Advanced monitoring in I4.0 era : people, environment, and data
Surveillance avancée dans l’ère I4.0 : personnes, environnement et données
Résumé
The advanced technologies introduced by the Industry 4.0 paradigm are permeating severalother application contexts, enabling the fusion of physical and virtual worlds through cyberphysicalsystems (CPSs), which represent the most effective expression of this new “4.0Era”. For CPSs, Measurement and Monitoring Systems (MMSs) are considered a crucial,but subordinate element: they provide source of information for the CPS (i.e., Connectionto the physical world), but do not participate in any higher-level actions of the CPS (i.e.,Conversion, Cyber, Cognition, Configuration). However, a deeper analysis shows that there arestrong similarities between MMSs and CPSs, and that the suitable adoption of the enablingtechnologies can reshape the role of MMSs in the 4.0 Era. This requires a fundamental changeof perspective, in which the 4.0 technologies stop being employed as external superstructuresfor MMSs, and become embedded solutions, intrinsically present in the architecture of themonitoring system, and fully effective through an adequate metrological configuration. Thisapproach emphasizes the holistic nature of monitoring, and paves the way for "4.0 transitiondrivenmonitoring systems”. Through the wise adoption of the 4.0 technologies, MMSs evolveinto self-aware, self-conscious, self-maintained entities, able to generate highly-valued insights,just like CPSs. MMSs can evolve into Cyber-Physical Measurement Systems (CPMSs), thusbecoming pro-active expression of the 4.0 Era, strengthening not only the role of measurement(which becomes directly involved in the decision-making process of CPS), but the performanceof the overall 4.0 ecosystem.Starting from these considerations, the major goal of this research work was to demonstratethat, through the suitable introduction of 4.0 technologies into MMSs, and applying themethodological approach typical of the Measurement Science, it is possible to exploit theintrinsic potential of MMSs, and make them evolve in CPMS. Another goal of the thesis is toshow how, by improving the perceptive layer of 4.0 applications, it is possible to enrich allkinds of applications with monitoring capabilities at a very minimum cost (if any at all).
Les technologies du paradigme de l'industrie 4.0 imprègnent plusieurs autres contextes d'application, permettant la fusion des mondes physiques et virtuels par le biais de systèmes cyber-physiques (CPS). Pour les CPS, les systèmes de mesure et de surveillance (MMS) sont considérés comme un élément crucial mais subordonné : ils fournissent une source d'informations pour le CPS, mais ne participent à aucune action de niveau supérieur du CPS. Cependant, une analyse plus approfondie montre de fortes similitudes entre les MMS et les CPS, et que l'adoption appropriée des technologies habilitantes peut remodeler le rôle des MMS à l'ère 4.0. Cela nécessite un changement fondamental de perspective, dans lequel les technologies 4.0 cessent d'être employées comme des superstructures externes pour les MMS, et deviennent des solutions embarquées, intrinsèquement présentes dans l'architecture du système de surveillance, et pleinement efficaces grâce à une configuration métrologique adéquate. Cette approche favorise la nature holistique de la surveillance et ouvre la voie à des "systèmes de surveillance axés sur la transition 4.0". Grâce à l'adoption judicieuse des technologies 4.0, les MMS évoluent en entités conscientes d'elles-mêmes, conscientes d'elles-mêmes et auto-entretenues, capables de génèrent des informations très précieuses, tout comme les CPS.Les MMS peuvent évoluer vers des systèmes de mesure cyber-physiques (CPMS), devenant ainsi l'expression proactive de l'ère 4.0, renforçant non seulement le rôle de la mesure (qui devient directement impliquée dans la décision- processus de fabrication de CPS), mais la performance de l'écosystème 4.0 global.Partant de ces considérations, l'objectif majeur de cette thèse était de démontrer que, grâce à l'introduction appropriée des technologies 4.0 dans les MMS, et en appliquant l'approche méthodologique de la Science de la Mesure, il est possible d'exploiter le potentiel intrinsèque des MMS, et de les faire évoluer dans CPMS. Un autre objectif de la thèse est de montrer comment, en améliorant la couche perceptive des applications 4.0, il est possible d'enrichir toutes sortes d'applications avec des capacités de surveillance à un coût très minime (voire pas du tout).
Origine : Version validée par le jury (STAR)