Web services for shop-floor energetic consumption monitoring, based on the Eclipse IoT platforms: Bosch and SCoT

Abstract

Influenced by the technological advances of modern times, the industrial world adopted digitalization and connectivity as integral parts of organizations. This new era is commonly known as Industry 4.0. The continuous and detailed access to data that affects productive performance allows for better, quicker and even predictive decisions. Therefore, it is necessary to efficiently acquire and communicate said data from the physical domain to the digital and make it user-accessible, creating a necessity for intermediate layers (Middleware). At Bosch Termotecnologia Aveiro, there is also the motivation for creating such a system to optimize the monitoring of shop-floor energy and performance data. This dissertation proposes a modular Middleware architecture adaptable to heterogeneous devices, capable of harvesting shop-floor device data, integrating it with an IoT Platform (SCoT) and a Manufacturing Execution System (Nexeed MES) and enabling Web-based access to said data by third-party systems. It was developed at the University of Aveiro and reproduced at Bosch Termotecnologia Aveiro, in light of the Augmanity (Augmented Humanity) project. The resulting Cyber-Physical System (CPS) provides scalable integration of heterogeneous devices with cloud-based operations based on open-source tools and Nexeed MES. It also enables interactions with the data via a REST API, allowing it, for example, to feed intelligent applications such as energy optimization platforms or predictive maintenance algorithms.

Por influência dos avanços tecnológicos dos tempos recentes, o mundo industrial adotou a digitalização e conectividade como parte integrante das organizações, sendo esta nova fase comummente chamada de Indústria 4.0. O acesso contínuo e detalhado a dados que afetam o desempenho produtivo permite tomar decisões mais informadas, mais rápidas ou mesmo preditivas. Assim sendo, é necessário assegurar que os mesmos são devidamente comunicados do domínio físico para o digital e tornados acessíveis, criando a necessidade de camadas intermediárias (Middleware). Na Bosch Termotecnologia Aveiro, há igualmente a motivação de criar um sistema deste género para monitorização de dados de consumo energético e de performance do chão de fábrica. Nesta dissertação propõe-se uma arquitetura modular aplicável a uma diversidade de dispositivos, capaz de fazer a recolha de dados de dispositivos fabris, integração dos mesmos com uma Plataforma IoT (Smart Cloud of Things) e Sistema de Execução de Manufatura (Nexeed MES) e permitir o accesso aos dados por parte de outras aplicações através da Web. O sistema foi desenvolvido na Universidade de Aveiro e reproduzido na Bosch Termotecnologia Aveiro, à luz do projeto Augmanity (Augmented Humanity). O sistema ciberfísico resultante oferece de forma escalável a integração de dispositivos heterogéneos com operações na Cloud (baseadas em ferramentas de ”código aberto”) e com o Nexeed MES. Permite também a interação com os dados via uma REST API, possibilitando, por exemplo, alimentar aplicações inteligentes como plataformas de otimização energética ou algoritmos de manutenção preditiva.