Development of a business interface based on RAMI 4.0 for flexible manufacturing in industry 4.0
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Data
2022-10-27
Autores
Orientador
Godoy, Eduardo Paciência
Coorientador
Pós-graduação
Engenharia Elétrica - São João da Boa Vista 33004170002P2
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (inglês)
The Industry 4.0, together with the Industrial Internet of Things (IIoT), enable to transfer information, analysis, and data over the internet, improving business productivity through rapid changes in production scope in an increasingly volatile market. In this scenario, the Reference Architecture Model for Industry 4.0 (RAMI 4.0) was defined the elements of I4.0 in a three-dimensional layer model. One of the major challenges for adopting RAMI 4.0 is the development of solutions that support the functionality of each layer and the necessary interactions among. Despite of many studies developing RAMI 4.0 compatible solutions, there are very few studies focusing on the top layers, such as Functional and Business. This research developed a business interface for flexible manufacturing in I4.0 focusing on the Functional and Business layers of RAMI 4.0. The interface uses concepts of Service-Oriented Architecture and Application Programming Interfaces (APIs) and provides a fully API-based interface to easily and scalable exchange information from the factory to clients. The Order Orchestrator is the main module for interaction to both sides, handling production in the factory, such as orders and items production updates from the stations, also, from the clients-side, using the API Gateway, the system is able to insert new orders, delete orders already in production and even modify an order that is currently in production to become a different final good, all of that receiving a response in matter of seconds. The API Gateway based in RESTful APIs is scalable and easy to integrate. The client can manage orders in its backend integration as required, using its own Enterprise Resource Planning (ERP) functions or via standard software connected to computer, gives a major advantage to the factory’s clients as they can quickly respond to market changes, orchestrating changes in their production orders. The business interface was tested and validated in an I4.0 factory-based simulated scenario of clothing production, managing different production orders and changes. This research shows how a combination of the Order Orchestrator in the Functional layer and API Gateway in the Business layer brings a Product as a Service perspective for flexible production and manufacturing, opening space to improve the way of factories and production systems interact with clients.
Resumo (português)
A Indústria 4.0 (I4.0), juntamente com a Internet das Coisas Industrial (IIoT), possibilitou a transferência de informações, análises e dados pela internet, melhorando a produtividade dos negócios por meio de rápidas mudanças no escopo de produção em um mercado cada vez mais volátil. Neste cenário, no Modelo de Arquitetura de Referência para Indústria 4.0 (RAMI 4.0) foram definidos os elementos do I4.0 em um modelo de camada tridimensional. Apesar de muitos estudos desenvolvendo soluções compatíveis com RAMI 4.0, são poucos com foco nas camadas superiores, como Funcional e Negócios. Esta pesquisa desenvolveu uma interface de negócios para manufatura flexível em I4.0 com foco nas camadas superiores do RAMI 4.0. A interface usa conceitos de Arquitetura Orientada a Serviços (SOA) e Interfaces de Programação de Aplicativos (APIs) e fornece uma interface totalmente baseada em API para troca de informações fácil e escalável da fábrica para os clientes. O Orquestrador de Pedidos é o principal módulo de interação para ambos os lados, tratando da produção na fábrica, como atualizações de produção de pedidos e itens das estações, também, do lado do cliente, usando o API Gateway, o sistema é capaz de inserir novos pedidos, excluir pedidos já em produção e até modificar um pedido que está atualmente em produção para se tornar um bem final diferente, tudo isso recebendo uma resposta em questão de segundos. O API Gateway baseado em APIs RESTful é escalável e fácil de integrar. O cliente pode gerenciar pedidos em sua integração de back-end conforme necessário, usando suas próprias funções de Enterprise Resource Planning (ERP) ou via software padrão conectado ao computador, dando uma grande vantagem aos clientes da fábrica, pois podem responder rapidamente às mudanças do mercado, orquestrando mudanças no suas ordens de produção. A interface de negócios foi testada e validada em um cenário simulado baseado em fábrica I4.0 de produção de roupas, gerenciando diferentes ordens de produção e alterações. Esta pesquisa mostra como a combinação do Order Orchestrator na camada Funcional e API Gateway na camada Business traz uma perspectiva de Produto como Serviço para produção e manufatura flexíveis, abrindo espaço para evolução de fábricas e sistemas de produção com os clientes.
Descrição
Idioma
Inglês