An OPC UA-based industrial Big Data architecture

Industry 4.0 factories are complex and data-driven. Data is yielded from many sources, including sensors, PLCs, and other devices, but also from IT, like ERP or CRM systems. We ask how to collect and process this data in a way, such that it includes metadata and can be used for industrial analytics or to derive intelligent support systems. This paper describes a new, query model based approach, which uses a big data architecture to capture data from various sources using OPC UA as a foundation. It buffers and preprocesses the information for the purpose of harmonizing and providing a holistic state space of a factory, as well as mappings to the current state of a production site. That information can be made available to multiple processing sinks, decoupled from the data sources, which enables them to work with the information without interfering with devices of the production, disturbing the network devices they are working in, or influencing the production process negatively. Metadata and connected semantic information is kept throughout the process, allowing to feed algorithms with meaningful data, so that it can be accessed in its entirety to perform time series analysis, machine learning or similar evaluations as well as replaying the data from the buffer for repeatable simulations

Implementation of Fully Automated Electricity for large Building Using SCADA Tool like LabVIEW

This paper deals with the development and implementation of a framework of SCADA using LabVIEW based Data Acquisition and Management. A SCADA system is described in terms of architecture, process interfaces, functionality, and application development facilities. The system is low on system requirements and easy to implement. This paper describes configuration of Remote Terminal Units to access and transmit real time data over the Intranet, logging all the data in a historian for future references at a centralized location, keeping the human operator updated via Human Machine Interface, and providing measures for any emergency and enabling control via SMS giving true remote control capabilities. In addition, the project can automatically run the suitable generator from his reading of the foundation power; in short it’s the best solution of the foundation electricity problem

Engineering methods and tools for cyber–physical automation systems

Much has been published about potential benefits of the adoption of cyber–physical systems (CPSs) in manufacturing industry. However, less has been said about how such automation systems might be effectively configured and supported through their lifecycles and how application modeling, visualization, and reuse of such systems might be best achieved. It is vitally important to be able to incorporate support for engineering best practice while at the same time exploiting the potential that CPS has to offer in an automation systems setting. This paper considers the industrial context for the engineering of CPS. It reviews engineering approaches that have been proposed or adopted to date including Industry 4.0 and provides examples of engineering methods and tools that are currently available. The paper then focuses on the CPS engineering toolset being developed by the Automation Systems Group (ASG) in the Warwick Manufacturing Group (WMG), University of Warwick, Coventry, U.K. and explains via an industrial case study how such a component-based engineering toolset can support an integrated approach to the virtual and physical engineering of automation systems through their lifecycle via a method that enables multiple vendors' equipment to be effectively integrated and provides support for the specification, validation, and use of such systems across the supply chain, e.g., between end users and system integrators

Real-time measurement and estimation of factory CO2 emissions

The motivation for the thesis was to investigate the feasibility of creating a dynamic system for displaying caused CO2 emissions from a factory environment. Nordkalk’s factory in Parainen, Finland, was used to provide real process data to aid in the research. This research topic required the thesis author to acquire deep knowledge and understanding of the methods to obtain the necessary data and of the technologies required to implement such as system. The information was collected from sources such as literature, factory process data, technology manuals and reference data. Based on this information, key components of the system were created, which made use of the collected process data. Research was done regarding the use of both measured and estimated power usage and caused CO2 emissions data and the feasibility of estimation. The implemented system components made use of technologies such as .Net Framework, C# language, SQL, OPC UA and SVG graphics. The components implemented the factory process data recording and visualization of the data. Manual analysis was done to evaluate the possibility of estimating CO2 emissions. The result of the thesis research, shows that it is possible to create a dynamic open system, which could provide detailed information on caused CO2 emissions in a factory context, that could be used together with other systems such as MES systems to create further added-value

