Towards autonomous system: flexible modular production system enhanced with large language model agents

In this paper, we present a novel framework that combines large language models (LLMs), digital twins and industrial automation system to enable intelligent planning and control of production processes. Our approach involves developing a digital twin system that contains descriptive information about the production and retrofitting the automation system to offer unified interfaces of fine-granular functionalities or skills executable by automation components or modules. Subsequently, LLM-Agents are designed to interpret descriptive information in the digital twins and control the physical system through RESTful interfaces. These LLM-Agents serve as intelligent agents within an automation system, enabling autonomous planning and control of flexible production. Given a task instruction as input, the LLM-agents orchestrate a sequence of atomic functionalities and skills to accomplish the task. We demonstrate how our implemented prototype can handle un-predefined tasks, plan a production process, and execute the operations. This research highlights the potential of integrating LLMs into industrial automation systems for more agile, flexible, and adaptive production processes, while also underscoring the critical insights and limitations for future work

A Knowledge Graph-Based Method for Automating Systematic Literature Reviews

Systematic Literature Reviews aim at investigating current approaches to conclude a research gap or determine a futuristic approach. They represent a significant part of a research activity, from which new concepts stem. However, with the massive availability of publications at a rapid growing rate, especially digitally, it becomes challenging to efficiently screen and assess relevant publications. Another challenge is the continuous assessment of related work over a long period of time and the consequent need for a continuous update, which can be a time-consuming task. Knowledge graphs model entities in a connected manner and enable new insights using different reasoning and analysis methods. The objective of this work is to present an approach to partially automate the conduction of a Systematic Literature Review as well as classify and visualize the results as a knowledge graph. The designed software prototype was used for the conduction of a review on context-awareness in automation systems with considerably accurate results compared to a manual conduction.Comment: 9 pages, 7 figures, 2 table

Machine learning for intelligent automation systems with decentralized data storage for a predictive maintenance use case

Für eine hohe Ergebnisqualität sind Machine Learning Algorithmen auf eine breite Datenbasis angewiesen. Studien zeigen jedoch, dass viele Unternehmen nicht bereit sind, ihre Daten mit anderen Unternehmen, beispielsweise in Form einer gemeinsamen Daten-Cloud, zu teilen. Ziel sollte es daher sein, effizientes maschinelles Lernen mit einer dezentralen Datenhaltung, die den Verbleib vertraulicher Daten im jeweiligen Ursprungs-Unternehmen ermöglicht, zu ermöglichen. In diesem Artikel wird diesbezüglich ein neuartiges Konzept vorgestellt und hinsichtlich seiner Potentiale für intelligente Automatisierungssysteme am Beispiel des Anwendungsfalls Predictive Maintenance analysiert. Die Umsetzbarkeit des Konzepts unter Nutzung verschiedener bestehender Ansätze wird diskutiert, bevor schließlich auf potentielle Mehrwerte für Anlagenbetreiber sowie -hersteller unter besonderer Berücksichtigung der Perspektive kleiner und mittlerer Unternehmen eingegangen wird.Machine learning algorithms rely on a broad database for high quality results. However, studies show that many companies are not willing to share their data with other companies, for example in the form of a shared data cloud. Therefore, the goal should be to make efficient machine learning possible with decentralized data storage that allows confidential data to remain in the respective company of origin. This article presents a new concept in this respect and analyses its potential for intelligent automation systems taking predictive maintenance as an example. The feasibility of the concept using various existing approaches will be discussed, before potential benefits for plant operators and manufacturers, with particular consideration of the perspective of small and medium-sized companies, will be discussed

A graph-based knowledge representation and pattern mining supporting the Digital Twin creation of existing manufacturing systems

The creation of a Digital Twin for existing manufacturing systems, so-called brownfield systems, is a challenging task due to the needed expert knowledge about the structure of brownfield systems and the effort to realize the digital models. Several approaches and methods have already been proposed that at least partially digitalize the information about a brownfield manufacturing system. A Digital Twin requires linked information from multiple sources. This paper presents a graph-based approach to merge information from heterogeneous sources. Furthermore, the approach provides a way to automatically identify templates using graph structure analysis to facilitate further work with the resulting Digital Twin and its further enhancement.Comment: 4 pages, 3 figures. Accepted at IEEE ETFA 202

A review of the meanings and the implications of the Industry 4.0 concept

The global industrial landscape has changed deeply in the last few years due to successive technological developments and innovations in manufacturing processes. The Industry 4.0 concept has emerged and the academic literature has paid an increased attention to this topic, which remains non-consensual or ill defined. In this research, a literature review is made to understand this concept in its technological dimension, and to comprehend its impacts. This new industrial paradigm brings together the digital and physical worlds through the Cyber-Physical Systems enhanced by Internet of Things and it is expected that this novel has consequences on industry, markets and economy, improving production processes and increasing productivity, affecting the whole product lifecycle, creating new business models, changing the work environment and restructuring the labor market. Therefore, this paper focuses on Industry 4.0 concept and contributes for its clarification and further understanding about the importance and implications of this complex technological system.This work has been supported by COMPETE: POCI-01-0145-FEDER-007043 and FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia within the Project Scope: UID/CEC/00319/2013.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

(Un-)Sichtbarkeiten von Queers of Color zwischen intersektioneller Diskriminierung und Empowerment

