ДОСЛІДЖЕННЯ АРХІТЕКТУРНИХ МОДЕЛЕЙ DIKW ТА 5C ДЛЯ СТВОРЕННЯ КІБЕРФІЗИЧНИХ ВИРОБНИЧИХ СИСТЕМ В РАМКАХ КОНЦЕПЦІЇ INDUSTRY 4.0
DOI:
https://doi.org/10.30837/ITSSI.2021.15.132Ключові слова:
Industry 4.0, Smart Manufacturing, Digital Twins, киберфизические производственные системы, модель DIKW, архитектура 5САнотація
Розробка кіберфізичної виробничої системи є складною науково-технічною задачею, тому розробнику потрібно визначити вимоги, завдання, що пред'являються до розроблюваної системи і обрати архітектурну модель її реалізації. У свою чергу вибір архітектурної моделі передбачає дотримання балансу для сукупності вимог осіб, зацікавлених в її розробці. У типовому випадку розробка конкретної кіберфізичної виробничої системи потребує адаптації до засобів реалізації, до реалій майбутнього її використання, супровіду і еволюції. Предметом даного дослідження є архітектурні моделі побудови складних кіберфізичних виробничих систем. Метою даної статті є дослідження архітектурних моделей DIKW та 5С, за результатами проведення їх декомпозиції на кожному структурному рівні для подальшого проведення математичного опису елементарних завдань кожного рівня і їх фізичного або імітаційного моделювання. Для досягнення поставленої мети необхідне вирішення наступних завдань: провести аналіз моделі DIKW; провести аналіз архітектурної моделі 5С; порівняти модель DIKW і архітектурну модель 5С, за допомогою їх структурної декомпозиції за рівнями, інформаційними і командними каналами зі зворотніми зв'язками всередині кожної структури. Проведені дослідження базуються на методів декомпозиції та формалізованого представлення систем. Висновки: за результатами проведення декомпозиції на кожному структурному рівні моделей DIKW і 5С була розроблена декомпозиційна структура, на якій показані основні відмінності і загальні подібності моделей. Виявлено, що модель 5С, як єдина програмна оболонка, яка об'єднує в собі інтегровані датчики і виконавчі пристрої, більше підходить для вирішення завдання розробки кібер-фізичної виробничої системи, а інтерпретаційна модель DIKW більше підходить для рішень задач модифікації існуючих систем на підприємствах, а сам вибір моделі розробки кіберфізичної виробничої системи залежить від вимог замовника, існуючого обладнання, рівня його автоматизації і рівня фінансування проекту.
Посилання
Sony, M., Naik, S. (2019), "Key ingredients for evaluating Industry 4.0 readiness for organizations: a literature review", Benchmarking: An International Journal, Vol. 27, No. 7, P. 2213–2232. DOI: https://doi.org/10.1108/BIJ-09-2018-0284
Rossit, D. A., Tohmé, F., Frutos, M. (2019), "Industry 4.0: smart scheduling", International Journal of Production Research, No. 57 (12), P. 3802–3813. DOI: https://doi.org/10.1080/00207543.2018.1504248
Holdren, J. P., Power, T., Tassey, G., Ratcliff, A., Christodoulou, L. (2012), "A National strategic plan for advanced manufacturing", US National Science and Technology Council, Washington, DC., available at :: http://www.docin.com/p-391856652.html
Foresight, U. K. (2013), The future of manufacturing: a new era of opportunity and challenge for the UK, Summary Report, The Government Office for Science, London, 20 p.
Cohen, E. (2007), " Industrial Policies in France: The Old and the New", Journal of Industry, Competition and Trade, No. 7, P. 213–227. DOI: https://doi.org/10.1007/s10842-007-0024-8
Taki, H. (2017), "Towards Technological Innovation of Society 5.0", Journal-Institute of Electrical Engineers of Japan, No. 137 (5), P. 275–275. DOI: https://doi.org/10.1541/ieejjournal.137.275
Moon, H. C., Chung, J. E., Choi, S. B. (2018), "Koreaʼs Manufacturing Innovation 3.0 Initiative", Journal of Information and Management, No. 38 (1), P. 26–34. DOI: https://doi.org/10.20627/jsim.38.1_26
Zhou, J. (2015), "Intelligent mannfacturing-main direction of "made in china 2025", Zhongguo Jixie Gongcheng/China Mechanical Engineering, No. 26 (17), P. 2273–2284. DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2015.17.001
Paulo Leitão, Armando Walter Colombo, Stamatis Karnouskos (2016), "Industrial automation based on cyber-physical systems technologies: Prototype implementations and challenges", Computers in Industry, Vol. 81, P. 11–25. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compind.2015.08.004
Huang, G., Chen, J., Khojasteh, Y. (2021), "A cyber-physical system deployment based on pull strategies for one-of-a-kind production with limited resources", Journal of Intelligent Manufacturing, No. 32 (2), P. 579–596. DOI: https://doi.org/10.1007/s10845-020-01589-8
Stefano Zanero (2017), "Cyber-Physical Systems", Computer, Vol. 50, Issue 4, P. 14–16. DOI: https://doi.org/10.1109/MC.2017.105
Mosterman, P. J., Zander, J. (2016), "Cyber-physical systems challenges: a needs analysis for collaborating embedded software systems", Software & Systems Modeling, No. 15, P. 5–16. DOI: https://doi.org/10.1007/s10270-015-0469-x
Nevliudov, I., Yevsieiev, V., Demska, N., Novoselov, S. (2020), "Development of a software module for operational dispatch control of production based on cyber-physical control systems", Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, No. 4 (14), P. 155–168. DOI: https://doi.org/10.30837/ITSSI.2020.14.155
Lee, J., Jin, C., Bagheri, B. (2017), "Cyber physical systems for predictive production systems", Production Engineering, Vol. 11, P. 155–165. DOI: https://doi.org/10.1007/s11740-017-0729-4
Sergeychik, A. (2019), "A step towards Industry 4.0: Festo devices for modern production" ["Shag navstrechu "Industrii 4.0": ustroystva Festo dlya organizatsii sovremennogo proizvodstva"], Control Engineering Rossiya, No. 4 (82), P. 38-41.
Sosnin, P. I. (2008), Architectural modeling of automated systems [Arkhitekturnoye modelirovaniye avtomatizirovannykh sistem], Ul'yanovsk, UlGTU, 147 р.
Lee, J., Davari, H., Singh, J., Pandhare, V. (2018), "Industrial artificial intelligence for industry 4.0-based manufacturing systems", Manufacturing Letters, No. 18, P. 20–23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2018.09.002
Jiang, J. (2018), "An improved cyber-physical systems architecture for industry 4.0 smart factories", Advances in Mechanical Engineering, No. 10 (6). DOI: https://doi.org/10.1177/1687814018784192
Erasmus, J., Vanderfeesten, I., Traganos, K., Keulen, R., Grefen, P. (2020), "The HORSE project: The application of business process management for flexibility in smart manufacturing", Applied Sciences (Switzerland), No. 10 (12). DOI: https://doi.org/10.3390/APP10124145
Beskorovainyi, V. (2020), "Combined method of ranking options in project decision support systems", Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, No. 4 (14), P. 13–20. DOI: https://doi.org/10.30837/ITSSI.2020.14.013
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
