A partir da sofisticação, como sensores se comunicando em rede, foi possível criar a ideia da Indústria 4.0, que tem como base comum a comunicação independente de todos os módulos que compõem as tarefas da indústria. Neste trabalho é estudada a possibilidade de utilização de outros tipos de comunicação como bluetooth, infravermelho, internet das coisas e WLAN em um contexto de Indústria 4.0, baseado em redes SDN.
Objetivos
Objetivo Geral
As fábricas podem automatizar suas linhas de produção, o que proporciona uma redução de custos na produção de determinado produto. 34; A segurança da informação compreende uma série de medidas que visam proteger e preservar a informação e os sistemas de informação, garantindo sua integridade, disponibilidade, não repúdio, autenticidade e confidencialidade.” FILHO (2004).
Objetivos Específicos
Realize testes através do MININET, verificando os resultados de operação e comunicação em uma rede cabeada simulada. Este capítulo apresentará alguns trabalhos que tratam de situações onde foram utilizadas as normativas da Indústria 4.0, a descrição teórica dos pilares deste estudo, para destacar sua importância e aplicação no cenário atual, bem como o ambiente que foi utilizado na desenvolvimento.
Trabalhos Relacionados
Em seu trabalho, SUGAYAMA e NEGRELLI (2016) descrevem casos práticos de uso da Indústria 4.0, onde entre eles está o caso de um veículo em uma linha de produção como sensor de fábrica. Em seu trabalho, FRAGA et al (2016) busca avaliar as melhorias que a Indústria 4.0 pode oferecer nos serviços logísticos de uma determinada empresa.
Definições Básicas
- Redes
- Métricas de Rede
- Redes SDN
- Meios de Transmissão
- Automação
- Internet das Coisas
- Indústria 4.0
Outra característica importante de um controlador será destacada por LOBATO et al. Outra característica importante do controlador é que ele possui uma visão global da topologia da rede, que pode ser levada em consideração na hora de tomar decisões." OpenFlow define um protocolo padrão para determinar ações de encaminhamento de pacotes em dispositivos de rede como switches, roteadores e acesso wireless pontos." Os fios de um par são enrolados em espiral para, através do efeito de cancelamento, reduzir o ruído e manter as propriedades elétricas do meio constantes em toda a sua extensão."
Por ser um material que não transmite interferência eletromagnética, a fibra óptica tem grande importância nos sistemas de comunicação de dados." compreensão ainda mais profunda da operação." O uso de tecnologias é o ponto essencial dessa nova ideia, que, segundo VILLAR, a quarta revolução industrial é chamada de Indústria 4.0, onde o uso de tecnologias como sistemas ciber-físicos, Internet das Coisas e Internet de Serviços torna processos produtivos cada vez mais eficientes, autônomos e flexíveis, a ponto de a própria fábrica decidir quando e o que produzir."
O governo federal alemão apoiou a iniciativa e publicou as primeiras recomendações para a implementação da Indústria 4.0, publicadas posteriormente em 2013.
Ambiente de Desenvolvimento
Abordagem Proposta
Este capítulo descreve todo o desenvolvimento do trabalho, mostrando as técnicas e recursos utilizados, bem como o sistema implementado para realizar os testes necessários. Todo o sistema desenvolvido foi focado principalmente na correção da comunicação entre os componentes no processo de fabricação, já que o foco do trabalho está na confiabilidade dos dados. Isso pode ser comparado e concluído se a procura por esses meios alternativos realmente melhorará a confiabilidade dos dados quando a rede principal tiver muito tráfego.
Antes de desenvolver isso, primeiro foi feito um estudo de caso para entender o quão adepta da indústria automotiva está com a ideia da Indústria 4.0. Pesquise também todos os módulos necessários para a implementação para que ela possa ser feita através da programação, criando módulos que simulem cada componente industrial, e através da plataforma MININET, executando os módulos para realizar os testes necessários para realização e coleta de dados.
Estudo de Caso
Estrutura do Sistema
O controlador de fabricação também é responsável pelo processo de fabricação do veículo e se comunica com os controladores responsáveis por cada etapa, ou seja, montagem, estruturação, pintura e testes. Controlador de Estruturação Responsável pelas etapas de estruturação do veículo, onde as chapas são soldadas e montadas. O controlador será responsável por se comunicar com o equipamento, sendo informado sobre o andamento do processo, e informar o controlador de fabricação dos dados referentes à estruturação, e caso haja algum problema, repassá-lo ao referido controlador.
Controlador de pintura O controlador é responsável pela comunicação com o equipamento de pintura e assim transferir a cor da tinta. Controlador de Montagem Responsável por obter todas as informações relacionadas à instalação de estofados e demais equipamentos, notificando o controlador de produção em caso de problemas.
Implementação do Sistema de Fabricação
O Algoritmo 3 contém o fragmento de código retirado da implementação do controlador de produção, a fim de dar um exemplo de variáveis que são utilizadas como ferramenta de gerenciamento de processos. Quanto ao módulo cliente, cabe-lhe apenas colocar as encomendas junto do controlador de produção, de forma a que este armazene e faça a gestão dessas encomendas, encaminhando-as para outros controladores para que estes iniciem a produção. Devido à quantidade de dispositivos em cada uma das linhas, eles também usam a ideia de conexões múltiplas usando threads, como é feito no controlador de produção.
