sistemas distribuídos cibernético- físicos na indústria 4 · (2018), fruto do projeto de...
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Congresso Virtual UFBA 2020 | LaSiD 25 Anos!!
Sistemas Distribuídos Cibernético-
Físicos na Indústria 4.0
Prof. Alirio Sá
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)
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)
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Introdução
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Prof. Alirio Sá / Laboratório de Sistemas Distribuídos (LaSiD) – http://www.lasid.ufba.br
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
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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
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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)
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Projetos em Andamento no LaSiD
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Estratégia de enfrentamento dos desafios e trabalhos em andamento
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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
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Prof. Alirio Sá / Laboratório de Sistemas Distribuídos (LaSiD) – http://www.lasid.ufba.br
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, ...
– ....
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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)
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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.
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I-CAR
Fontes: Montagem realizada a partir de figuras retiras da Internet
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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/
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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
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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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Sistemas Distribuídos Cibernético-
Físicos na Indústria 4.0
Prof. Alirio Sá
Laboratório de Sistemas Distribuídos (LaSiD – DCC/IME/UFBA)
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Programa de Pós-Graduação em Mecatrônica (PPGM – IME & EP/UFBA)
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Congresso Virtual da UFBA (2020.1): Pesquisa, Ensino e Extensão
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