Software-Defined Networks Supporting Time-Sensitive In-Vehicular Communication

Future in-vehicular networks will be based on Ethernet. The IEEE Time-Sensitive Networking (TSN) is a promising candidate to satisfy real-time requirements in future car communication. Software-Defined Networking (SDN) extends the Ethernet control plane with a programming option that can add much value to the resilience, security, and adaptivity of the automotive environment. In this work, we derive a first concept for combining Software-Defined Networking with Time-Sensitive Networking along with an initial evaluation. Our measurements are performed via a simulation that investigates whether an SDN architecture is suitable for time-critical applications in the car. Our findings indicate that the control overhead of SDN can be added without a delay penalty for the TSN traffic when protocols are mapped properly.Comment: To be published at IEEE VTC2019-Sprin

УПРАВЛЕНИЕ ПЕРСОНАЛОМ В ЦИФРОВОЙ ЭКОНОМИКЕ

Transition to Industry 4.0 and massive use of cyberphysical systems to meet human needs transform the usual economic space. Artificial Intelligence Systems and Internet of Things, cybernetic approach to business management are the strategic success determinants. The system of personnel competitiveness management includes methods of influencing the organization’s employees in order to ensure the maximum correspondence between their psychological characteristics, values and the organization’s goals. The optimal labor management in the new digital economy is machine learning. The article considers conceptual apparatus on labor relations, analyzes development of the theory of labor resource management and changes in the importance of economic resources and capital within the framework of four industrial revolutions, defines components of personnel competitiveness in the digital economy; researches transformation of the labor market, the features of personnel management in the digital economy, and develops a system of personnel competitiveness management in the digital economy, based on the use of machine learning.Тенденции глобализации и интернационализации оказывают влияние не только на товарные, финансовые, технологические и ресурсные рынки, но и на системы управления персоналом и конкурентоспособностью сотрудников. «Интернет всего» и машинное обучение – это те же вызовы для современных социально-экономических отношений, что и паровая машина для экономики конца XVIII века. «Большие данные» пришли на смену «электрификации» и «компьютеризации». При этом экстремальная автоматизация играет двойственную роль в управлении персоналом. С одной стороны, она, безусловно, влияет на то «как управлять», с другой стороны, принципиально изменяет как субъект, так и объект управления или «кто и кем управляет». И если big data становится «новой нефтью», то технологии работы, владение и использование технологией машинного обучения будет основой национальной безопасности в XXI веке.  В статье рассмотрен понятийный аппарат по вопросам трудовых отношений, проанализированы развитие теории управления трудовыми ресурсами, изменение значимости экономических ресурсов и капитала в рамках четырех промышленных революций, определены составляющие конкурентоспособности персонала в цифровой экономике; исследована трансформация рынка труда, особенности управления персоналом в цифровой экономике, разработана система управления конкурентоспособностью персонала в цифровой экономике, основанная на использовании машинного обучения

A busca de uma identidade para a indústria 4.0 / The search for an industry 4.0 identity

Adotada pelo governo alemão em 2012, no contexto da quarta revolução industrial, a iniciativa Industrie 4.0 busca explorar o alto potencial econômico resultante da utilização de tecnologias de informação e comunicação na indústria. Apesar de um aumento de visibilidade no campo industrial, o termo Indústria 4.0 continua impreciso, fato que representa um obstáculo para pesquisa científica. No trabalho realizado, busca-se compreender o perfil das publicações nessa linha de pesquisa, bem como a identificação das principais palavras-chave associadas ao tema. Para isso, foi conduzida uma revisão integrativa da literatura na base de dados Scopus. Os resultados indicam um crescimento de publicações vinculados principalmente à Alemanha. Por fim, uma listagem das principais palavras-chave foi compilada para auxiliar pesquisadores interessados no tema

