Integração ciberfísica e semântica da informação para o controle de processos industriais.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-12082022-090600/ |
Resumo: | O conceito de Transformação Digital faz referência a potencial quarta revolução industrial e sua emersão ocorreu dentro do projeto Industrie 4.0 através de uma estratégia de desenvolvimento econômico proposta pelo governo alemão no ano de 2011. Desde então, o tema tem sido alvo de discussão em universidades e grandes empresas por todo o mundo, se tornando o centro de estratégias empresariais para manter a competitividade no mercado. Sistemas ciberfísicos são espinha dorsal da aplicação de indústria 4.0, habilitando uma produção colaborativa, eficiente e sustentável e integrando aquilo que antes era agrupado por silos funcionais. Isso acontece devido ao seu potencial de integração entre diferentes tecnologias, habilitando a aplicação da inovação em diferentes domínios, sejam setores tecnológicos ou econômicos. Trata-se aqui a representação de controle de processos para fábricas inteligentes através da integração ciberfísica e uso de ontologias na camada semântica. Para isso, revisitou-se arquiteturas de comunicação utilizadas em Indústria 4.0 que evoluem atualmente; além disso, construiu-se a ontologia para a integração da camada semântica da informação para um esquema clássico de controle de reator batelada; e elaborou-se a orquestragem e a coreografia para viabilizar a oferta de controle como um serviço para o processo. Para tanto, parte-se de controle de um reator do tipo batelada muito antigo cuja aplicação de controle em diagrama ladder era de 1979, anterior a norma IEC 61512 e IEC 61131 e reelaborou-se a estrutura de controle a partir da ontologia para Indústria 4.0, utilizando-se de OWL na sua forma mais conhecida em Engenharia Química, que é OntoCAPE. Assim, demonstra-se a capacidade da ontologia para gerar estruturas de controle no lado virtual de CPS (Cyber Physical System) com flexibilidade, e pronta para interoperabilidade, se necessário. |
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Integração ciberfísica e semântica da informação para o controle de processos industriais.Cyber-physical and semantic integration for process control engineering.Ciber-physical systemsControle de processosDigital transformationIndústria 4.0Industry 4.0OntologiaOntologyProcess controlSistemas ciberfísicosTransformação digitalO conceito de Transformação Digital faz referência a potencial quarta revolução industrial e sua emersão ocorreu dentro do projeto Industrie 4.0 através de uma estratégia de desenvolvimento econômico proposta pelo governo alemão no ano de 2011. Desde então, o tema tem sido alvo de discussão em universidades e grandes empresas por todo o mundo, se tornando o centro de estratégias empresariais para manter a competitividade no mercado. Sistemas ciberfísicos são espinha dorsal da aplicação de indústria 4.0, habilitando uma produção colaborativa, eficiente e sustentável e integrando aquilo que antes era agrupado por silos funcionais. Isso acontece devido ao seu potencial de integração entre diferentes tecnologias, habilitando a aplicação da inovação em diferentes domínios, sejam setores tecnológicos ou econômicos. Trata-se aqui a representação de controle de processos para fábricas inteligentes através da integração ciberfísica e uso de ontologias na camada semântica. Para isso, revisitou-se arquiteturas de comunicação utilizadas em Indústria 4.0 que evoluem atualmente; além disso, construiu-se a ontologia para a integração da camada semântica da informação para um esquema clássico de controle de reator batelada; e elaborou-se a orquestragem e a coreografia para viabilizar a oferta de controle como um serviço para o processo. Para tanto, parte-se de controle de um reator do tipo batelada muito antigo cuja aplicação de controle em diagrama ladder era de 1979, anterior a norma IEC 61512 e IEC 61131 e reelaborou-se a estrutura de controle a partir da ontologia para Indústria 4.0, utilizando-se de OWL na sua forma mais conhecida em Engenharia Química, que é OntoCAPE. Assim, demonstra-se a capacidade da ontologia para gerar estruturas de controle no lado virtual de CPS (Cyber Physical System) com flexibilidade, e pronta para interoperabilidade, se necessário.The emerging concept of Digital Transformation refers to the potential fourth industrial revolution. It took place within the Industrie 4.0 project through an economic development strategy proposed by the German government in 2011. Since then, the topic has been a matter of discussion in universities and large companies around the globe, becoming the center of business strategies to maintain competitiveness in the market. Cyber-physical systems are the backbone of the application of Industry 4.0, enabling collaborative, efficient, and sustainable production and integrating what were previously grouped by functional silos. This happens due to its potential for integration between different technologies, enabling innovation in many domains, whether technological or economic sectors. Also, it represents process control for smart factories through cyber-physical integration and the use of ontologies in the semantic layer. Therefore, communication architectures used in Industry 4.0 that is currently evolving were revisited and an ontology was built for the integration of the semantic layer of information for a classical batch reactor control scheme. Orchestration and choreography architectures were designed to make it possible to offer control as a service to the process. For that, it starts with the control of an old batch reactor case of use, whose control application in the ladder diagram is from 1979, before the IEC 61512 and IEC 61131 standards. Also, the control structure was redesigned from the ontology for Industry 4.0, using OWL in its best-known form in Chemical Engineering, which is OntoCAPE. Thus, it demonstrates the ability of an ontology to generate control structures on the virtual side of CPS (Cyber-Physical System) with flexibility; and ready for interoperability, if necessary.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPPark, Song WonSousa, Renata Samara Rodrigues de2022-04-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-12082022-090600/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2022-08-15T13:52:25Zoai:teses.usp.br:tde-12082022-090600Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212022-08-15T13:52:25Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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