Ptolemy
Visa originalbild , Öppnas i nytt fönster/flik

DIACPA

Publicerad: 8 juni 2016

Distribuerad industriell automation med cyberfysisk agnosticism

Målet med detta projekt är att utveckla en teknik för programvarudesign och -validering som är kritisk för införandet av industriella Internet inom produktionsautomation. Entusiasmen är stor inom industriell automation kring de nya begreppen sakernas Internet eller industriella Internet, som lovar flexiblare och mer anpassningsbar industriell produktion och logistik, energiproduktion och distribution, vilket skulle göra vårt samhälle resurseffektivare, mer välmående, bekvämare och säkrare. Industriella Internet kommer att möjliggöra intelligenta autonoma maskiner som samarbetar autonomt och kommunicerar med peer-to-peer-metoder, på sätt som liknar hur människor idag kommunicerar via Internet, med e-post, chatt och sociala nätverk. Det finns emellertid flera tekniska utmaningar på vägen mot att nå det här målet, däribland driftsäkerhet. Kommunikationen över Internet är inte 100 % tillförlitlig eftersom den använder sig av alla rimliga medel utan garantier för leverans av meddelanden. I tekniska processer är det ofta kritiskt att ha sådana garantier, och därför samplas sensorvärden över exakta tidsintervall. När sensorer ansluts via nätverk är det här emellertid inte enkelt genomförbart. På Internet kan sensorer och aktuatorer vara spridda över stora områden och anslutna till styrenheter med kablar och trådlöst, men vissa egenskaper hos fysiska processer som styrs av dessa system måste garanteras. Vi kallar denna egenskap för cyberfysisk agnosticism (CPA), dvs. automationssystemets förmåga att bevara vissa egenskaper även om datormaskinvaran ändras eller andra kommunikationsmedier används. Denna egenskap kommer att uppnås genom det nya sätt på vilket automationssystemens programvara utformas, implementeras och valideras.   

Det pågår aktiv forskning för att ta fram nya beräkningsmodeller för cyberfysiska system, baserade på begreppet händelsekopplade komponenter, där händelse är en abstraktion för meddelanden i kommunikationsnät. Designspråk som bygger på denna arkitektur möjliggör en del av CPA, genom att göra systembeteendets logik mindre beroende av underliggande datormaskinvara och nätverk. Systemets prestanda är emellertid fortfarande ett problem eftersom den skulle bero på nätverkens och datornodernas prestanda. 

En annan förutsättning för CPA är tidsstämpling av händelser och organisation av beräkningar så att de tar hänsyn till den faktiska fördröjningen för varje mätning, som kan extraheras ur händelsens tidsstämpel. En sådan beräkningsmodell, kallad pTIDES, håller just nu på att tas fram av Lees grupp vid Berkeley.