Метрологічні ризики в промислових системах ІоТ: класифікація, оцінювання та стратегії мінімізації

Анотація

(ІІоТ), де мережі смарт-сенсорів формують дані про вимірювання, що надалі використовуються для автоматизованого прийняття рішень, керування технологічними процесами та прогнозування відмов обладнання. Показано, що перехід від централізованих вимірювальних систем до розподілених архітектур ІІоТ підвищує кількість джерел невизначеності та створює нові типи метрологічних ризиків, пов’язаних з деградацією сенсорів, втратою калібрувальної простежуваності, впливом умов середовища, нестабільністю каналів зв’язку та маніпуляцією даними на рівні мережевих протоколів. Навіть незначні похибки окремих сенсорів можуть призвести до каскадних відхилень у всьому цифровому ланцюгу, що негативно впливає на якість продукції, ефективність алгоритмів керування та безпеку виробничих процесів.
Запропоновано класифікацію метрологічних ризиків на п’ять груп: технічні, інформаційно-технологічні, нормативні, організаційні та ризики якості даних/довіри. Для їх оцінювання використано методи ризик-орієнтованого аналізу: побудовано матрицю ризиків, проведено FMEA та сформовано карту взаємозв’язків між категоріями ризиків. Уперше запропоновано наукову формулу кількісної оцінки рівня метрологічного ризику на основі вагових коефіцієнтів і нормованих параметрів: ймовірності виникнення, впливу на систему, ймовірності виявлення, невизначеності вимірювань, простежуваності, кібервразливості та системної інтегрованості. Додатково введено коефіцієнт поширення, що враховує каскадний ефект у мережевих структурах ІІоТ, коли єдина помилка вимірювання впливає на роботу кількох підсистем.
Обґрунтовано практичні стратегії мінімізації ризиків: автоматизоване калібрування, цифрові сертифікати калібрування, використання цифрових двійників для виявлення дрейфу сенсорів, інтеграція з платформами CMMS/MES, а також застосування стандартів ISO/IEC 17025 та IEEE 1451 для забезпечення простежуваності та сумісності. Запропонований підхід формує основу для впровадження ризик-орієнтованої метрології в цифровому виробництві й сприяє створенню надійних, масштабованих та стандартизованих ІІоТ-рішень.