Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/45895| Назва: | Аналіз кіберфізичних систем для промислових IoT-застосунків Індустрії 4.0 |
| Інші назви: | Analysis of Cyber-Physical Systems for Industrial IoT Applications of Industry 4.0 |
| Автори: | Руснак, Вадім Михайлович Rusnak, Vadim Mykhailovych |
| Приналежність: | ТНТУ ім. І. Пулюя, Факультет комп’ютерно-інформаційних систем і програмної інженерії, Кафедра комп’ютерних наук, м. Тернопіль, Україна |
| Бібліографічний опис: | Руснак В. М. Аналіз кіберфізичних систем для промислових IoT-застосунків Індустрії 4.0 : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня бакалавра : спец. 122 - комп'ютерні науки / наук. кер. А. А. Станько. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2024. 73 с. |
| Дата публікації: | 30-чер-2024 |
| Дата подання: | 17-чер-2024 |
| Дата внесення: | 8-лип-2024 |
| Країна (код): | UA |
| Місце видання, проведення: | ТНТУ ім. І.Пулюя, ФІС, м. Тернопіль, Україна |
| Науковий керівник: | Станько, Андрій Андрійович |
| Члени комітету: | Голотенко, Олександр Сергійович |
| УДК: | 004.9 |
| Теми: | кіберфізичні системи cyber-physical systems Індустрія 4.0 Industry 4.0 хмарні обчислення cloud computing моніторинг monitoring автоматизація automation великі дані big data IIoT |
| Короткий огляд (реферат): | Кваліфікаційна робота присвячена дослідженню кіберфізичних систем для промислових IoT-застосунків Індустрії 4.0. В першому розділі кваліфікаційної роботи описано предметну область кіберфізичних систем та Індустрії 4.0. Висвітлено стан досліджень КФС Індустрії 4.0. Розглянуто методологію дослідження. В другому розділі кваліфікаційної роботи досліджено периферійні і хмарні сервіси промислового IoT. Подано особливості моніторингу виробництва, архітектуру платформ IIoT. В третьому розділі кваліфікаційної роботи проаналізовано категоризацію кіберфізичних систем в контексті Індустрії 4.0. Проведено опис інтеграції суміжних служб, периферійних пристроїв та вимірів. В четвертому розділі кваліфікаційної роботи розглянуто забезпечення безпечної роботи з обладнанням. The qualification work is devoted to the study of cyber-physical systems for industrial IoT applications of Industry 4.0 The first chapter of the qualification work describes the subject area of cyber-physical systems and Industry 4.0. The state of research on CPS of Industry 4.0 is highlighted. The research methodology is considered. The second chapter of the qualification work investigates the peripheral and cloud services of industrial IoT. The features of production monitoring and the architecture of IIoT platforms are presented. The third chapter of the qualification work analyzes the categorization of cyber-physical systems in the context of Industry 4.0. The integration of related services, peripherals, and measurements is described. The fourth chapter of the qualification work considers ensuring safe operation of the equipment. |
| Зміст: | ВСТУП 8 РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ КІБЕРФІЗИЧНИХ СИСТЕМ ТА ІНДУСТРІЇ 4.0 10 1.1 Аналіз елементів кіберфізичних систем 10 1.2 Пов’язані роботи 13 1.3 Стан досліджень КФС Індустрії 4.0 15 1.4 Методологія дослідження 15 1.5 Висновок до першого розділу 18 РОЗДІЛ 2. ПРОЕКТНА ЧАСТИНА. ПЕРИФЕРІЙНІ І ХМАРНІ СЕРВІСИ ПРОМИСЛОВОГО IOT 20 2.1 Промислові виробничі системи 20 2.2 Моніторинг виробництва 22 2.3 Короткий огляд вимог IIoT 23 2.4 Архітектура платформи IIoT 24 2.5 Висновок до другого розділу 27 РОЗДІЛ 3. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА. КАТЕГОРИЗАЦІЯ КІБЕРФІЗИЧНИХ СИСТЕМ В КОНТЕКСТІ ІНДУСТРІЇ 4.0 28 3.1 Кіберфізичниі системи в Індустрії 4.0 28 3.2 Результати аналізу КФС 44 3.3 Інтеграція суміжних служб 46 3.4 Граничні шлюзи та програмне забезпечення 48 3.5 Периферійні пристрої та виміри 49 3.6 Висновок до третього розділу 50 РОЗДІЛ 4. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 51 4.1 Питання щодо безпеки життєдіяльності 51 4.2 Питання з основ охорони праці 56 4.3 Висновок до четвертого розділу 60 ВИСНОВКИ 62 ПЕРЕЛІК ДЖЕРЕЛ 64 ДОДАТКИ |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/45895 |