On the orchestration of operations in flexible manufacturing

Tese de doutoramento em Engenharia Mecânica (Controlo e Gestão) apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraDomínio A capacidade de produzir bem é a chave da riqueza. Uma boa produção concretiza-se pela transformação competitiva de matérias-primas em produtos de qualidade para o mercado global. Tal transformação inclui uma série de operações coordenadas de modo a obter a produtividade que permite o aumento da competitividade. Embora algumas operações possam requerer pessoal especializado, a tendência é para uma crescente automatização. A coordenação das operações automatizadas é também automatizada (através de uma variedade de transportadores, comunicação digital, etc.). Contudo, e embora a produção seja automatizada, a configuração do equipamento é feita manualmente. Situação A necessidade de automatização foi inicialmente sentida e aplicada na produção de longas séries, como no caso da indústria automóvel. Com a necessidade de redução de custos e aumento de flexibilidade, a inclusão de máquinas/equipamentos controlados por computador, assim como de interligações por computadores/redes tem sido extensiva. O aumento de software nestes sistemas, as restrições físicas e as (indesejáveis) interconecções lógicas conduzem a um aumento da complexidade, que em empresas de produção em grande escala é obviado por especialistas. O aumento na procura de produtos personalizados e a rapidez para a sua comercialização determinam a necessidade de uma produção flexível. Contudo, a referida indesejável complexidade constitui um grande obstáculo para o recurso a soluções (semi)-automatizadas, e postos de trabalho (de alta qualidade) são deslocados para países de mão-de-obra mais barata. O caso mais difícil prende-se com a utilização de robôs (que é o tipo de máquina mais flexível) nas empresas mais flexíveis, como sejam as Pequenas e Médias Empresas (PMEs). Deste modo, as condições para a utilização de robôs (juntamente com outro tipo de equipamento) em PMEs (incluindo operações manuais e configuração) representam o maior desafio, uma vez que os sistemas técnicos têm de ser estruturados de forma a suportarem a desejada flexibilidade. À semelhança da incapacidade de uma boa gestão em compensar a falta de competência em actividades como a do comércio ou da investigação cientifica, as etapas de produção têm de ser apropriadamente construídas e mantidas. Estas últimas representam aquilo em que o produtor se deve concentrar e especializar. Assim, sejam quais forem os avanços que facilitem a produção, as práticas de produção competitiva deverão ser mantidas. Especificamente, processos de trabalho com conhecimentos valiosos não devem ser prejudicados por detalhes técnicos irrelevantes. Novas tecnologias que possam aumentar a competitividade e/ou melhorar as condições de trabalho são obviamente desejáveis. Contudo, estas deverão ser combinadas com princípios de utilização simples para os quais os sistemas de produção são construídos. Tópico A complexidade surge tanto na operação como na coordenação, mas também na sua configuração manual. Esta é parcialmente compreensível e gerenciável, uma vez que uma determinada máquina ou processo de fabrico pode ser bastante avançado e complexo. Assim, a complexidade será local. Contudo, e em particular com software envolvido, dependências adhoc acidentais entre operações e coordenação tornam a situação actual mais difícil. Adicionalmente, a configuração de cada máquina e subsistema envolve uma variedade de interfaces de utilizador e ferramentas de configuração/programação. Uma vez mais, as grandes empresas podem contar com engenheiros altamente qualificados para lidar com estes problemas, enquanto que nas PMEs a situação fica facilmente ingovernável. Consideramos que podemos referir o problema como uma questão de orquestração. Orquestração é então definida como o arranjo, coordenação e gestão (semi-) automatizada de complexos sistemas de produção, incluindo as suas interacções em termos de comunicação e os seus serviços em termos de controlo por computador. O tópico pode então ser formulado como a procura de princípios óptimos, ou pelo menos exequíveis, para a orquestração de processos produtivos de pequena escala. Na realidade, existem aspectos fundamentais envolvidos que não representam apenas uma questão de engenharia a ser solucionada. Ao contrário, a situação requer uma abordagem científica com especial atenção para a recente tecnologia de suporte proveniente de outras áreas. Abordagem cientifica - A procura de princípios apropriados a PMEs para a orquestração de processos de produção não se presta a uma análise teórica, que por sua vez requer a utilização de modelos formais e derivação das soluções (sub-)óptimas e suas propriedades. Embora tivesse sido preferível obter provas formais de uma solução óptima, a complexidade do equipamento, o envolvimento de humanos, a considerável desorganização das PMEs, a necessidade