Génese e dinâmica atual do conceito "Indústria 4.0": uma abordagem bibliométrica

O atual estudo tem por objetivo apresentar uma descrição do panorama da literatura científica sobre o conceito "indústria 4.0". A indústria 4.0, o seu conceito, abrangência e prática tem sido um tema de elevada importância e consequente debate nos mais diferentes meios e áreas. Assim, pela consciência da importância da bibliografia académica, aplicamos um estudo bibliométrico, aos dados recolhidos e selecionados, que tem por vista compreender e obter um perfil como chave da padronização e tendência na inovação em especial aplicada a esta terminologia. O estudo bibliométrico foi levado a cabo para artigos publicados nas bases de dados Scopus e Web of Science até ao ano de 2017, inclusive, com uma chave de pesquisa que conjuga diferentes sinónimos de "industry 4.0" para artigos apresentados em inglês e focados nas áreas económica e social. Mantivemos na nossa base de dados os artigos que faziam corresponder o seu conceito "indústria 4.0" a uma combinação de métodos de produção com tecnologias de informação e comunicação capazes de provocar mudanças no trabalho e/ou na fabricação, produção ou indústria. Os resultados obtidos são fruto das informações bibliográficas recolhidas junto dos artigos, tais como título, resumo, palavras-chave, datação, fonte, autoria, citações e filiação. A metodologia adotada permite a extração de informação quantitativa das redes bibliográficas por forma a detetar tópicos e revelar a dinâmica e evolução da produção científica. Este estudo sumariza assim o atual estado da arte indicando ainda deficiências e potenciais direções de pesquisa.The present study aims to present a description of the panorama of the scientific literature on the concept "industry 4.0". Industry 4.0, its concept, scope and practice has been a subject of great importance and consequent debate in the most different media and areas. Thus, due to the awareness of the importance of the academic bibliography, we applied a bibliometric study to the data collected. We also selected which aims to understand and obtain a profile as a key to the standardization and innovation trend especially applied to this terminology. The bibliometric study was carried out for articles published in the Scopus and Web of Science databases: up to and including the year 2017; with a search key that conjugates different synonyms of "industry 4.0"; presented in English; and focused on the areas economic and social development. We kept in our database the articles that matched its "industry 4.0" concept to a combination of production methods with information and communication technologies capable of bringing about changes in work and/or manufacturing, production or industry. The results obtained are the outcome of the bibliographical information collected in the articles, such as title, abstract, keywords, date, source, authorship, citations and affiliation. The methodology adopted allows the extraction of quantitative information from bibliographic networks in order to detect topics and reveal the dynamics and evolution of scientific production. This study summarizes the current state of the art thus indicating deficiencies and potential research directions

Packet scheduling algorithms for a software-defined manufacturing environment

With the vision of Industry 4.0, Internet of things (IoT) and Internet of Services (IoS) are making their way to the modern manufacturing systems and industrial automation. As a consequence, modern day manufacturing systems need wider product variation and customization to meet the customer's demands and survive in the competitive markets. Traditional, dedicated systems like assembly lines cannot adapt the rapidly changing requirement of today's manufacturing industries. A flexible and highly scalable infrastructure is needed to support such systems. However, most of the applications in manufacturing systems require strict QoS guarantees. For instance, time-sensitive networks like in industrial automation and smart factories need hard real-time guarantees. Deterministic networks with bounded delay and jitter are essential requirement for such systems. To support such systems, non-deterministic queueing delay has to be eliminated from the network. To this end, we present Time-Sensitive Software-Defined Networks (TSSDN) with a logically centralized controller which computes transmission schedules based on the global view of the network. SDN control logic computes optimized transmission schedules for the end hosts to avoid in network queueing delay. To compute transmission schedules, we present Integer Linear Programming and Routing and Scheduling Algorithms with heuristics that schedule and route unicast and multicast flows. Our evaluations show that it is possible to compute near optimal transmission schedules for TSSDN and bound network delays and jitter

A study of the applicability of software-defined networking in industrial networks