| Власник авторського права: | © Руснак Вадім Михайлович, 2024 |
| Перелік літератури: | 1 Broo, Didem Gürdür, Ulf Boman, and Martin Törngren. "Cyber–physical systems research and education in 2030: Scenarios and strategies." Journal of Industrial Information Integration 21 (2021): 100192. 2 Jahromi, Amir Abiri, and Deepa Kundur. "Fundamentals of cyber–physical systems." Cyber–Physical Systems in the Built Environment (2020): 1–13. 3 Zhou, Xugui, et al. "Hybrid knowledge and data driven synthesis of runtime monitors for cyber–physical systems." IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing (2023). 4 Zhang, Kunwu, et al. "Advancements in industrial cyber–physical systems: An overview and perspectives." IEEE Transactions on Industrial Informatics 19.1 (2022): 716–729. 5 Samad, Tariq. "Human‐in‐the‐loop control and cyber–physical–human systems: applications and categorization." Cyber–physical–human systems: fundamentals and applications (2023): 1–23. 6 Zhang, Kunwu, et al. "Advancements in industrial cyber–physical systems: An overview and perspectives." IEEE Transactions on Industrial Informatics 19.1 (2022): 716–729. 7 Ntentos, Evangelos, et al. "Decision–Making Support for Data Integration in Cyber–Physical–System Architectures." International Conference on Service–Oriented Computing. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023. 8 Neureiter, Christian, and Christoph Binder. "A domain–specific, model based systems engineering approach for cyber–physical systems." Systems 10.2 (2022): 42. 9 Pasandideh, Shabnam, Pedro Pereira, and Luis Gomes. "Cyber–physical–social systems: taxonomy, challenges, and opportunities." IEEE Access 10 (2022): 42404–42419. 10 Alshalalfah, Abdel–Latif, Otmane Ait Mohamed, and Samir Ouchani. "A framework for modeling and analyzing cyber–physical systems using statistical model checking." Internet of Things 22 (2023): 100732. 11 Horváth, Imre. "Designing next–generation cyber–physical systems: Why is it an issue?." Journal of Integrated Design and Process Science Preprint (2022): 1–33. 12 Queiroz, Rui, Tiago Cruz, and Paulo Simões. "Testing the limits of general–purpose hypervisors for real–time control systems." Microprocessors and Microsystems 99 (2023): 104848. 13 Heikkilä, Jussi, Julius Rissanen, and Timo Ali–Vehmas. "Coopetition, standardization and general purpose technologies: A framework and an application." Telecommunications Policy 47.4 (2023): 102488. 14 Suleiman, Zhanybek, et al. "Industry 4.0: Clustering of concepts and characteristics." Cogent Engineering 9.1 (2022): 2034264. 15 Sekaran, Ramesh, et al. "Ant colony resource optimization for Industrial IoT and CPS." International Journal of Intelligent Systems 37.12 (2022): 10513–10532. 16 Khalid, Azfar, et al. "Understanding vulnerabilities in cyber physical production systems." International Journal of Computer Integrated Manufacturing 35.6 (2022): 569–582. 17 Jiang, Yuchen, et al. "Secure data transmission and trustworthiness judgement approaches against cyber–physical attacks in an integrated data–driven framework." IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems 52.12 (2022): 7799–7809. 18 Lakhan, Abdullah, et al. "Blockchain–enabled cybersecurity efficient IIOHT cyber–physical system for medical applications." IEEE Transactions on Network Science and Engineering (2022). 19 Biesinger, Florian, et al. "A digital twin for production planning based on cyber–physical systems: A Case Study for a Cyber–Physical System–Based Creation of a Digital Twin." Procedia CiRP 79 (2019): 355–360. 20 Fang, Pengcheng, et al. "Data analytics–enable production visibility for Cyber–Physical Production Systems." Journal of manufacturing systems 57 (2020): 242–253. 