Caracterización de sistemas de interacción para CPS

Este documento recoge el trabajo realizado dentro de la Tarea 7.1 Análisis de requisitos de sistemas de interaccion CPS del proyecto CPS4PSS, cuyo principal objetivo es identificar cada una de las partes con las que debe contar un sistema de interacción CPS. El estudio se ha realizado desde un punto de vista generalista pero guiado por los casos de uso concretos que se proponen en el PT1, permitiendo así establecer una relación entre los aspectos formales más relevantes con los que un sistema de este tipo debe contar.

Para el desarrollo del análisis se parte de la definición de un CPS como sistemas que integran capacidades de computación, comunicación y control sobre procesos en el mundo físico sobre los cuales existe un lazo de retroalimentación hacia el propio dispositivo. Según esta definición el CPS cuenta con dos partes diferenciadas correspondientes a la parte física, que implementa la adquisición de datos y actúa sobre el mundo físico, y a la parte virtual que dota de inteligencia al CPS y se encarga del manejo y el análisis de la información recogida por la parte física.

A la hora de implementar este tipo de dispositivos existen muchas variantes de arquitectura que satisfacen esta definición. Sin embargo la más aceptada es la definida por Lee, J., Bagheri, B., & Kao, H. (2015). “A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0-based manufacturing systems”, que establece un diseño en cinco capas con el flujo de información desde la captura de datos hasta una capa de toma de decisiones. Tal y como muestra la siguiente figura este diseño establece funcionalidades claras y desacopladas entre las diferentes capas que componen el CPS.

ArquitecturaCPS

Arquitectura CPS en cinco niveles

Si bien la implementación particular del CPS no siempre se ajustará a esta arquitectura, conceptualmente siempre se va a poder establecer una correspondencia lógica en estos cinco niveles.

Desde el punto de vista de los requerimientos de visualización, un usuario puede requerir información de diferentes capas en función de su rol en el sistema. Por ejemplo un operario de planta o de mantenimiento estará interesado en visualizar información y datos de los niveles más bajos, mientras que el personal de la oficina técnica o de planificación de la producción requerirá información de alto nivel proporcionada por las capas más altas. Respecto a la interacción el razonamiento es similar dado que cada nivel puede proporcionar sus propios mecanismos orientados a usuarios con distintos roles.

En este sentido se deduce que todas las capas del CPS deben proporcionar funcionalidades orientadas tanto a visualización como a interacción. En CPS4PSS se establece que cada capa debe proporcionar su propio catálogo de servicios que será accesible por las aplicaciones de usuario a través de la interfaz de comunicaciones del dispositivo.

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Publicado en 7. Visualización, Interacción y Movilidad, 8. Difusión

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