Životní cyklus tvorby dat v kyber-fyzikálním systému Daniel Kaminský ELCOM, a.s.

4. Průmyslová revoluce

Hlavní myšlenky P4.0 Úplné počítačové propojení výrobních strojů, zpracovávaných produktů a polotovarů a všech dalších systémů a subsystémů průmyslového podniku (včetně systémů podnikového plánování, systémů obchodních, CRM atd.) vytvoření inteligentní distribuované sítě různorodých entit (bez centrálního elementu) podél celého řetězce vytvářejícího hodnotu (tedy síť napříč výrobními, ekonomickými, obchodními, logistickými a dalšími úseky) Každá entita je reprezentována softwarovým modulem Tyto moduly pracují relativně autonomně, navzájem dle potřeby komunikují

Základní principy Interoperabilita: schopnost CPS, lidí a všech komponent inteligentního výrobního podniku spolu komunikovat prostřednictvím IoT (internetu věcí) a IoS (internetu služeb) Virtualizace: schopnost propojování fyzických systémů s virtuálními modely a simulačními nástroji Decentralizace: rozhodování a řízení probíhá paralelně a autonomně v jednotlivých subsystémech Schopnost pracovat v reálném čase: dodržení požadavku reálného času je klíčovou podmínkou pro libovolnou komunikaci, rozhodování a řízení v systémech reálného světa Orientace na služby: preference výpočetní filosofie nabízení a využívání standardních služeb -> architektury typu SOA (Service Oriented Architectures) Modularita a rekonfugurabilita: systémy Průmyslu 4.0 by měly být maximálně modulární a schopny autonomní rekonfigurace na základě automatického rozpoznání a predikce situace

Technologické předpoklady Obecně využitelné technologie (GPT) s těmito znaky: exponenciálnost rozvoje (Mooreův zákon růstu výpočetní výkonnosti, objemu uložených dat a komunikační rychlosti, poklesu rozměrů a energetické spotřeby) digitalizace informací inovace založeny na kombinacích existujícíh řešení Internet propojuje vše, včetně fyzikálních systémů (senzorů, výrobních strojů, robotů, výrobků, atd. Rozvoj metod kybernetiky a umělé inteligence

Mooreuv zákon

Ne – masivní paralelizace a exponenciální růst výkonu Narážíme na fyzikální limity? Ne – masivní paralelizace a exponenciální růst výkonu

Dopady informatické revoluce Exponenciální zvyšování výkonu – zlevňování zařízení Zmenšování zařízení Propojování zařízení – síť jako infosféra Propojení s fyzikálním prostorem -Kyberfyzikální prostor

Kybernetický prostor Pojem se stal populární v devadesátých letech Použití Internetu, počítačových sítí a digitální komunikace se od této doby dramaticky rozvíjí a pojem kyberprostor nyní reprezentuje mnoho nových myšlenek a jevů jež nyní vznikají

Definice kyberprostoru Kyberprostor je globální, dynamickou doménou, jež je charakterizována kombinovaným využitím elektronů a elektromagnetického spektra. Účelem kyberprostoru je vytvářet, ukládat, modifikovat, vyměňovat, sdílet a extrahovat, či eliminovat informace napříč jednotlivými fyzikálními zdroji. Kyberprostor zahrnuje: Fyzickou infrastrukturu a telekomunikační zařízení Počítačové systémy a s nimi související software, které zajišťují základní funkční konektivitu v doméně Sítě propojující počítačové systémy Sítě sítí, které propojují počítačové systémy v dílčích sítích Přístupové uzly uživatelů uzly vzájemné komunikace Data

Reakce na kyberprostor - Průmysl 4.0 Internet věcí: Na internet např. napojeno: každé výrobní zařízení každý výrobek (i polotovar) každé transportní zařízení každé oddělení podniku Jedná se o fyzické napojení/HW závislé určené k přímé komunikaci, dohadování a kooperaci mezi fyzickými systémy Internet služeb každé zařízení/výrobek/polotovar reprezentován SW entitou Přístup k datům v Cloudech či jiných úložištích může běžet na jakémkoli fyzickém procesoru v kyberprostoru

Geneze kyberprostoru

Historický vývoj výměny informací resp. dat Psané dokumenty Poštovní holubi Tištěné dokumenty IEEE 488 Internet Cloud LTE

Historický vývoj technologií pro kyberprostor 1920 1965 2010 Elektronky Tranzistory a IO Grafické vývojové systémy

Flexibilní HW architektury Analog Input Fyzikální prostor Analog Output Otevřená Datová konektivita FPGA Processor Digital I/O Digital I/O

Big Analog Data Edge Node IT Infrastructure System of Systems Real-Time In Motion Early Life At Rest Archive The Edge On Premise Off Premise

Propojení kyber-fyzikálního systému Big Analog Data a internetu věcí INTERNET OF THINGS BIG ANALOG DATA CYBER- PHYSICAL SYSTEMS Big Analog Data: Obrovské objemy dat Cyber-Physical Systems: Řídicí systémy Internet of Things: Konektivita všech entit

Virtuální instrumentace + > DAQ hardware Komerční počítač Uživatelem definovaný software Tradiční přístroj Softwarově definované měřicí přístroje Maximální využití komerčních komponent a technologií Flexibilita a granularita řešení Snadná integrace do sítí, cloudu, big data systémů Rychlý vývoj nových řešení

Otevřená datová architektura Inteligentní entita P 4.0 Interakce Zpracování Konektivita Kyberfyzikální prostor Otevřená datová architektura

Průmysl 4.0 Interact Compute Connect Bussiness Analytics Social Web Internet of Things Internet of Services BIG DATA ANALOG

Vertikální Výrobní řetězec Horizontální Digitální integrace Vertikální Výrobní řetězec Horizontální

Referenční architektura P 4.0

Děkuji za pozornost!