21 Meesublak, Koonlachat, and Tosapol Klinsukont. "A cyber–physical system approach for predictive maintenance." 2020 ieee international conference on smart internet of things (smartiot). IEEE, 2020. 22 Ma, Shuaiyin, et al. "Energy–cyber–physical system enabled management for energy–intensive manufacturing industries." Journal of cleaner production 226 (2019): 892–903. 23 Oks, Sascha Julian, et al. "Cyber–physical systems in the context of industry 4.0: A review, categorization and outlook." Information Systems Frontiers (2022): 1–42. 24 Afrizal, A., B. Mulyanti, and I. Widiaty. "Development of Cyber–Physical System (CPS) implementation in industry 4.0." IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 830. No. 4. IOP Publishing, 2020. 25 Pivoto, Diego GS, et al. "Cyber–physical systems architectures for industrial internet of things applications in Industry 4.0: A literature review." Journal of manufacturing systems 58 (2021): 176–192. 26 Gürdür, Didem, and Fredrik Asplund. "A systematic review to merge discourses: Interoperability, integration and cyber–physical systems." Journal of Industrial information integration 9 (2018): 14–23. 27 Bellini, Emanuele, et al. "Resilience learning through self adaptation in digital twins of human–cyber–physical systems." 2021 IEEE International Conference on Cyber Security and Resilience (CSR). IEEE, 2021. 28 Yohanandhan, Rajaa Vikhram, et al. "Cyber–physical power system (CPPS): A review on modeling, simulation, and analysis with cyber security applications." IEEE Access 8 (2020): 151019–151064. 29 Khalid, Faiq, Semeen Rehman, and Muhammad Shafique. "Overview of security for smart cyber–physical systems." Security of Cyber–Physical Systems: Vulnerability and Impact (2020): 5–24. 30 Milne, Alexander JM, Arnold Beckmann, and Pardeep Kumar. "Cyber–physical trust systems driven by blockchain." Ieee Access 8 (2020): 66423–66437. 31 Kaur, Maninder Jeet, Sadia Riaz, and Arif Mushtaq. "Cyber–physical cloud computing systems and internet of everything." Principles of Internet of Things (IoT) Ecosystem: Insight Paradigm (2020): 201–227. 32 Jimenez, Jaime Ibarra, Hamid Jahankhani, and Stefan Kendzierskyj. "Health care in the cyberspace: Medical cyber–physical system and digital twin challenges." Digital twin technologies and smart cities (2020): 79–92. 33 Ryalat, Mutaz, Hisham ElMoaqet, and Marwa AlFaouri. "Design of a smart factory based on cyber–physical systems and Internet of Things towards Industry 4.0." Applied Sciences 13.4 (2023): 2156. 34 Singh, Nitin, et al. "Cyber–physical systems: a bibliometric analysis of literature." Journal of Intelligent Manufacturing (2024): 1–37. 35 Branco, Dario, et al. "Agents based cyber–physical diffused museums over web interoperability standards." IEEE Access (2023). 36 Zahid, Maryam, Alessio Bucaioni, and Francesco Flammini. "Model Based Trustworthiness Evaluation of Autonomous Cyber–Physical Production Systems: A Systematic Mapping Study." ACM Computing Surveys (2024). 37 Müller, Timo, et al. "Architecture and knowledge modelling for self–organized reconfiguration management of cyber–physical production systems." International Journal of Computer Integrated Manufacturing 36.12 (2023): 1842–1863. 38 Ryalat, Mutaz, Hisham ElMoaqet, and Marwa AlFaouri. "Design of a smart factory based on cyber–physical systems and Internet of Things towards Industry 4.0." Applied Sciences 13.4 (2023): 2156. 39 Wang, Tianyue, et al. "Data Augmentation–Based Manufacturing Quality Prediction Approach in Human Cyber–Physical Systems." Journal of Manufacturing Science and Engineering 145.12 (2023). 40 Rojas, Rafael A., and Erwin Rauch. "From a literature review to a conceptual framework of enablers for smart manufacturing control." The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 104 (2019): 517–533. 