O processo de comunicação ocorre apenas entre o referido controlador e o controlador de produção, a fim de comunicar se o produto final cumpre os testes realizados e se é liberado para concluir a fase de produção. Toda a sua implementação segue a linha de intervalos de tempo entre os processos, informando também essas etapas e sua finalização ao controlador de produção.
MININET
Todo o sistema, compreendendo os módulos de simulação da indústria automotiva, foi desenvolvido em Python, com um interpretador versão 2.7.13, e o kwrite versão 16.08.2 foi utilizado como editor. Utilizou a plataforma MININET versão 2.2.1 para rodar os módulos, usando o POX como controlador, além do ovs-vsctl na versão 2.5.1, todos rodando no OpenSuse Leap 42.2. Porém, para realização dos testes foi adicionado um parâmetro ao comando de inicialização do MININET que especifica a largura de banda disponível para comunicação, tornando-se agora um limite por definição definida pelo usuário, pois para testes com tecnologias diferentes cada uma em uma determinada velocidade este parâmetro deve ser ajustado durante o teste.
A decisão de limitar a velocidade em vez de procurar outra versão da plataforma que utilize tecnologias que correspondam ao estudo se deve ao fato de você ter a possibilidade de limitar a velocidade, que é o ponto principal que é necessário e não afetará o que você quer fazer os testes. Para tanto, foi utilizado o novo comando mn –topo single,20 –mac –controller remote –switch ovsk –link=tc,bw=10, neste caso é ilustrado definindo um valor de largura de banda de 10 Mbps, onde através em nos testes o parâmetro será o PN assumido outros valores, conforme mostra a Tabela 5, em que para cada tecnologia, objetivo do estudo, o valor do PN é alterado.
Ferramentas de Testes
A inicialização ocorre em duas etapas, ambas utilizando comandos do terminal, primeiro definindo o servidor (controlador de fabricação) utilizando o comando iperf3 -s 10.0.0.1 -d, conforme Figura 10, onde o respectivo endereço IP refere-se ao endereço do servidor. Em um segundo momento, o cliente foi definido através do comando iperf3 -c 10.0.0.1 -b 2000 -t 400 -u, Figura 11 (aplicado a um tempo indefinido e uma conexão TCP apenas por exemplo), em que o parâmetro b refere-se à quantidade de dados transferidos do computador cliente para o computador servidor e durante os vários testes o valor de b é alterado para se adaptar ao teste referenciado. Finalmente, o parâmetro -V permite obter parâmetros importantes no período em que o tráfego foi gerado.
Além do iperf, o ping era outra ferramenta necessária cujo objetivo era coletar informações estatísticas sobre o período em que o tráfego mudou. Este coleta informações como tempo de resposta do controlador de produção, percentual de pacotes perdidos, para que haja uma comparação e definição sobre a confiabilidade dos dados, conforme mostra a Figura 12, que contém diversos dados importantes para análise nos resultados.
Resultados Finais
Fazendo testes com dois terminais clientes, onde os resultados individuais são mostrados na Tabela 12 e Tabela 13, pode-se observar um aumento de jitter e perdas em relação ao mesmo nível de BW quando há apenas um terminal cliente. Quando analisado em conjunto com os dados anteriores, percebe-se que as tecnologias estão parando. Finalmente, os resultados de ping mostrados na Tabela 20 mostram o que você esperaria de uma carga de tráfego de 100% BW.
Com tráfego de 100% BW, as redes se mantiveram na mesma proporção, mesmo com perdas de pacotes, mas ainda assim. Ao analisar os resultados de forma geral, é possível perceber que as taxas de perda em UTP e WLAN-2 tiveram um grande percentual de perda de pacotes várias vezes.
Trabalhos Futuros
Por fim, a busca por uma forma de minimizar o atraso na entrega de dados é importante, pois o tempo é essencial para a Indústria 4.0. URL https://www.gta.ufrj.br/grad/. Conceitos e aplicabilidade – uma pesquisa-ação em uma empresa de tecnologia para o mercado automotivo. Rede de Automação Industrial URL http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/. 2001) Manual de Confiabilidade, Manutenção e Disponibilidade 23.
URL https://motherboard.vice.com/en_us/article/4x3p43/. vida-após-a-revolução-industrial-após-a-quarta-industrial, data de acesso: 07 de agosto. 2008) Métricas de Qualidade de Serviço em Redes de Computadores. Um estudo exploratório das plataformas digitais e potenciais mudanças oferecidas à indústria automotiva a partir da revolução 4.0. Fórum de Pesquisa em Gestão Integrada URL http://portal.fmu.br/. research/forum-adm/arq/FORUM_FMU_2016_final.pdf, data de acesso: 04 de agosto. 2006) Bluetooth – características, protocolos e operação.