Die Masterarbeit bildet, auf Grundlage einer intersektionalen Perspektive, Emanzipationswege von Queers of Color ab, die in Deutschland sozialisiert sind und in Berlin leben. Anhand qualitativer Interviews wurden individuelle und kollektive Empowermentstrategien von Queers of Color untersucht, mit denen sie spezifischen Herausforderungen im Kontext ihrer queeren sexuellen Biografie of Color begegnen. In der Arbeit werden komplexe Lebensrealitäten von queeren rassifizierten Personen sichtbar. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass sie durch das Ineinandergreifen und die Wechselwirkung von Rassismus und Queerfeindlichkeit von intersektioneller Diskriminierung betroffen sind. Gleichzeitig hebt die Forschung das empowernde Potenzial von Queer of Color-Subjektpositionen sowie der Queer of Color-Community in Form von Handlungs-, Widerstands- und Überlebensstrategien sowie Resilienz hervor

Universal remote service infrastructure for embedded systems

Globalisierung ist ein Vorgang, durch den Märkte und Produktionen in verschiedenen Ländern immer mehr kooperieren, aber auch voneinander abhängig werden. Ursache hierfür ist die Dynamik des Handels mit Gütern und Dienstleistungen sowie die Bewegungen von Kapital und Technologie. Die Differenzierung erfolgt nicht mehr nur durch das Produkt selbst, sondern zunehmend durch dazugehörige Dienstleistungen, wie Wartung und Software-Updates. Die globale Bereitstellung solcher Dienstleistungen ist jedoch ein existentielles Problem für kleine und mittelständische Unternehmen. Das Internet als ein weltweiter Verbund von Computernetzwerken bietet eine globale Kommunikationsmöglichkeit für den Menschen. Computer mit Internet-Zugang werden zum festen Bestandteil jedes modernen Arbeitsplatzes, auch infolge der immer geringer werdenden Anschaffungskosten. Die mit dem Internet verbundenen Web-Technologien ermöglichen die weltweite, effektive und kostengünstige Bereitstellung von Dienstleistungen. Der Einsatz der Web-Tech-nologien beim Erbringen von Dienstleistungen für Automatisierungsprodukte und -anlagen verlangt jedoch neue, an die spezifischen Randbedingungen der Automatisierungssysteme zugeschnittene Konzepte. In der vorliegenden Arbeit wird eine flexible und erweiterbare Infrastruktur für den Einsatz von Web-Technologien in eingebetteten Systemen vorgestellt. Sie baut auf der bewährten Drei-Schichten-Architektur, bestehend aus dem eingebetteten System, dem universellen Fernzugriff-Server und dem Client, auf. Dabei wird eine systemübergreifende und allgemeingültige Schnittstelle für die Anbindung unterschiedlicher eingebetteter Systeme und den Zugriff auf deren Prozessdaten geschaffen. Das Verfahren ermöglicht außerdem ein flexibles Weiterverarbeiten der Gerätedaten, sodass sie für unterschiedliche Clients aufbereitet werden können. Um die Flexibilität - sowohl auf der Seite des eingebetteten Systems als auch beim Client - zu gewährleisten, wird eine neue, XML-basierte Beschreibungssprache (SDML) eingeführt. Die SDML-Dokumente beinhalten Informationen über angebundene eingebettete Systeme, abrufbare Gerätedaten und Präsentationsregeln für unterschiedliche Clients. Sie werden gerätespezifisch erstellt. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Anbindung unterschiedlicher eingebetteter Systeme an das Internet bei minimalem Hardware- und Softwareaufwand. Die einmalig entwickelten Software-Komponenten des Fernzugriff-Servers können für unterschiedliche Geräte verwendet werden und tragen damit zur Senkung der Diagnose- und Wartungskosten bei. Der Anwender kann einen gewöhnlichen Browser für die Kommunikation mit seinem Gerät verwenden und braucht somit keine zusätzliche Software auf seinem lokalen Rechner zu installieren.Globalization is a process which evokes dependence between markets and industrial production in different countries. The reason is the dynamic force of trade with its products and its services combined with the flow of capital and technologies all over the world. The differentiation of products does not occur only because of the product itself but increasingly through additional services such as maintenance and software updates. To master this process companies must be present globally. World wide presence therefore is a fundamental problem of small and medium-sized enterprises. The Internet as a network of millions of computers makes global communication possible. The computer with an Internet access belongs to a modern work place. The Internet technologies enable us to offer services world wide in a very resourceful and cost effective manner. To use these technologies in the field of industrial automation we need a new concept specified for the requirements of these systems. This thesis proposes a universal infrastructure-concept to enable remote service applications for embedded systems using standard Internet technologies. An important aspect of this matter is the development of reusable components accomplishing a modular structure, according to the principle of building blocks. The concept is based on the Three-Tier-Architecture. The tiers are denominated: embedded system, universal device proxy and client. During this work an interface independent of the system was developed for the connection to different embedded systems and the access to their device information. For the specification of device information a new XML-based description language (SDML-Service Description Markup Language) is introduced, which allows the presentation of the same information to different clients. To support the developer of XML-documents a tool was developed, which generates proposed documents automatically. The proposed concept enables the connection to different embedded systems via proxy device with a minimum of extra hardware and software. It is not necessary to change the components of the device. The same components developed for the proxy device could be reused for different embedded systems, so the overall cost will be reduced. By using SDML the same information may be presented to different clients and there is no need for the user to install any piece of software on his system. Only a standard browser is required