Dissertação

{pt_PT=Concept and Evaluation of a Technology-independent Data Acquisition Architecture for Industrie 4.0} {} EVALUATED

{pt=A quarta revolução industrial, Industrie 4.0, assenta na adaptação, à área da automação, de conceitos das áreas de Internet das Coisas e Serviços e de Sistemas Ciber-Físicos. A integração de fontes de dados, desde sensores e actuadores, até programas de gestão, revela-se prioritária para obter interoperabilidade. Para optimizar a integração de informação e permitir que as empresas evoluam gradualmente para a Industrie 4.0, uma arquitectura de aquisição de dados deve garantir acesso a todos os sistemas, incluindo antigos, o que pode alcançar-se baseando-a em middleware. Existem diversas tecnologias de comunicação implementadas em sistemas de middleware com diferentes características. Uma implementação independente da tecnologia facilita a migração entre essas tecnologias, tornando a arquitectura mais robusta e flexível. No estudo efectuado comprovaram-se duas hipóteses: que pode ser conceptualizada e implementada uma arquitectura de aquisição de dados independente da tecnologia de comunicação e que tal implementação permite uma efectiva redução em complexidade e esforço, comparada com uma abordagem clássica ponto-a-ponto. Concluído o estudo, extraem-se cinco contribuições. Em primeiro lugar, a criação de uma nova tecnologia de comunicação que permite abstrair diferentes protocolos e garante a independência da tecnologia. A conceptualização de uma nova arquitectura de aquisição de dados independente da tecnologia e a sua implementação, com sucesso, representam as duas contribuições seguintes. A quarta é a demonstração de que a arquitectura é conceptualmente menos complexa e requer menor esforço de implementação e migração, comparando-a com uma implementação clássica. A última contribuição consiste numa comparação entre tecnologias de comunicação relevantes para a automação., en=The fourth industrial revolution, Industrie 4.0, motivates research to adapt concepts from Internet of Things and Services and Cyber-Physical Systems to automation. Focus is placed on integrating all data sources from sensors and actuators to management software, to achieve interoperability of heterogeneous systems. To assure data integration, one should decide on a data acquisition architecture that guarantees data access from all systems, including legacy devices, allowing companies to gradually evolve to Industrie 4.0 deployments. A middleware-based architecture is a valid answer to the presented challenges. There is a substantial number of communication technologies implemented in middleware systems, with different specifications and advantages. A technology-independent implementation ensures that migration between communication protocols is eased and makes the architecture more robust and adequate for numerous use-cases. Two hypotheses are proven in this thesis: a middleware-based data acquisition architecture can be conceptualised and implemented independently of the communication technology; and such implementation ensures a reduction in complexity and effort, when compared with a peer-to-peer legacy approach. With this thesis, five main contributions are presented. First, a new communication technology, one that abstracts other protocols to ensure technology independence, is created. Following, the concept of a technology-independent data acquisition architecture was created, with its successful implementation being the third contribution. A complexity and effort comparison was done, proving that the developed architecture as lower concept complexity and requires less deployment and migration effort than a legacy approach. The last contribution is a comparison of relevant communication technologies in the field of automation.}
{pt=Indústria 4.0, Sistemas de Produção Automatizados, Internet das Coisas Industrial, Tecnologias de Middleware, Arquitectura de Aquisição de Dados, Tecnologias de Comunicação, en=Industrie 4.0, Automated Production Systems, Industrial Internet of Things, Middleware Technologies, Data Acquisition Architecture, Communication Technologies}

Junho 27, 2019, 14:30

Orientação

ORIENTADOR

Susana Margarida da Silva Vieira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Assistant Professor

ORIENTADOR

Birgit Vogel-Heuser

Department of Mechanical Engineering, Technical University of Munich

Professor Catedratico