РОЗРОБКА АРХІТЕКТУРИ ІНФОРМАЦІЙНО-КЕРУЮЧОЇ СИСТЕМИ ДЛЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОЇ ПЕРЕРОБКИ ЗАЛІЗОРУДНОЇ СИРОВИНИ

С.А. Рубан; Д.В. Швець; І.А. Котов; В.В. Тронь; Н.О.  Карабут

doi:10.34185/1562-9945-3-164-2026-25

Автор(и)

С.А. Рубан https://orcid.org/0000-0002-4495-6667
Д.В. Швець https://orcid.org/0000-0001-5126-6405
І.А. Котов https://orcid.org/0000-0003-2445-6259
В.В. Тронь https://orcid.org/0000-0002-6149-5794
Н.О. Карабут https://orcid.org/0000-0002-2327-4595

DOI:

https://doi.org/10.34185/1562-9945-3-164-2026-25

Ключові слова:

інформаційно-керуюча система, залізорудна сировина, RAMI 4.0, ISA-88, ISA-95, ISA/IEC 62443, Edge computing, цифровий двійник, кібербезпека промислових систем, енергоефективність

Анотація

У статті розроблено багаторівневу архітектуру інформаційно-керуючої системи для енергоефективної переробки залізорудної сировини. Запропонована архітектура відповідає референсній моделі RAMI 4.0, вимогам стандартів ISA-88 та ISA-95 щодо ієрархічної організації систем управління, а також вимогам кібербезпеки стандарту ISA/IEC 62443. Розглянуто структуру польового рівня з інтеграцією засобів оперативного контролю якості залізорудної сировини, Edge-рівня для первинної агрегації та нормалізації технологічних даних, а також хмарного рівня для реалізації цифрових двійників технологічного процесу та алгоритмів оптимізації верхнього рівня. Запропонована архітектура спрямована на підвищення енергоефективності виробництва, скорочення питомих витрат на збагачення та покращення якості кінцевого продукту.

Посилання

Liao, Y., Deschamps, F., Loures, E. d. F. R., & Ramos, L. F. P. (2017). Past, present and future of Industry 4.0 - a systematic literature review and research agenda proposal. Interna-tional Journal of Production Research, 55(12), 3609–3629. DOI: 10.1080/00207543.2017.1308576.

Fraile, Sanchis, Poler, & Ortiz. (2019). Reference Models for Digital Manufacturing Plat-forms. Applied Sciences, 9(20), 4433. DOI: 10.3390/app9204433

Pupena, O. M., Klymenko, O. M. & Mipkevych, P. M. (2019) Ppyntsypy funktsionuvan-nia cyctem kepuvannia ocnovnym vypobnytstvom chepez ppyzmu ctandaptu IEC-62264 [Principles of operation of core manufacturing control systems through the lens of the IEC-62264 standard]. [in Ukrainian]

Binder, C., Riedmann, S., Neureiter, C., Vollmar, J., Gupta, R., Calà, A., & Lüder, A. (2025). Bridging the Gap: Deriving Specific Reference Architectures from RAMI 4.0 for Flexible Production Systems. IFAC-PapersOnLine, 59(10), 1119–1124. DOI: 10.1016/j.ifacol.2025.09.189

Sampath Kumar, V. R., Khamis, A., Fiorini, S., Carbonera, J. L., Olivares Alarcos, A., Habib, M., Goncalves, P., Li, H., & Olszewska, J. I. (2019). Ontologies for Industry 4.0. The Knowledge Engineering Review, 34. DOI: 10.1017/s0269888919000109

Pupena, O. M., Mipkevych, P. M. & Klymenko, O. M. (2020) Ppaktychni pekomendatsii do pealizatsii elementiv ctandaptu IEC 61512 v ppohpamnomu zabezpechenni cyctem kepu-vannia [Practical recommendations for the implementation of IEC 61512 standard elements in control system software]. Kyiv: APPAU, TC 185 "Industrial Automation". [in Ukrainian].

Mirkevich, R., & Рupena, А. (2018). Planning and scheduling as the basis of effective ac-tivity of modern dairy enterprises. Scientific Works of National University of Food Technolo-gies, 24(4). DOI: 10.24263/2225-2924-2018-24-4-5 [in Ukrainian].

Pupena, O. (2025) PacFramework: Technological Solutions for PLC/PAC Programming – A Technical Report on Architecture, Principles, and Practical Implementation. Preprints 2025, 2025071180. DOI: 10.20944/preprints202507.1180.v1

Pupena, O., Klymenko, O., & Polupan, V. (2025). Systematyzatsiia kliuchovykh standar-tiv dlia tsyfrovykh dviinykiv u promyslovomu vyrobnytstvi [Systematization of key standards for digital twins in industrial manufacturing]. Naukovi visti KPI, 3(140). DOI: 10.20535/kpisn.2025.3.337306 [in Ukrainian].

Shi, W., Cao, J., Zhang, Q., Li, Y., & Xu, L. (2016). Edge Computing: Vision and Chal-lenges. IEEE Internet of Things Journal, 3(5). DOI: 10.1109/jiot.2016.2579198

Siqueira, F., & Davis, J. G. (2022). Service Computing for Industry 4.0: State of the Art, Challenges, and Research Opportunities. ACM Computing Surveys, 54(9). DOI: 10.1145/3478680

Bousdekis, A., & Mentzas, G. (2021). Enterprise Integration and Interoperability for Big Data-Driven Processes in the Frame of Industry 4.0. Frontiers in Big Data, 4. DOI: 10.3389/fdata.2021.644651

Kestering, D., Agbleze, S., Bispo, H., & Lima, F. V. (2023). Model predictive control of power plant cycling using Industry 4.0 infrastructure. Digital Chemical Engineering, 100090. DOI: 10.1016/j.dche.2023.100090

Jhanjhi, N., Humayun, M., & N. Almuayqil, S. (2021). Cyber Security and Privacy Issues in Industrial Internet of Things. Computer Systems Science and Engineering, 37(3). DOI: 10.32604/csse.2021.015206

Sukiasyan, A., Badikyan, H., Pedrosa, T., & Leitao, P. (2022). Secure data exchange in Industrial Internet of Things. Neurocomputing, 484. DOI: 10.1016/j.neucom.2021.07.101