennent des données pertinentes décrivant les équipements ou leurs
composants, le type de défaillance ou de défaut, une estimation de la gravité, une prévision de l'état et enfin
une action recommandée. Les facteurs coût et risque peuvent également être affichés.
2.2.4 Systèmes externes
La récupération de travaux antérieurs du système de maintenance et de données antérieures d'exploitation
(départ/arrêts/charges) d'un historique de traitement des données est importante pour l'évaluation de l'état
des machines. Après évaluation de l'état, l'action de maintenance à entreprendre peut aller de l'augmentation
de la fréquence de contrôle à la réparation ou au remplacement de la machine ou du composant endommagé.
Les modifications apportées aux opérations peuvent consister en un réglage des modes opératoires de
fonctionnement ou en une demande d'arrêt immédiat des équipements. Ce besoin de communiquer
rapidement avec le système de maintenance et d'exploitation nécessite des interfaces de logiciel avec les
systèmes de gestion de la maintenance et les systèmes de contrôle opérationnels. Ces interfaces sont utiles
pour transmettre les actions recommandées sous forme de requêtes de travaux de maintenance et de
requêtes de modification de l'exploitation.
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ISO 13374-1:2003(F)
2.2.5 Archivage des données
L'archivage des données est important dans tous les blocs du programme de surveillance d'une machine. Les
tendances des données antérieures peuvent être analysées dans un but statistique. Il convient de vérifier la
précision des évaluations de l'état antérieur et d'ajouter des informations relatives à la cause fondamentale
lors de l'analyse.
2.2.6 Configuration des blocs
Chaque bloc de traitement des données nécessite des informations relatives à sa configuration, dont
certaines peuvent être statiques et d'autres modifiées de façon dynamique par le système au cours de son
fonctionnement. À titre d'exemple, la configuration du bloc d'acquisition des données peut inclure une
identification des sites de surveillance des mesures, de l'orientation et de la position relative des capteurs, des
taux d'appels de surveillance, des données de réglage des capteurs et autres paramètres d'étalonnage.
2.3 Lignes directrices relatives au schéma informatif conceptuel
2.3.1 Vue d'ensemble
Le schéma informatif conceptuel présente une définition unique et intégrée des informations relatives
concernant les machines et la surveillance, non biaisée vers une seule application de données et ne
dépendant pas du mode de stockage ou d'accès physique aux données. Le schéma conceptuel a pour
objectif principal de fournir une définition cohérente de la signification et des rapports entre les données qui
peut être utilisée pour intégrer, partager et gérer l'intégrité des données. Ce schéma informatif constitue un
plan de l'emplacement des divers éléments de données. Il existe diverses formes de schéma informatif.
Le format du schéma de description de fichier est utilisé depuis des années dans le domaine de la
programmation scientifique. Il présente le format des fichiers de données ASCII ou binaires qui peuvent être
exportés vers un système informatique ou importés d'un système informatique. Une description de la structure
d'enregistrement complète est publiée et spécifie les champs de données contenus dans le fichier, leur
emplacement exact par rapport aux autres champs de données, qu'ils soient de format ASCII ou binaire, et le
format de données exact (virgule flottante scientifique, nombre entier, caractère, chaîne de caractères
variables) de chaque champ.
Le format du schéma informatif relationnel représente le langage de définition des systèmes de gestion de
bases de données relationnelles. Le modèle relationnel est identique à un plan détaillé qui définit les éléments
suivants:
divers «noms de site» (ou tables) où les données seront stockées;
le «contenu» des données (ou des colonnes de données) dans les sites;
le format de données exact de chaque colonne de données (virgule flottante scientifique, nombre entier,
chaîne de caractères variables, etc.);
la possibilité qu'une colonne de données soit vide ou non (non nulle);
la «clé» unique de chaque rangée de données (clé primaire) qui l'identifie de façon unique.
Une table peut être associée à une autre table en ajoutant une «référence» (clé étrangère).
