Сервис-ориентированная архитектурная модель дискретной производственной системы
https://doi.org/10.17586/0021-3454-2023-66-1-43-55
Аннотация
Обсуждаются проблематика и тенденции развития процесса проектирования. Представлен обзор современных требований к проектируемым производственным системам. Рассмотрены этапы развития моделей организации современных производственных систем и обозначена необходимость разработки новых архитектурных моделей таких систем с использованием технологий производственных киберфизических систем. Предложена архитектурная модель сервис-ориентированной производственной системы на основе референсной модели RAMI. Представлен пример реализации предложенной архитектурной модели на базе опытно-экспериментальной фабрики по выпуску магнитных композиционных материалов.
Об авторах
О. А. Абышев
Университет ИТМО
Россия
Россия
Оман Аскарбекович Абышев - аспирант; факультет безопасности информационных технологий
Санкт-Петербург
Е. И. Яблочников
Университет ИТМО
Россия
Россия
Евгений Иванович Яблочников - канд. техн. наук, доцент
Санкт-Петербург
Д. А. Заколдаев
Университет ИТМО
Россия
Россия
Данил Анатольевич Заколдаев -
канд. техн. наук, доцент; факультет безопасности информационных технологий; декан факультета
Санкт-Петербург
Список литературы
1. OECD Digital Economy Outlook 2017. Paris: OECD Publ., 2017. DOI: 10.1787/9789264276284-en.
2. Monostori L., Kádár B., Bauernhansl T., Kondoh S., Kumara S., Reinhart G., Sauer O., Schuh G., Sihn W., Ueda K. Cyber-physical systems in manufacturing // CIRP Annals. 2016. Vol. 65, iss. 2. P. 621—641. DOI: ORG/10.1016/J.CIRP.2016.06.005.
3. Боровков А. И., Лысенко Л.В., Биленко П.Н. и др. Цифровое производство. Методы, экосистемы, технологии: Рабочий доклад Департамента корпоративного обучения Московской школы управления Сколково, 2017 [Электронный ресурс]: <http://assets.fea.ru/uploads/fea/news/2017/11_november/17/tsifrovoe_proizvodstvo_112017.pdf>.
4. Зильбербург Л. И., Молочник В. И., Яблочников Е. И. Информационные технологии в проектировании и производстве. СПб: Политехника, 2008. 304 с.
5. Yablochnikov E. I., Chukichev A. V., Timofeeva O. S., Abyshev O. A., Abaev G. E., Colombo A. W. Development of an industrial cyber-physical platform for small series production using digital twins // Philosophical Trans. of the Royal Society A. 2021. N 379(2207). P. 20200370.
6. Демкович Н. А., Абаев Г. Е., Яблочников Е. И. Многоуровневое моделирование цифровых производств // Ритм машиностроения. 2019 [Электронный ресурс]: <http://assets.fea.ru/uploads/fea/news/2017/11_november/17/tsifrovoe_proizvodstvo_112017.pdf>.
7. Чукичев А. В., Тимофеева О. С., Яблочников Е. И. Развитие производственно-технологической лаборатории как прототипа индустриальной киберфизической системы // Современное машиностроение. Наука и образование. 2020. № 9. С. 43—54.
8. Schumacher A., Erol S., Sihn W. A Maturity Model for Assessing Industry 4.0 Readiness and Maturity of Manufacturing Enterprises // Procedia CIRP. 2016. N 52. P. 161—166.
9. Новикова И. В., Равино А. В. Определение страновых особенностей цифровизации в государствах ЕАЭС // Тр. БГТУ. Сер. 5: Экономика и управление. 2022. № 1(256) [Электронный ресурс]: <https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-stranovyh-osobennostey-tsifrovizatsii-v-gosudarstvah-eaes>.
10. Radziwon A., Bilberg A., Bogers M., Madsen E. S. The smart factory: exploring adaptive and flexible manufacturing solutions // Procedia Engineering. 2014. N 69. P. 1184—1190.
11. Рот А. и др. Внедрение и развитие Индустрии 4.0. Основы, моделирование и примеры из практики / Пер. с нем.; под. ред. А. Ротa. М.: Техносфера, 2017. 294 с.
