Розробка архітектурно-логічної моделі автоматизації управління процесом створення складних кіберфізіческіх виробничих систем
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210761Ключові слова:
Industry 4.0., Smart Manufacturing, кібер-фізичні виробничі системи, мультісистеми, метасистема, фізичний світ, кібернетичний світАнотація
Сучасне високотехнологічне виробництво висуває нові вимоги і підходи до реалізації концепції Industry 4.0. Для досягнення цього необхідно розробити кіберфізичну виробничу систему, яка дозволить повністю враховувати всі чинники реальної виробничої системи. Всі рішення повинні переслідувати глобальну мету досягнення оптимальності використання часу і ресурсів виробництва, а також задовольняти концепції «Lean Production». Існуючі еталонні архітектури ISO-95, 5С і 8С процесів управління розробкою кіберфізичних виробничих систем (CPPS) не мають чітко виражену систематизацію і деталізацію. Такі системи є набором загальних рекомендацій, в яких не показані процеси взаємодії між фізичними і кіберскладовими CPPS. В статті представлений новий підхід до системного подання процесів управління розробки складних кіберфізичних виробничих систем в умовах сучасних загроз. Запропоновано системне уявлення автоматизації процесу управління розробкою складних CPPS. Розглянуті сучасні загрози на кіберфізичні та інформаційно-комунікаційні системи (ICS), які складають основу CPPS. Розроблено архітектурно-логічну модель і методи автоматизації процесу управління розробки CPPS. Це дозволить побудувати логічний взаємозв'язок від початкового «цільового» етапу до процесу отримання «алгоритмів управління» на кожному рівні і етапі розробки CPPS як симбіоз фізичного і кіберскладових. Розроблена модель процесу управління розробкою CPPS дає можливість запропонувати групу математичних моделей і методів, які логічно пов'язують всі етапи розробки в єдину «жорстку» ієрархічну послідовність. Це дає можливість побудувати єдиний інформаційний простір з набором методології розробки складних CPPS. Запропоновані рішення дозволять розробити автоматизовану систему процесу управління розробкою складних CPPS
Посилання
- DIN SPEC 91345:2016-04. Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0). doi: https://doi.org/10.31030/2436156
- Kunath, M., Winkler, H. (2019). Adaptive Assistenzsysteme zur Entscheidungsunterstützung für die dynamische Auftragsabwicklung: Konzeptionelle Überlegungen und Anwendungsszenarien unter Berücksichtigung des Digitalen Zwillings des Produktionssystems. Handbuch Industrie 4.0 Und Digitale Transformation, 269–294. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-658-24576-4_12
- Uhlemann, T. H.-J., Lehmann, C., Steinhilper, R. (2017). The Digital Twin: Realizing the Cyber-Physical Production System for Industry 4.0. Procedia CIRP, 61, 335–340. doi: https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.11.152
- DIN SPEC 16593-1:2018-04. Reference Model for Industrie 4.0 Service Architectures - Part 1: Basic Concepts of an Interaction-based Architecture. doi: https://doi.org/10.31030/2838942
- Francalanza, E., Borg, J., Constantinescu, C. (2017). A knowledge-based tool for designing cyber physical production systems. Computers in Industry, 84, 39–58. doi: https://doi.org/10.1016/j.compind.2016.08.001
- Tomiyama, T., Moyen, F. (2018). Resilient architecture for cyber-physical production systems. CIRP Annals, 67 (1), 161–164. doi: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2018.04.021
- Kaestner, F., Kuschnerus, D., Spiegel, C., Janssen, B., Huebner, M. (2018). Design of an efficient Communication Architecture for Cyber-Physical Production Systems. 2018 IEEE 14th International Conference on Automation Science and Engineering (CASE). doi: https://doi.org/10.1109/coase.2018.8560563
- Hoffmann, S., de Carvalho, A. F. P., Abele, D., Schweitzer, M., Tolmie, P., Wulf, V. (2019). Cyber-Physical Systems for Knowledge and Expertise Sharing in Manufacturing Contexts: Towards a Model Enabling Design. Computer Supported Cooperative Work (CSCW), 28 (3-4), 469–509. doi: https://doi.org/10.1007/s10606-019-09355-y
- Ribeiro, L., Hochwallner, M. (2018). On the Design Complexity of Cyberphysical Production Systems. Complexity, 2018, 1–13. doi: https://doi.org/10.1155/2018/4632195
- Lee, J., Bagheri, B., Kao, H.-A. (2015). A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0-based manufacturing systems. Manufacturing Letters, 3, 18–23. doi: https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2014.12.001
- Jiang, J.-R. (2018). An improved cyber-physical systems architecture for Industry 4.0 smart factories. Advances in Mechanical Engineering, 10 (6), 168781401878419. doi: https://doi.org/10.1177/1687814018784192
- Ma, Z., Hudic, A., Shaaban, A., Plosz, S. (2017). Security Viewpoint in a Reference Architecture Model for Cyber-Physical Production Systems. 2017 IEEE European Symposium on Security and Privacy Workshops (EuroS&PW). doi: https://doi.org/10.1109/eurospw.2017.65
- Cruz Salazar, L. A., Ryashentseva, D., Lüder, A., Vogel-Heuser, B. (2019). Cyber-physical production systems architecture based on multi-agent’s design pattern-comparison of selected approaches mapping four agent patterns. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 105 (9), 4005–4034. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-019-03800-4
- Verigin, A. N., Lisitsin, N. V. (2007). Organizatsionnye sistemy: Metody issledovaniya. Sankt-Petrburg: SPbGTI(TU), 701.
- Shmatko, O., Balakireva, S., Vlasov, A., Zagorodna, N., Korol, O., Milov, O. et. al. (2020). Development of methodological foundations for designing a classifier of threats to cyberphysical systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (9 (105)), 6–19. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.205702
- Monostori, L. (2014). Cyber-physical Production Systems: Roots, Expectations and R&D Challenges. Procedia CIRP, 17, 9–13. doi: https://doi.org/10.1016/j.procir.2014.03.115
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Igor Nevliudov, Vladyslav Yevsieiev, Svitlana Maksymova, Inna Filippenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
