A Framework for Industry 4.0

Abstract

The potential of the Industry 4.0 will allow the national industry to develop all kinds of procedures, especially in terms of competitive differentiation. The prospects and motivations behind Industry 4.0 are related to the management that is essentially geared towards industrial internet, to the integrated analysis and use of data, to the digitalization of products and services, to new disruptive business models and to the cooperation within the value chain. It is through the integration of Cyber-Physical Systems (CPS), into the maintenance process that it is possible to carry out a continuous monitoring of industrial machines, as well as to apply advanced techniques for predictive and proactive maintenance. The present work is based on the MANTIS project, aiming to construct a specific platform for the proactive maintenance of industrial machines, targeting particularly the case of GreenBender ADIRA Steel Sheet. In other words, the aim is to reduce maintenance costs, increase the efficiency of the process and consequently the profit. Essentially, the MANTIS project is a multinational research project, where the CISTER Research Unit plays a key role, particularly in providing the communications infrastructure for one MANTIS Pilot. The methodology is based on a follow-up study, which is jointly carried with the client, as well as within the scope of the implementation of the ADIRA Pilot. The macro phases that are followed in the present work are: 1) detailed analysis of the business needs; 2) preparation of the architecture specification; 3) implementation/development; 4) tests and validation; 5) support; 6) stabilization; 7) corrective and evolutionary maintenance; and 8) final project analysis and corrective measures to be applied in future projects. The expected results of the development of such project are related to the integration of the industrial maintenance process, to the continuous monitoring of the machines and to the application of advanced techniques of preventive and proactive maintenance of industrial machines, particularly based on techniques and good practices of the Software Engineering area and on the integration of Cyber-Physical Systems.O potencial desenvolvido pela Indústria 4.0 dotará a indústria nacional de capacidades para desenvolver todo o tipo de procedimentos, especialmente a nível da diferenciação competitiva. As perspetivas e as motivações por detrás da Indústria 4.0 estão relacionadas com uma gestão essencialmente direcionada para a internet industrial, com uma análise integrada e utilização de dados, com a digitalização de produtos e de serviços, com novos modelos disruptivos de negócio e com uma cooperação horizontal no âmbito da cadeia de valor. É através da integração dos sistemas ciber-físicos no processo de manutenção que é possível proceder a um monitoramento contínuo das máquinas, tal como à aplicação de técnicas avançadas para a manutenção preditiva e pró-ativa das mesmas. O presente trabalho é baseado no projeto MANTIS, objetivando, portanto, a construção de uma plataforma específica para a manutenção pró-ativa das máquinas industriais, neste caso em concreto das prensas, que serão as máquinas industriais analisadas ao longo do presente trabalho. Dito de um outro modo, objetiva-se, através de uma plataforma em específico, reduzir todos os custos da sua manutenção, aumentando, portanto, os lucros industriais advindos da produção. Resumidamente, o projeto MANTIS consiste num projeto de investigação multinacional, onde a Unidade de Investigação CISTER desenvolve um papel fundamental, particularmente no fornecimento da infraestrutura de comunicação no Piloto MANTIS. A metodologia adotada é baseada num estudo de acompanhamento, realizado em conjunto com o cliente, e no âmbito da implementação do Piloto da ADIRA. As macro fases que são compreendidas por esta metodologia, e as quais serão seguidas, são: 1) análise detalhada das necessidades de negócio; 2) preparação da especificação da arquitetura; 3) implementação/desenvolvimento; 4) testes e validação; 5) suporte; 6) estabilização; 7) manutenção corretiva e evolutiva; e 8) análise final do projeto e medidas corretivas a aplicar em projetos futuros. Os resultados esperados com o desenvolvimento do projeto estão relacionados com a integração do processo de manutenção industrial, a monitorização contínua das máquinas e a aplicação de técnicas avançadas de manutenção preventiva e pós-ativa das máquinas, especialmente com base em técnicas e boas práticas da área de Engenharia de Software

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