12. Manzei C., Schleupner L., Heinze R. Industrie 4.0 im internationalen Kontext. Berlin: VDE Verlag, 2017.
13. Lee E. A., Cyber Physical Systems: Design Challenges Oriented Real-Time Distributed Computation // 11th IEEE Intern. Symp. on Object and Component-Oriented Real-Time Distributed Computation. 2008. P. 363—69;
14. Digitalized and Harmonized Industrial Production Systems: The PERFoRM Approach / A. W. Colombo, M. Gepp, J. B. Oliveira, P. Leitao, J. Barbosa, J. Wermann // CRC Press. 2019. 332 p.
15. Zuehlke D. Smart Factory—Towards a factory-of-things // Annual Reviews in Control. 2010. N 34(1). P. 129—138.
16. Вигерс К., Битти Д. Разработка требований к программному обеспечению. М.: Изд-во „Русская редакция“. 2004.
17. Gorecky D., Weyer S., Hennecke A., Zühlke D. Design and Instantiation of a Modular System Architecture for Smart Factories // IFAC-PapersOnLine. 2016. N 49. P. 79—84.
18. Lee J. Smart Factory Systems // Informatik Spektrum. 2015. N 38. P. 230—235.
19. Arnold C., Kiel D., Voigt K. Innovative Business Models for the Industrial Internet of Things // 26th Intern. Association for Management of Technology Conference (IAMOT). 2017. P. 1379—1396.
20. Hermann M., Pentek T., Otto B. Design Principles for Industrie 4.0 Scenarios: A Literature Review // Working Pap. 2015.
21. Stock T., Seliger G. Opportunities of Sustainable Manufacturing in Industry 4.0 // Procedia CIRP. 2016. N 40. P. 536—541.
22. Radziwon A., Bilberg A., Bogers M., Skov E. The Smart Factory: Exploring Adaptive and Flexible Manufacturing Solutions // Procedia Engineering. 2014. N 69.
23. Davis J., Edgar T., Porter J., Bernaden J., Sarli M. Smart manufacturing, manufacturing intelligence and demanddynamic performance // Comput. Chem. Eng. 2012. N 47. P. 145—156.
24. Gentner S. Industry 4.0: Reality, Future or just Science Fiction? How to Convince Today’s Management to Invest in Tomorrow’s Future! Successful Strategies for Industry 4.0 and Manufacturing IT // CHIMIA Intern. J. Chem. 2016. N 70. P. 628—633.
25. Li X., Li D., Wan J., Vasilakos A. V., Lai C. F., Wang S. A review of industrial wireless networks in the context of Industry 4.0 // Wireless Networks. 2017. N 23. P. 23—41.
26. Qin J., Liu Y., Grosvenor R. A Categorical Framework of Manufacturing for Industry 4.0 and beyond // Procedia CIRP. 2016. N 52. P. 173—178.
27. Rauch E., Dallasega P., Matt D. T. The Way from Lean Product Development (LPD) to Smart Product Development (SPD) // Procedia CIRP. 2016. N 50. P. 26—31.
28. Vogel-Heuser B., Hess D. Guest Editorial Industry 4.0 Prerequisites and Visions // IEEE Trans. Autom. Sci. Eng. 2016. N 13. P. 411—413.
29. Oesterreich T. D., Teuteberg F. Understanding the implications of digitisation and automation in the context of Industry 4.0: A triangulation approach and elements of a research agenda for the construction industry // Comput. Ind. 2016. N 83. P. 121—139.
30. Kolberg D., Zühlke D. Lean Automation enabled by Industry 4.0 Technologies // IFAC-PapersOnLine. 2015. N 28. P. 1870—1875.
31. Kannan S. M., Suri K., Cadavid J., Barosan I., Van Den Brand M., Alferez M., Gerard S. Towards Industry 4.0: Gap analysis between current automotive MES and industry standards using model-based requirement engineering // Proc. IEEE Intern. Conf. on Software Architecture Workshops (ICSAW), Gothenburg, Sweden, 5—7 April 2017. P. 29—35.
