sistemas distribuídos cibernético- físicos na indústria 4 · (2018), fruto do projeto de...

Congresso Virtual UFBA 2020 | LaSiD 25 Anos!!

Sistemas Distribuídos Cibernético-

Físicos na Indústria 4.0

Prof. Alirio Sá

[email protected]

Laboratório de Sistemas Distribuídos (LaSiD – DCC/IME/UFBA)

http://www.lasid.ufba.br/

Programa de Pós-Graduação em Mecatrônica (PPGM – IME & EP/UFBA)

http://www.mecatrônica.ufba.br/

Congresso Virtual da UFBA (2020.1)

mailto:[email protected]



Congresso Virtual UFBA 2020 | LaSiD – 25 Anos!!!!

Prof. Alirio Sá / Laboratório de Sistemas Distribuídos (LaSiD) – http://www.lasid.ufba.br

Sumário

• Introdução

– Sobre I4.0

– Cenário de Infra de CPS na I4.0

– Exemplos em Diferentes Setores da Indústria

• Projetos em andamento

– Fundamentos estabelecidos LaSiD

– Pesquisas em Andamento

• Considerações Finais


Laboratório de Sistemas Distribuídos (LaSiD)


Introdução



CPS na Indústria 4.0

Fonte: McFarlane, D. Industrial Internet of Things: Applying IoT in the Industrial Context. Tech. Report, University of Cambridge. Retrieved October 30, 2019, from

https://www.ifm.eng.cam.ac.uk/uploads/DIAL/industrial-internet-of-things-report.pdf


https://www.ifm.eng.cam.ac.uk/uploads/DIAL/industrial-internet-of-things-report.pdf



Indústria 3.0Indústria 4.0

Industria 4.0: terminologia introduzida, em 2011, por um projeto estratégico do governo alemão com

o intuito de incentivar a digitalização ampla da indústria de manufatura alemã, promovendo as

fábricas inteligentes (smart factories).

Fábrica inteligente: Descreve facilidades de produção inteligentes, flexíveis e dinâmicas, onde máquinas e equipamentos

podem, de forma (semi)autônoma e integrada, otimizar seus modos de funcionamento para atender aos objetivos de negócio.

Fonte das imagens: Schweichhart, K. Reference Architectural Model Industrie 4.0 (RAMI 4.0): Na Introduction. Plattform Industrie 4.0, 2016. Disponível em:

https://ec.europa.eu/futurium/en/system/files/ged/a2-schweichhart-reference_architectural_model_industrie_4.0_rami_4.0.pdf


https://ec.europa.eu/futurium/en/system/files/ged/a2-schweichhart-reference_architectural_model_industrie_4.0_rami_4.0.pdf



Fonte: M. U. Hassan, M. H. Rehmani and J. Chen. Differential Privacy Techniques for Cyber Physical Systems: A Survey. In IEEE Communications Surveys & Tutorials, v. 22, n.

1, pp. 746-789, 2020, doi: 10.1109/COMST.2019.2944748.

Exemplos em Diferentes Setores


Laboratório de Sistemas Distribuídos (LaSiD)


Projetos em Andamento no LaSiD

http://www.lasid.ufba.br

Estratégia de enfrentamento dos desafios e trabalhos em andamento




Projeto de CPS no LaSiD: Arcabouço Técnico / Científico

Livro organizado pelos professores Macedo e Jean-Marie(2018), fruto do projeto de cooperação AST (PPGM/UFBA ePGEAS/UFSC) com Coordenação Geral do Prof. Macêdo.

• Cap. 1 – Sistemas de Controle via Rede

– Alirio Sá, Tanisia, Moreno e Raimundo Macêdo

• Cap. 2 – Fundamentos de Detecção de Defeitos

– Raimundo Macêdo e Alirio Sá

• Cap. 3 – Detectores Adaptativos de Defeitos paraAmbientes Distribuídos e de Automação

– Alirio Sá, Raimundo Macêdo, Cambruzzi e Jean-Marie

• Cap. 4 – Reconfiguração Dinâmica em Sistemas deTempo Real

– Eduardo Componogara, Augusto Oliveira e George Lima

• Cap. 5 – Redes de Sensores sem Fio

– Montez, Flávio Assis e Leandro Becker

• Cap. 6 – Desenvolvimento de Sistemas de Controle eAutomação na Abordagem de Engenharia Dirigida porModelos

– Leandro Becker, Jean-Marie, Aline Andrade e Ana Patrícia




Projeto de CPS no LaSiD: Arcabouço Técnico / Científico

Livro organizado pelos professores Macedo e Jean-Marie(2018), fruto do projeto de cooperação AST (PPGM/UFBA ePGEAS/UFSC) com Coordenação Geral do Prof. Macêdo.