de aderir às práticas industriais, assim como a variedade de PMEs existentes, dificultam uma abordagem teórica. Deste modo, foi seguida uma abordagem empírica. A dificultar o teste e a avaliação de uma abordagem empírica estão as possíveis variações no software envolvido, juntamente com a constante mudança que ocorre na produção em sistemas de produção flexíveis. Adicionalmente, a experimentação não pode ser conduzida em ambientes industriais (onde esta iria perturbar a produção). Assim sendo, as experiências deverão ser cuidadosamente seleccionadas e conduzidas em laboratório com recurso a equipamento industrial. Ainda assim, dadas as condições e singularidade de algum equipamento, não é fácil reproduzir os resultados noutros locais, o que constitui um problema para a validação e aceitação dos mesmos. Contudo, caso a solução sugerida em termos de princípios técnicos possa ser encontrada ou confirmada por resultados publicados de investigação independente, ou se técnicas relacionadas derem origem a novos produtos, tal pode desejavelmente contribuir para a validação de resultados. Isto é, embora resultados semelhantes para outros laboratórios sejam válidos, as diferenças actuais vão revelar a existência de variações que merecem estudo detalhado. Abordagem técnica - Os sistemas de produção flexíveis consistem em equipamento distribuído do ponto de vista computacional. Tipicamente, os diferentes aparelhos não foram concebidos para operarem em conjunto, mas devem, no entanto, ser de fácil configuração no local de trabalho. Uma abordagem básica passaria pela utilização de plataformas de software que suportassem componentes distribuídos de uma forma flexível. Contudo, as plataformas computacionais existentes podem não satisfazer com eficiência a necessidade do equipamento integrado, podendo revelar falta de robustez, nomeadamente nas interconecções. Deste modo, é necessário combinar com algum cuidado a tecnologia existente e confrontar as soluções sugeridas com as necessidades actuais das empresas. A abordagem seguida encontra-se dividida em quatro partes: 1. Suportar o acoplamento fraco entre componentes de forma a obter simples composição quando o equipamento é instalado ou substituído. As interacções necessitam ser assíncronas e baseadas em eventos através de interfaces bem definidas e auto-explicativas, contendo serviços definidos em termos de operações de produção (e não em termos de software interno). 2. Produzir princípios unificados para interacção com utilizador e interfaces, permitindo que utilizadores não especializados possam (re)configurar e (re)programar o sistema de produção. Uma interacção com o utilizador que permita combinar operações básicas que resultem num novo serviço, o qual deverá idealmente estar facilmente acessível através de interfaces programadas e manuais. 3. As abordagens baseadas em modelos têm-se revelado eficazes para desempenho e reutilização. No entanto, os modelos consistem em elevado nível de conhecimento e são dispendiosos de obter no âmbito da flexibilidade e desorganização das PMEs. Uma melhor abordagem é permitir a visibilidade do conhecimento envolvido numa determinada etapa em termos do processo de produção, de modo a que o operador transmita inteligência através de uma interface simples. 4. O software é por defeito não descritivo, assim como a execução sequencial de código imperativo não se compõe. Conhecimento no metanível e descrições declarativas deverão ser utilizadas, se possível, sem comprometimento dos itens anteriores. O objectivo é gerar software ao nível de aplicação, partindo de descrições de alto nível. A avaliação experimental deverá verificar técnicas individuais como tal, e os resultados deverão ser comparados com investigação relacionada. A abordagem global consiste em combinar os resultados das diferentes partes em princípios aplicáveis a futuros processos de produção das PMEs. Resultados O uso de arquitecturas orientadas a serviços (SOA) nas redes empresariais resolveu as limitações das arquitecturas orientadas a componentes no que diz respeito ao acoplamento através da standarização das interfaces, protocolos de comunicação, gestão de transacções, e segurança, entre outros. SOA ao nível do dispositivo é o resultado da importação de princípios SOA para os sistemas embebidos com algumas importantes diferenças, nomeadamente: inclusão de padrões de mensagens publish/subscribe, descoberta e descrição directa entre dispositivos, e modelos descritivos genéricos. Numa primeira fase, este trabalho validou os inúmeros trabalhos realizados sobre a aplicação de SOA ao nível do dispositivo em ambiente industrial com o teste num protótipo de célula de trabalho. De seguida foi levado a cabo um trabalho de avaliação comparativa entre duas SOA ao nível do dispositivo com estilos de arquitectura diferentes, servindo como base aos restantes desenvolvimentos da tese. Ainda que os resultados desta avaliação tenham mostrado o grande avanço proporcionado pelo uso de