32. Cheng S. Q. K., Cheng K. Future Digital Design and Manufacturing: Embracing Industry 4.0 and Beyond // Chinese J. Mech. Eng. 2017. N 30. P. 1047—1049.
33. Dugenske A., Louchez A. The Factory of The Future Will Be Shaped by The Internet of Things // Advant. Bus. Media. 2014. N 19. P. 1—5.
34. Erol S., Jäger A., Hold P., Ott K., Sihn W. Tangible Industry 4.0: A Scenario-Based Approach to Learning for the Future of Production // Procedia CIRP. 2016. N 54. P. 13—18.
35. Robert H., Daniel V., Bilal A. Engineering the Smart Factory // Chinese J. Mech. Eng. 2016. N 29. P. 1046—1051.
36. Yao X., Jin H., Zhang J. Towards a wisdom manufacturing vision // Intern. J. Comput. Integr. Manuf. 2015. N 28. P. 1291—1312.
37. Xun X. From cloud computing to cloud manufacturing // Robot. Comput. Integr. Manuf. 2012. N 28. P. 75—86.
38. Akeson L. Industry 4.0: Cyber-Physical Systems and Their Impact on Business Models: Master’s Thesis, Karlstads University, Karlstad, Sweden, 2016.
39. ISA-95. Enterprise-Control System Integration: Стандарт проектирования интегрированных производств [Электронный ресурс]: <https://www.isa.org/standards-and-publications/isa-standards/isa-standardscommittees/isa95>.
40. Быков В. П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении Л.: Машиностроение, 1989. 255 с.
41. Boyd A., Noller D., Peters P., Salkeld D., Thomasma T., Gifford C., Pike S., Smith A. SOA in manufacturing guidebook // MESA Intern. 2018. N 27. P. 24—29.
42. Industrial Cloud-Based Cyber-Physical Systems: The IMC-AESOP Approach / A. W. Colombo, T. Bangemann, S. Karnouskos, J. Delsing, P. Stluka, R. Harrison, F. Jammes, J. L. Lastra. Springer Science & Business Media, 2014. 245 p. ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2023. Т. 66, № 1
43. Usländer T., Epple U. Reference model of Industrie 4.0 Service architectures: Basic concepts and approach // atAutomatisierungstechnik. 2015. N 63(10). P. 858—866.
44. Epple U. A Reference Architectural Model for Industrie 4.0. Aachen, Germany: RWTH Aachen Univ. 2016.
45. Park H. S., Febriani R. A. Modelling a platform for smart manufacturing system // Procedia Manufacturing. 2019. N 38. P.1660—1667.
46. Kannengiesser U., Müller H. Towards viewpoint-oriented engineering for Industry 4.0: A standards-based approach // IEEE Industrial Cyber-Physical Systems (ICPS). 2018, May. P. 51—56.
47. Wang Y., Towara T., Anderl R. Topological approach for mapping technologies in reference architectural model Industrie 4.0 (RAMI 4.0) // Proc. of the World Congress on Engineering and Computer Science. 2017. Vol. 2. P. 25—27.
48. European Commission website. Production harmonizEd Reconfiguration of Flexible Robots and Machinery [Электронный ресурс]: <https://cordis.europa.eu/project/id/680435>.
49. Abyshev O., Yablochnikov E. Research and Development of a Service-oriented Architecture for a Smart Factory Production System // Conf. of Open Innovations Association, FRUCT 2021. N 29. P. 395—399.
Рецензия
Для цитирования:
Абышев О.А., Яблочников Е.И., Заколдаев Д.А. Сервис-ориентированная архитектурная модель дискретной производственной системы. Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2023;66(1):43-55. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2023-66-1-43-55
For citation:
Abyshev O.A., Yablochnikov E.I., Zakoldaev D.A. Service-oriented architectural model of discrete production system. Journal of Instrument Engineering. 2023;66(1):43-55. (In Russ.) https://doi.org/10.17586/0021-3454-2023-66-1-43-55
Просмотров:
17
Послать статью по эл. почте 