Development of databases interconnection “Essences” information model for cyber-physical production systems additive cyber design creation automation

Yevsieiev, V. V. Development of databases interconnection “Essences” information model for cyber-physical production systems additive cyber design creation automation = Розробка інформаційної моделі взаємозв’язків «сутність» баз даних для автоматизації створення адитивного кібердизайну кіберфізичних виробничих систем / V. V. Yevsieiev, A. I. Bronnikov // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2020. – № 3 (481). – С. 56–62.Анотація. Розвиток сучасного високотехнологічного і конкурентноздатного виробництва не можливий без впровадження концепції Industry 4.0 і технологій Industrial Internet of Things (IIoT). На базі даних концепції і технологій були проведені дослідження, пов’язані із розробкою і впровадження Сyber-Physical Production Systems (CPPS), які базуються на принципі “Digital Twins” (DT). Синтез цих концепцій, технологій і принципів дозволяють реалізувати підхід до “Smart Manufacturing” (SM), що дає можливість досягти показників “Lean Production” (LP). Розробка CPPS є складним синтезом фізичних параметрів, які виходять безпосередньо з датчиків і виконавчих механізмів, і є кібернетичним складником, у якому реалізується візуалізація отриманої інформації для користувача, забезпечуються механізми управління і прийняття рішень залежно від отриманих даних. Критичний аналіз публікацій із розробки CPPS показав, що нині не існує методології, моделей, методів і технологій, які б дозволили автоматизувати процес розробки CPPS, а існуючі архітектурні моделі розробки 5C, 8C, RAMI 4.0 мають лише описово-рекомендаційний характер. Внаслідок цього виникає складна науково-прикладна задача – розробка нових підходів до автоматизацій створення адитивного кібердизайну CPPS на ранніх етапах створення CPPS. У цій статті представлена структурна схема автоматизованої системи управління розробкою складних CPPS, яка базується на альтернативному підході до автоматизацій розробки HMI адитивного кібердизайну для CPPS на базі концепцій застосування властивостей параметрів і подій графічних елементів (GUI) об’єктноорієнтованих на мову програмування. Для реалізацій поставлених завдань авторами було розроблено логічну схему БД, ґрунтуючись на великих обсягах інформації, необхідної для забезпечення усіх функцій системи, що розробляється. Вона була поділена на окремі блоки залежно від інформацій, яка зберігається і обробляється у них. Для кожного основного блоку була розроблена інформаційна модель взаємозв’язку «сутностей» довідкової та накопичувальної БД. Результати досліджень були реалізовані у вигляді фізичних моделей БД для системи «Автоматизація процесів управління розробкою CPPS», яка дає можливість синтезувати HMI користувача на базі «жорстко» структурованого табличного представлення даних для синтаксичного аналізу і генерацій адитивного кібердизайну. Такий підхід дозволить скоротити час розробки HMI з урахуванням вимоги технічного завдання (ТЗ) із залученням замовника, що забезпечить максимально привабливий та інформативно-зрозумілий HMI для кінцевого користувача CPPS.Abstract. The development of modern high-tech and competitively capable production is not possible without the introduction of the Industry 4.0 concept and the Industrial Internet of Things (IIoT) technologies. On the basis of the concept and technologies at this point in time, research related to the development and implementation of CyberPhysical Production Systems (CPPS), which are based on the principle of “Digital Twins” (DT). The synthesis of these concepts, technologies and principles allows to implement the approach to “Smart Manufacturing” (SM), which in turn makes it possible to achieve the indicators of “Lean Production” (LP). The CPPS development is a physical parameters complex synthesis that are obtained directly from sensors and actuators and, on the other hand, the cybernetic component, which implements the received for the user information visualization, provides control mechanisms and decision-making depending on received data. A critical analysis of CPPS development publications showed that at this point in time there is no methodology, models, methods and technologies that made it possible to automate the development CPPS process, and the existing architectural models for 5C, 8C, RAMI 4.0 development are descriptive and recommendatory. As a result, a complex scientific and applied problem arises: the development of new approaches to automate the CPPS additive cyber-design creation at the early stages of CPPS development. This article presents an automated control system structural diagram for complex CPPS development, which is based on an alternative approach the HMI additive cyber design for CPPS development automation using the concepts of applying the parameters properties and an object-oriented programming language graphic elements (GUI) events. For the implementation of the tasks, the authors developed a logical database scheme, based on large amounts of information necessary to provide all the functions of the system being developed, it was divided into separate blocks depending on the information that is stored and processed in them. For each main block, an information model was developed for the reference and cumulative databases “entities” relationship. The results of these studies were implemented in the form of physical database models for the “Automation of CPPS Development Management Processes” system, which makes it possible to synthesize the user’s HMI based on a “rigidly” structured tabular data presentation for parsing and generating additive cyber design. This approach will reduce the HMI development time, considering the technical task (TOR) requirements with the customer involvement, which will provide the most attractive and informatively understandable HMI for the CPPS end user