41 Lozano, Carolina Villarreal, and Kavin Kathiresh Vijayan. "Literature review on cyber physical systems design." Procedia manufacturing 45 (2020): 295–300. 42 Zeng, Jing, et al. "A survey: Cyber–physical–social systems and their system–level design methodology." Future Generation Computer Systems 105 (2020): 1028–1042. 43 Passaretti, Daniele, Max Steiger, and Thilo Pionteck. "Enabling plug–and–play in Cyber–Physical Systems using MPSoC–FPGAs." IEEE Access (2023). 44 Hästbacka, David, et al. "Dynamic edge and cloud service integration for industrial IoT and production monitoring applications of industrial cyber–physical systems." IEEE Transactions on Industrial Informatics 18.1 (2021): 498–508. 45 Ning, Huansheng, et al. "Heterogeneous edge computing open platforms and tools for internet of things." Future Generation Computer Systems 106 (2020): 67–76. 46 Lynn, Theo, et al. "The cloud–to–thing continuum: opportunities and challenges in cloud, fog and edge computing." (2020): 161. 47 Garg, Deepak, et al. "Hybrid technique for cyber–physical security in cloud–based smart industries." Sensors 22.12 (2022): 4630. 48 Gong, Chao, et al. "Intelligent cooperative edge computing in internet of things." IEEE Internet of Things Journal 7.10 (2020): 9372–9382. 49 Rafique, Wajid, et al. "Complementing IoT services through software defined networking and edge computing: A comprehensive survey." IEEE Communications Surveys & Tutorials 22.3 (2020): 1761–1804. 50 Fraile, Francisco, et al. "Reference models for digital manufacturing platforms." Applied Sciences 9.20 (2019): 4433. 51 Fadhlillah, Hafiyyan Sayyid, et al. "Towards heterogeneous multi–dimensional variability modeling in cyber–physical production systems." Proceedings of the 25th ACM International Systems and Software Product Line Conference–Volume B. 2021. 52 Marcu, Ioana, et al. "Arrowhead technology for digitalization and automation solution: Smart cities and smart agriculture." Sensors 20.5 (2020): 1464. 53 Hofer, Florian. "Architecture, technologies and challenges for cyber–physical systems in industry 4.0: A systematic mapping study." Proceedings of the 12th ACM/IEEE International Symposium on Empirical Software Engineering and Measurement. 2018. 54 Pivoto, Diego GS, et al. "Cyber–physical systems architectures for industrial internet of things applications in Industry 4.0: A literature review." Journal of manufacturing systems 58 (2021): 176–192. 55 Hegedus, Csaba, Pál Varga, and Attila Frankó. "Secure and trusted inter–cloud communications in the arrowhead framework." 2018 IEEE Industrial Cyber–Physical Systems (ICPS). IEEE, 2018. 56 Стручок В.С. Безпека в надзвичайних ситуаціях. Методичний посібник для здобувачів освітнього ступеня «магістр» всіх спеціальностей денної та заочної (дистанційної) форм навчання / В.С.Стручок. — Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. — 156 с. 57 Duda, O., Mykytyshyn, A., Mytnyk, M., & Stanko, A. (2020). The network platform cyber-physical systems application for smart buildings air pollution indicators monitoring. network, 3. 58 Станько, А. А. (2023). Мережева інформаційно-технологічна платформа супроводу об’єктів кіберфізичних систем «розумних міст» (Doctoral dissertation, Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя). 59 Kryazhych, O., Itskovych, V., Iushchenko, K., Hrytsyshyna, V., Bruvier, D., Nykytyuk, V., & Bodnarchuk, I. (2023). The use of abstract Moore automaton to control the sensors of a service-oriented alarm and emergency notification network. Вісник Тернопільського національного технічного університету, 109(1), 111-120. |
| Тип вмісту: | Bachelor Thesis |
| Розташовується у зібраннях: | 122 — Компʼютерні науки (бакалаври) |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| 2024_KRB_SNs-42_Rusnak_V_M.pdf | 1,67 MB | Adobe PDF | Переглянути/відкрити |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.
Інструменти адміністратора