SOA, nomeadamente no que diz respeito ao desacoplamento entre componentes atingido, alguns aspectos críticos para o seu uso efectivo ainda estavam por resolver, designadamente: 1. A geração e a especificação dos serviços ao nível da tarefa 2 A definição de uma linguagem de orquestração adequada às SOA ao nível do dispositivo. Uma abordagem baseada em tarefas, quando relacionadas com processos de manufactura, consubstancia-se na capacidade de disponibilizar um mecanismo flexível (e amigável para o utilizador de uma PME) para a especificação das interfaces de rede. Os programas de robô são um elemento chave na flexibilidade do robô e este trabalho mostrou que o seu uso para a definição de interfaces vai elevar a fasquia da flexibilidade para o nível das interligações. A natureza procedimental de muitas linguagens de robô encaixa-se perfeitamente com o padrão de mensagens definido nas plataformas SOA, com uma mistura de variáveis de estado definidas a partir de variáveis do robô, e com acções definidas a partir de métodos da linguagem robô. A definição de uma linguagem de orquestração preencheu uma lacuna nos padrões de orquestração: sistemas conduzidos a eventos. Estes sistemas definem estados e transições de uma forma clara, potenciando a capacidade do utilizador de acompanhar o estado do sistema. Statecharts constituem um par adequado para a arquitectura SOA, uma vez que as transições de estado são baseadas em eventos, que no nosso caso são eventos na rede, mas os estados (e também as transições) incluem igualmente acções, que podem ser mapeadas para operações. A avaliação empírica efectuada mostrou uma previsível boa curva de aprendizagem para estes sistemas, em parte devido às vantagens associadas à sua semelhança a técnicas de automação tradicionais, como os Sequential Function Charts. Os resultados desta avaliação são positivos e justificam esforços suplementares para efectuar testes em aplicações reais, o que neste caso implica utilizadores de PME reais. Conclusões Três conclusões devem ser retiradas desta tese: A estratégia proposta para a especificação de serviços é um elemento chave no futuro do uso de SOA ao nível dos dispositivos, devido à importância da definição das interfaces no sucesso destas arquitecturas. A programação ao nível da tarefa é desta forma transferida da programação dos robôs para o nível da rede. Uma linguagem conduzida a eventos foi definida para a orquestração. Testes revelaram o seu uso e compatibilidade com as necessidades das células de fabrico das pequenas e médias empresas, nomeadamente estados explícitos e transições baseadas em eventos. Esta abordagem preenche uma lacuna nos padrões de orquestração existentes na indústria e constitui uma excelente base de trabalho para o futuro. Finalmente, foram abordadas técnicas baseadas em conhecimento, e avaliada a sua integração com a arquitectura definida anteriormente. Estes estudos mostraram a importância das estratégias descritivas e as inúmeras possibilidades abertas quando a semântica é adicionada aos sistemas industriais baseados em software, especialmente quando suportados em bem estabelecidas tecnologias de rede, como as descritas anteriormente.Our ability to manufacture well is the key to our wealth. Obtaining a wider range of different (and better) products in a sustainable way in terms of labour and environment is the big challenge faced by modern manufacturing. In the last few decades, automation has played a key role in the enhanced productivity of mass-production industries, but there has been a paradigm shift: global consumers ask for customization, leading manufacturers to target mass customization and consequently requiring new levels of flexibility for automation. An industrial robot is usually considered to be a flexible machine, which is only true within the large plant scenario. Small enterprises, which are by nature the most flexible ones, do not make use of robot systems as they could, because robot flexibility, which relies on reprogramming and reconfiguring, cannot be taken on by the SME (Small Medium Enterprises) worker at the workshop, and hiring specialists is unacceptable in terms of costs. The easy reconfiguration of a robotic work-cell, which is a distributed environment with computation in different platforms that are coordinated by software, is hindered greatly by the dependencies between cell components. This thesis addresses the problem of dependencies by proposing principles and mechanisms for the orchestration of complex manufacturing systems, i.e., the (semi-) automated coordination of their interactions in terms of communications and computer control. The industrial environment, especially regarding robotics, does not lend itself to theoretical analysis due to the amount of work needed to reach formal models. This is exacerbated in the unstructured SME environment and when working with user-in-the-loop systems. Therefore, the approach used in this thesis was mainly empirical, with validation