Le langage de balisage extensible (XML) est un format public écrit en langage normalisé de balisage
[1]
généralisé (SGML) (voir l'ISO 8879 pour plus ample information) définissant la description des structures
des différents types de documents électroniques. Il est dit évolutif car il ne s'agit pas d'un format fixe comme
le langage de balisage hypertexte (HTML), qui représente un langage de balisage unique prédéfini. À l'inverse,
XML est réellement un «métalangage» (un langage permettant de décrire d'autres langages) qui permet de
concevoir son propre langage de balisage sur mesure pour des types de documents d'une diversité illimitée.
[2]
XML fait appel au répertoire international normalisé de caractères de 31 bits spécifié dans l'ISO 10646 , qui
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ISO 13374-1:2003(F)
couvre la plupart des langages humains (et certains non humains). Il est actuellement conforme à l'Unicode et
il est prévu qu'il constitue un surensemble d'Unicode. XML est destiné à faciliter et à simplifier l'emploi de
SGML sur le Web: facilité de la définition des types de documents, facilité de la création et de la gestion des
documents définis SGML et enfin facilité de leur transmission et de leur partage sur le Web. Il définit un
dialecte extrêmement simple de SGML, qui est entièrement décrit dans la Spécification XML. Le but est de
permettre de fournir, de recevoir et de traiter sur le Web un SGML générique, comme c'est actuellement
possible avec HTML. C'est pourquoi XML a été conçu pour faciliter la mise en œuvre et assurer
l'interopérabilité tant avec SGML qu'avec HTML. (Voir l'Introduction pour plus ample information.)
Un schéma informatif d'objets logiciels est de plus en plus utilisé aujourd'hui dans l'industrie informatique. Les
«objets» logiciels sont définis au moyen d'un langage de définition d'objet, comprenant leurs caractéristiques
externes et leur exploitation, les clés uniques, les attributs de données disponibles, les types de données, les
relations, etc. Le langage de modélisation unifié (UML) s'est imposé comme principal langage de modélisation
dans l'industrie des logiciels. Le groupe de gestion d'objets (OMG) a adopté l'UML comme langage normalisé
de modélisation.
NOTE L'OMG a soumis la spécification UML à l'ISO en tant que Spécification disponible au public (PAS).
2.3.2 Exigences relatives au schéma informatif
Indépendamment du format de schéma informatif choisi, celui-ci définira un ensemble minimal d'éléments de
données qu'il convient d'inclure pour conformité dans le schéma. Une liste d'éléments optionnels sera
également incluse.
Pour permettre l'échange des données entre les multiples modules de surveillance fournis par les divers
constructeurs, l'architecture du schéma informatif de surveillance d'une machine ouverte, indépendante du
constructeur, est nécessaire comme cadre sous-jacent. Ce cadre peut être utilisé pour les diverses mises en
place d'échanges.
L'indépendance par rapport au constructeur est essentielle. De nombreux constructeurs et utilisateurs ont mis
en place diverses méthodes de stockage d'informations relatives à la surveillance de machine. Un schéma
informatif ouvert permet l'intégration de nombreuses sources d'informations relatives à la machine, prend en
charge les bases de données d'égal à égal (homologues), permet de consulter les entrées définies par
l'utilisateur et utilise des horodateurs standards et des unités techniques. Il convient que le schéma prenne en
charge des identificateurs uniques de site et des identificateurs de bases de données ou de sources de
données du site afin de différencier les données provenant d'emplacements physiques différents. Il convient
que le schéma prenne également en charge des identificateurs uniques à l'échelle du réseau pour les
sections d'installation comprenant des machines (emplacements de section de service) au sein d'une
hiérarchie parent-enfant. Il convient que le schéma prenne également en charge un identificateur unique
spécifique des biens, permettant la surveillance et le suivi d'un composant individuel au sein d'une hiérarchie
par pièces. Il convient de spécifier dans le schéma le cadre de base des sites de stockage, des bases de
données des sites, des informations relatives aux éléments du procédé ou de la machine, des données des
plaques signalétiques des biens, des informations relatives au modèle ou à une partie, des emplacements de
mesures, des sources des mesures de données, des capteurs, des listes numérotées et des alarmes.