• Cap. 1 – Sistemas de Controle via Rede

– Alirio Sá, Tanisia, Moreno e Raimundo Macêdo

• Cap. 2 – Fundamentos de Detecção de Defeitos

– Raimundo Macêdo e Alirio Sá

• Cap. 3 – Detectores Adaptativos de Defeitos paraAmbientes Distribuídos e de Automação

– Alirio Sá, Raimundo Macêdo, Cambruzzi e Jean-Marie

• Cap. 4 – Reconfiguração Dinâmica em Sistemas deTempo Real

– Eduardo Componogara, Augusto Oliveira e George Lima

• Cap. 5 – Redes de Sensores sem Fio

– Montez, Flávio Assis e Leandro Becker

• Cap. 6 – Desenvolvimento de Sistemas de Controle eAutomação na Abordagem de Engenharia Dirigida porModelos

– Leandro Becker, Jean-Marie, Aline Andrade e Ana Patrícia

Outros trabalhos na página do LaSiD:

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Projeto de CPS no LaSiD:

Estratégia de enfrentamento dos desafios

Proposta• Enfrentar os desafio da construção de CPS seguros, confiáveis, adaptáveis e

escaláveis⇒ Produção de conhecimento + formação técnica com alta qualificação + produtos depesquisa

Estratégia• Implementações focadas em projetos com aplicações em diferentes domínios

(setores), que permitam o entendimento e enfrentamento de diferentesrequisitos.

• Exemplo:

– Sistemas de Transporte: Confiabilidade, Segurança, Garantias temporais, Escala, ...

– Inspeção: Confiabilidade, Segurança, Desempenho, Autonomia de Energia, ...

– Saúde: Confiabilidade, Segurança, Autonomia de Energia, ...

– ....




Projeto de CPS no LaSiD:

Estratégia de enfrentamento dos desafios• Aplicações Distribuídas para Sistemas de Assistência a Saúde

– MEDiC: Suporte ao desenvolvimento de aplicações cibernéticas-físicas de Assistência a

saúde

• Middleware baseado em Sistemas de Eventos Distribuídos para Coleta e

Transmissão de Dados em Aplicações de e-Saúde

• Aplicações Distribuídas para Redes de Veículos Autônomos

– I-CAR: Suporte a aplicações distribuídas sobre Redes veiculares

– DaaS: Suporte a aplicações com missões baseadas em Drones autônomos e

Colaborativos

• Drones as a Service (Drones como Serviço)

• Aplicações Distribuídas para Indústria de O&G

– IIoT: Suporte a aplicações de Internet Industrial das Coisas para Industria 4.0 de O&G

• Industrial Internet of Things (Internet Industrial das Coisas)




MEDiC – Aplicações CPS de Assistência a Saúde

Fonte: Saleem, S.; Ullah, S.; Kwak, K. S. A Study of IEEE 802.15.4 Security Framework for Wireless Body Networks. Sensors, 2018, v. 11.




I-CAR

Fontes: Montagem realizada a partir de figuras retiras da Internet




DaaS: Redes de Drones Autônomos e Colaborativos

Interface com Drones

Interface

com

Usuário

Fonte: https://www.2cloud.com.br/continuidade-das-operacoes-o-que-um-data-center-tier-iii-tem-ver-com-isso/


https://www.2cloud.com.br/continuidade-das-operacoes-o-que-um-data-center-tier-iii-tem-ver-com-isso/



CPS na Indústria 4.0 de Petróleo

Fonte: DNV 2019. The Age of Digital Twins, 2018. Retrieved October 30, 2019, from https://ai-and-safety.dnvgl.com/probabilistic-

twin/digitaltwins.html


https://ai-and-safety.dnvgl.com/probabilistic-twin/digitaltwins.html



Considerações Finais• Alguns Benefícios da Digitalização

– Provisão de produtos e serviços em larga escala, com retroalimentações também emescala

– Aumento de produtividade, da customização para manufatura flexível, da segurança dostrabalhadores

– Dados disponíveis em toda cadeia de suprimento, melhorando a tomada de decisão

– Integração mais eficientes em toda a cadeia produtiva

– Redução de custos com operação, manutenção e de entrega de melhorias dos produtos

• Alguns Desafios

– Técnicos/Científicos: Como prover garantias de segurança, confiabilidade,disponibilidade, escala, integração e abertura, desempenho das malhas distribuídas decomputação cibernética-física?

– Educacionais: Como organizar a formação de pessoas para capacitá-las nodesenvolvimento, manutenção e uso dessas tecnologias?

– Sociais: Como garantir que os benefícios sejam compartilhados de forma ampla(empreendedores, trabalhadores, sociedade em geral)?• Mudança do tipo de trabalho e como ficam as pessoas?


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Físicos na Indústria 4.0

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Laboratório de Sistemas Distribuídos (LaSiD – DCC/IME/UFBA)


Programa de Pós-Graduação em Mecatrônica (PPGM – IME & EP/UFBA)


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