through laboratory prototypes used by some representative users. The approach consisted of the following parts: 1. supporting loose coupling between components to promote simple composition of services to enable an easier reconfiguration; 2. defining unifying principles in terms of user interaction, by taking into account current robot technologies and improvements from other scientific areas, namely enterprise level networking; 3. enabling a task-based view of knowledge in terms of the manufacturing processes to promote the reconfiguration of the system by process rather than robotics specialists; 4. proposing declarative techniques that support easy configuration of the work-cell in terms understandable by the SME user. The use of service-oriented architectures (SOAs) in the business world has tackled the limitations of component-oriented architectures in terms of coupling through the standardization of interfaces, communication protocols, transaction management, and security, among others. Device-level SOA are the result of the porting of SOA principles to the embedded level with the addition of several important features, namely: publish/subscribe messaging patterns, peer-to-peer discovery description and generic templates. At an initial stage, this work has validated the current trend of using device-level SOA in industrial environments by testing their use against a prototype work-cell. Following this, a comparison was made between device-level SOA platforms that embodied two different architectural styles. This served as a basis for the rest of the thesis. Although the results from this evaluation have shown the great advances brought about by the use of device-level SOA, for instance in terms of decoupling, some critical issues for their effective use remained unchallenged, namely: 1. The generation and the specification of task-level services (contracts), with transparent and easy-to-use techniques for the SME user. 2. The definition of orchestration techniques adapted to the device-level SOA, with adequate expressiveness and simplicity for the SME user. A task-based view of knowledge in terms of manufacturing processes relies on the ability to provide a flexible (SME user-friendly) mechanism for the specification of network interfaces. Robot programs are the key element for robot flexibility. This work has shown that their use in interface definition will feature flexibility also at the interconnection level. The procedural nature of many robot programming languages copes perfectly with the device-level SOA messaging style, with a mixture of evented state variables defined by robot variables, and with actions defined by robot methods. The definition of an orchestration language has addressed a missing pattern in service orchestration: event-driven systems. These systems define states and transitions in a clear way, thus enhancing the user’s ability to predict the state of the system. Statecharts provide a perfect match for the device-level SOA since the state-transitions are event-based, but the states (and the transitions) embody actions, which can be mapped to operations. The empiric evaluation made with several types of users has shown the predictable steep learning curve of these systems, partly due to their resemblance to traditional automation techniques like SFCs. The results are therefore positive and justify the effort of testing the system against real applications, which in this case means with real SME users. Descriptive techniques for software are one of the keys to establish the bridge between humans and computer programs. Despite recent evolutions, these techniques are not yet ready for use, and supportive technologies and methodologies need to be tested. In this work, a cell specification language has been defined and software developed that configures a programming-by-demonstration robotic work-cell. In conclusion, there are three main outcomes from this thesis. The proposed strategy for the specification of services is a key enabler in the future use of device-level SOA in industrial robotics, due to the importance of interface definition in the success of these architectures. Task-level programming is in this way extended from the robot programming level to networked devices. An event-driven language has been defined for the orchestration. Tests revealed its ease of use and compatibility with the orchestration needs of SME work-cells, namely: explicit states and event-based transitions. This approach fulfils a missing orchestration pattern in the industry, and provides an excellent basis for future work. A descriptive robotic cell specification has been introduced that supports the automatic workcell (re)configuration. This work has shown the importance of descriptive knowledge in automation, especially when supported by the networking integration techniques described previously.Project SMERobot, Integrated project funded under the European Union’s Sixth Framework Programme (FP6