Concernant les données, il convient que le schéma prenne en charge des formats pour l'échange de données
numériques historiques monovaluées, des données spectrales de la transformation de Fourier rapide, des
spectres de bande passante relative constante, des signaux temporels, des données d'essai échantillonnées,
des images thermographiques et des objets binaires importants. Il convient que le schéma prenne en charge
une notation date/heure qui renvoie à une instance spécifique dans le temps, utilisant le calendrier grégorien
[3]
(ère chrétienne) avec une représentation lexicale fondée sur l'ISO 8601 .
Afin d'échanger des types communs d'équipements de machine, des types d'emplacement de mesure, des
positions, etc., il convient qu'un ensemble standard d'entrées de référence comprenne un ensemble de codes
communs et le texte qui lui est associé, dans diverses langues si nécessaire. Il convient que l'architecture
permette à chaque base de données de créer et de maintenir des entrées supplémentaires de tableaux de
référence pour assurer un maximum de flexibilité. L'Annexe A donne un exemple de schéma XML ouvert qui
prend en charge cette architecture.
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ISO 13374-1:2003(F)
3 Formats d'échange de données et méthodes d'échange d'informations
3.1 Méthodes d'échange
3.1.1 Généralités
Diverses méthodes d'échange peuvent être utilisées pour transmettre des données qui ont été formatées
conformément au schéma informatif susmentionné. Il convient que la méthode utilisée soit conforme aux
exigences relatives à l'application.
3.1.2 Processeur d'exportation/importation de fichiers de données
Une méthode faisant appel à un processeur d'exportation de fichiers de données pour l'échange des données
nécessite que le fournisseur de données génère des fichiers de données sous un format de schéma informatif
spécifique au moyen d'un ensemble de filtres et d'options définis par l'utilisateur. Lorsqu'un format de schéma
informatif décrivant le fichier est utilisé, aucune spécification syntaxique de fichier supplémentaire n'est
nécessaire. Lorsqu'un schéma informatif relationnel ou d'objet est utilisé, il convient alors de spécifier une
syntaxe du fichier de données exportées. Un processeur d'importation de fichier de données est ensuite
nécessaire pour importer les données dans un autre système cible.
3.1.3 Accès à une base de données distante client/serveur
[4]
L'accès à une base de données distante (RDA) est une norme de protocole d'échange (voir l'ISO/CEI 9579
pour plus ample information) pour l'accès à une base de données relationnelle distante ou à une base qui
peut ressembler à une base de données relationnelle. RDA est utilisé pour accéder aux données transmises à
un certain nombre de plates-formes hétérogènes sur tout un réseau. RDA utilise un modèle client/serveur qui
permet au client de surveiller ou de contrôler le serveur au moyen d'un langage RDA publié.
3.1.4 Langage relationnel SQL client/serveur
Le langage de requête structuré (SQL) est un langage relationnel d'accès à une base de données (voir
[5]
l'ISO/CEI 9075 pour plus ample information). Le langage SQL organise une base de données en un
ensemble de tableaux. Un tableau est un ensemble de données organisées en un nombre fixe de colonnes et
en un nombre variable de rangées. La norme SQL définit une syntaxe pour inclure les instructions SQL dans
plusieurs langages de programmation informatiques. Une source de données peut constituer un serveur SQL
dans lequel une application client peut interroger un serveur au moyen d'un langage relationnel SQL.
3.1.5 Spécification de messagerie industrielle client/serveur
[6]
La spécification de messagerie industrielle (MMS) (voir l'ISO/CEI 9506 pour plus ample information) fournit
un grand nombre de services pour la surveillance et le contrôle en temps réel dans un système distribué. Elle
définit les règles de codage, la grammaire et la syntaxe pour le transfert des données de procédé sur une
base proche du temps réel d'un ordinateur à un autre. MMS utilise un modèle client-serveur qui permet au
client de surveiller ou de contrôler le serveur. Le comportement du serveur est défini par l'abstraction du
dispositif virtuel de fabrication (VMD). Dans la mesure où la présente norme concerne l'accès aux données, il
est fait référence aux services d'accès variables de la MMS et au modèle de données sur lequel se fondent
ces services.
3.1.6 Langage XML client/serveur
Le langage de balisage extensible (XML) est un sous-ensemble
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.