173 p.Las redes industriales interconectan sensores y actuadores para llevar a cabo funciones de monitorización, control y protección en diferentes entornos, tales como sistemas de transporte o sistemas de automatización industrial. Estos sistemas ciberfísicos generalmente están soportados por múltiples redes de datos, ya sean cableadas o inalámbricas, a las cuales demandan nuevas prestaciones, de forma que el control y gestión de tales redes deben estar acoplados a las condiciones del propio sistema industrial. De este modo, aparecen requisitos relacionados con la flexibilidad, mantenibilidad y adaptabilidad, al mismo tiempo que las restricciones de calidad de servicio no se vean afectadas. Sin embargo, las estrategias de control de red tradicionales generalmente no se adaptan eficientemente a entornos cada vez más dinámicos y heterogéneos.Tras definir un conjunto de requerimientos de red y analizar las limitaciones de las soluciones actuales, se deduce que un control provisto independientemente de los propios dispositivos de red añadiría flexibilidad a dichas redes. Por consiguiente, la presente tesis explora la aplicabilidad de las redes definidas por software (Software-Defined Networking, SDN) en sistemas de automatización industrial. Para llevar a cabo este enfoque, se ha tomado como caso de estudio las redes de automatización basadas en el estándar IEC 61850, el cual es ampliamente usado en el diseño de las redes de comunicaciones en sistemas de distribución de energía, tales como las subestaciones eléctricas. El estándar IEC 61850 define diferentes servicios y protocolos con altos requisitos en terminos de latencia y disponibilidad de la red, los cuales han de ser satisfechos mediante técnicas de ingeniería de tráfico. Como resultado, aprovechando la flexibilidad y programabilidad ofrecidas por las redes definidas por software, en esta tesis se propone una arquitectura de control basada en el protocolo OpenFlow que, incluyendo tecnologías de gestión y monitorización de red, permite establecer políticas de tráfico acorde a su prioridad y al estado de la red.Además, las subestaciones eléctricas son un ejemplo representativo de infraestructura crítica, que son aquellas en las que un fallo puede resultar en graves pérdidas económicas, daños físicos y materiales. De esta forma, tales sistemas deben ser extremadamente seguros y robustos, por lo que es conveniente la implementación de topologías redundantes que ofrezcan un tiempo de reacción ante fallos mínimo. Con tal objetivo, el estándar IEC 62439-3 define los protocolos Parallel Redundancy Protocol (PRP) y High-availability Seamless Redundancy (HSR), los cuales garantizan un tiempo de recuperación nulo en caso de fallo mediante la redundancia activa de datos en redes Ethernet. Sin embargo, la gestión de redes basadas en PRP y HSR es estática e inflexible, lo que, añadido a la reducción de ancho de banda debida la duplicación de datos, hace difícil un control eficiente de los recursos disponibles. En dicho sentido, esta tesis propone control de la redundancia basado en el paradigma SDN para un aprovechamiento eficiente de topologías malladas, al mismo tiempo que se garantiza la disponibilidad de las aplicaciones de control y monitorización. En particular, se discute cómo el protocolo OpenFlow permite a un controlador externo configurar múltiples caminos redundantes entre dispositivos con varias interfaces de red, así como en entornos inalámbricos. De esta forma, los servicios críticos pueden protegerse en situaciones de interferencia y movilidad.La evaluación de la idoneidad de las soluciones propuestas ha sido llevada a cabo, principalmente, mediante la emulación de diferentes topologías y tipos de tráfico. Igualmente, se ha estudiado analítica y experimentalmente cómo afecta a la latencia el poder reducir el número de saltos en las comunicaciones con respecto al uso de un árbol de expansión, así como balancear la carga en una red de nivel 2. Además, se ha realizado un análisis de la mejora de la eficiencia en el uso de los recursos de red y la robustez alcanzada con la combinación de los protocolos PRP y HSR con un control llevado a cabo mediante OpenFlow. Estos resultados muestran que el modelo SDN podría mejorar significativamente las prestaciones de una red industrial de misión crítica