A software architecture for configuration and usage of process simulation models : software component technology and XML-based approach

Increased use of process simulation in different phases of the process and automation life cycle makes the information management related to model configuration and usage more important. Information management increases the requirements for more efficient model customisation and reuse, improved configurational co-use between different simulators, more generic extensibility of the simulation tools and more flexible run-time connectivity between the simulators and other applications. In this thesis, the emphasis is on large-scale dynamic process simulation of continuous processes in the power, pulp and paper industries. The main research problem is how to apply current information technologies, such as software component technology and XML, to facilitate the use of process simulation and to enhance the benefits gained from using it. As a development task this means developing a new software architecture that takes into account the requirements of improved information management in process simulation. As a research objective it means analysing whether it is possible to meet the new requirements in one software architecture using open specifications developed in information and automation technologies. Process simulation is analysed from the points of view of standardisation, current process simulation systems and simulation research. A new architectural solution is designed and implemented. The degree of meeting the new requirements is experimentally verified by testing the alleged features using examples and industrial cases. The main result of this thesis is the design, description and implementation of a new integration architecture for the configuration and usage of process simulation models. The original features of the proposed architecture are its openness, general distribution concept and distributed extensibility features.reviewe

DIN Spec 91345 RAMI 4.0 compliant data pipelining: An approach to support data understanding and data acquisition in smart manufacturing environments

Today, data scientists in the manufacturing domain are confronted with a set of challenges associated to data acquisition as well as data processing including the extraction of valuable in-formation to support both, the work of the manufacturing equipment as well as the manufacturing processes behind it. One essential aspect related to data acquisition is the pipelining, including various commu-nication standards, protocols and technologies to save and transfer heterogenous data. These circumstances make it hard to understand, find, access and extract data from the sources depend-ing on use cases and applications. In order to support this data pipelining process, this thesis proposes the use of the semantic model. The selected semantic model should be able to describe smart manufacturing assets them-selves as well as to access their data along their life-cycle. As a matter of fact, there are many research contributions in smart manufacturing, which already came out with reference architectures or standards for semantic-based meta data descrip-tion or asset classification. This research builds upon these outcomes and introduces a novel se-mantic model-based data pipelining approach using as a basis the Reference Architecture Model for Industry 4.0 (RAMI 4.0).Hoje em dia, os cientistas de dados no domínio da manufatura são confrontados com várias normas, protocolos e tecnologias de comunicação para gravar, processar e transferir vários tipos de dados. Estas circunstâncias tornam difícil compreender, encontrar, aceder e extrair dados necessários para aplicações dependentes de casos de utilização, desde os equipamentos aos respectivos processos de manufatura. Um aspecto essencial poderia ser um processo de canalisação de dados incluindo vários normas de comunicação, protocolos e tecnologias para gravar e transferir dados. Uma solução para suporte deste processo, proposto por esta tese, é a aplicação de um modelo semântico que descreva os próprios recursos de manufactura inteligente e o acesso aos seus dados ao longo do seu ciclo de vida. Muitas das contribuições de investigação em manufatura inteligente já produziram arquitecturas de referência como a RAMI 4.0 ou normas para a descrição semântica de meta dados ou classificação de recursos. Esta investigação baseia-se nestas fontes externas e introduz um novo modelo semântico baseado no Modelo de Arquitectura de Referência para Indústria 4.0 (RAMI 4.0), em conformidade com a abordagem de canalisação de dados no domínio da produção inteligente como caso exemplar de utilização para permitir uma fácil exploração, compreensão, descoberta, selecção e extracção de dados

Design and implementation of a 5G testbed in a virtualized environment

The new 5G network is one of the hot-topics of this century and promises great improvements in the world of mobile networks, network applications and the way society interacts with itself and technology. As this new network is a very complex and articulated system, the management and maintenance tools will also have to evolve accordingly. In this thesis, I attempt to introduce the concept of the digital twin, already imagined in the book Mirror Worlds by David Gelernter, to the context of the 5G network. The digital twin is a tool for supervision, control and analysis that combines the use of data, Machine Learning and simulation environments in order to create a virtual parallel system, faithful to the real one, that reacts to the same stimuli as its physical twin. This concept already exists in the engineering world in various forms. Thanks to the BNN (Barcelona Neural Network centre) research group, we have applied this idea to the 5G-core network, a concept that has already been theoretically explored by others but which to date has not found a real implementation. The following work consists of the design and development of a testbed in order to run simulations of plausible 5G network usage scenarios through simulators. The goal is to obtain datasets to train artificial intelligence models to predict certain aspects of network behavior

Time series database in Industrial IoT and its testing tool

Abstract. In the essence of the Industrial Internet of Things is data gathering. Data is time and event-based and hence time series data is key concept in the Industrial Internet of Things, and specific time series database is required to process and store the data. Solution development and choosing the right time series database for Industrial Internet of Things solution can be difficult. Inefficient comparison of time series databases can lead to wrong choices and consequently to delays and financial losses. This thesis is improving the tools to compare different time series databases in context of the Industrial Internet of Things. In addition, the thesis identifies the functional and non-functional requirements of time series database in Industrial Internet of Things and designs and implements a performance test bench. A practical example of how time series databases can be compared with identified requirements and developed test bench is also provided. The example is used to examine how selected time series databases fulfill these requirements. Eight functional requirements and eight non-functional requirements were identified. Functional requirements included, e.g., aggregation support, information models, and hierarchical configurations. Non-functional requirements included, e.g., scalability, performance, and lifecycle. Developed test bench took Industrial Internet of Things point of view by testing the database in three scenarios: write heavy, read heavy, and concurrent write and read operations. In the practical example, ABB’s cpmPlus History, InfluxDB, and TimescaleDB were evaluated. Both requirement evaluation and performance testing resulted that cpmPlus History performed best, InfluxDB second best, and TimescaleDB the worst. cpmPlus History showed extensive support for the requirements and best performance in all performance test cases. InfluxDB showed high performance for data writing while TimescaleDB showed better performance for data reading.Aikasarjatietokanta teollisuuden esineiden internetissä ja sen testipenkki. Tiivistelmä. Teollisuuden esineiden internetin ytimessä on tiedon keruu. Tieto on aika ja tapahtuma pohjaista ja sen vuoksi aikasarjatieto on teollisuuden esineiden internetin avainkäsitteitä. Prosessoidakseen tällaista tietoa tarvitaan erityinen aikasarjatietokanta. Sovelluskehitys ja oikean aikasarjatietokannan valitseminen teollisuuden esineiden internetin ratkaisuun voi olla vaikeaa. Tehoton aikasarjatietokantojen vertailu voi johtaa vääriin valintoihin ja siten viiveisiin sekä taloudellisiin tappioihin. Tässä diplomityössä kehitetään työkaluja, joilla eri aikasarjatietokantoja teollisuuden esineiden internetin ympäristössä voidaan vertailla. Diplomityössä tunnistetaan toiminnalliset ja ei-toiminnalliset vaatimukset aikasarjatietokannalle teollisuuden esineiden internetissä ja suunnitellaan ja toteutetaan suorituskykytestipenkki aikasarjatietokannoille. Työ tarjoaa myös käytännön esimerkin kuinka aikasarjatietokantoja voidaan vertailla tunnistetuilla vaatimuksilla ja kehitetyllä testipenkillä. Esimerkkiä hyödynnetään tutkimuksessa, jossa selvitetään kuinka nykyiset aikasarjatietokannat täyttävät tunnistetut vaatimukset. Diplomityössä tunnistettiin kahdeksan toiminnallista ja kahdeksan ei-toiminnallista vaatimusta. Toiminnallisiin vaatimuksiin sisältyi mm. aggregoinnin tukeminen, informaatiomallit ja hierarkkiset konfiguraatiot. Ei-toiminnallisiin vaatimuksiin sisältyi mm. skaalautuvuus, suorituskyky ja elinkaari. Kehitetty testipenkki otti teollisuuden esineiden internetin näkökulman kolmella eri testiskenaariolla: kirjoituspainoitteinen, lukemispainoitteinen ja yhtäaikaiset kirjoitus- ja lukemisoperaatiot. Käytännön esimerkissä ABB:n cpmPlus History, InfluxDB ja TimescaleDB tietokannat olivat arvioitavina. Sekä vaatimusten arviointi että suorituskykytestit osoittivat cpmPlus History:n suoriutuvan parhaiten, InfluxDB:n toiseksi parhaiten ja TimescaleDB:n huonoiten. cpmPlus History tuki tunnistettuja vaatimuksia laajimmin ja tarjosi parhaan suorituskyvyn kaikissa testiskenaarioissa. InfluxDB antoi hyvän suorituskyvyn tiedon kirjoittamiselle, kun vastaavasti TimescaleDB osoitti parempaa suorituskykyä tiedon lukemisessa

Desenvolvimento de Servidores OPC DA e OPC XML DA para Sistemas de Aquisicao deDados Via Telefonia Celular

Este trabalho apresenta as informações relevantes para o desenvolvimento de servidores de dados OPC nas duas vertentes mais promissoras desse padrão: OPC DA e Web Services. É apresentada uma proposta de passos necessários para o desenvolvimento desse tipo de sistema, contextualizado com uma situação real de aquisição de dados usando telefonia celular como meio de acesso. Também são apresentados os resultados de testes de conformidade e desempenho que demonstram a capacidade de interoperabilidade fornecida pelas soluções implementadas