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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.55.2021.tde-26032021-114950
Document
Auteur
Nom complet
Ana Paula Allian
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2021
Directeur
Jury
Nakagawa, Elisa Yumi (Président)
Drira, Khalil
Fernandez, Silverio Juan Martinez
Miyagi, Paulo Eigi
Titre en anglais
A Trustworthy Interoperability Architecture for Industry 4.0
Mots-clés en anglais
Architecture
Architecture drives
Architecture solutions
Blockchain
Industry 4.0
Interoperability
Trustworthy
Resumé en anglais
Industry 4.0 has called the attention of companies by leading to highly networked smart factories and leveraging the complex manufacturing processes. The achievement of trustworthy interoperability among several heterogeneous entities and also companies is still a challenge; hence, research, standardization initiatives, and adaptation of solutions from other areas were already conducted. However, companies interested in Industry 4.0 do not have direction about what solutions or concerns/requirements should be considered to architect Industry 4.0 systems that assure trustworthy interoperability. This work contributes with a Trustworthy Interoperability Architecture (TIBA) for Industry 4.0, by combining blockchain with traditional solutions for interoperability. We firstly identified the main challenges regarding interoperability in real-world Industry 4.0 projects. Following, we designed a set of architecture drivers combining such challenges with quality aspects extracted through a systematic literature review. We refined these drivers through a survey with experts from Industry 4.0, and we defined the main architecture solution through the conduction of interviews with experts from Industry 4.0. The design of TIBA takes into account blockchain technology combined with traditional technologies used in Industry 4.0 that together cover the main concerns related to trustworthy interoperability. To evaluate TIBA, we instantiated it in a real-world scenario of Industry 4.0 and observed how a manufacturing company can automatically award contracts to incorporate capacities of outside companies into its production system. TIBA can support the design of a trustworthy interoperability solution by providing architecture drivers and architectural solutions. TIBA comprises the first set of architectural decisions regarding the combination of blockchain with traditional technologies and could contribute to realizing Industry 4.0 projects.
Titre en portugais
TIBA: Uma arquitetura de interoperabilidade confiável para Indústria 4.0
Mots-clés en portugais
Arquitetura
Blockchain
Confiabilidade
Drives arquiteturais
Indústria 4.0
Interoperabilidade
Soluções arquiteturais
Resumé en portugais
A Indústria 4.0 tem chamado a atenção de empresas ao alavancar fábricas inteligentes interconectadas e complexos processos de fabricação. A busca por uma interoperabilidade confiável entre diversas entidades heterogêneas no contexto da Indústria 4.0 é um grande desafio; por isso, diversas initiavas para padronizar a interoperabilidade têm sido implementadas com objetivo de padronizar e adaptar diferentes soluções. No entanto, as empresas interessadas no Industry 4.0 não têm deparado com orientações sobre quais soluções ou requisitos devem ser considerados para arquitetar sistemas para a Industria 4.0 e garantir uma interoperabilidade confiável. Este trabalho contribui com uma arquitetura de interoperabilidade confiável para a Indústria 4.0 (TIBA), combinando blockchain com soluções tradicionais de interoperabilidade. A primeira etapa constituiu da identificação dos principais desafios em relação à interoperabilidade em projetos reais da Industria 4.0. Em seguida, projetamos um conjunto de drivers arquiteturais combinando tais desafios com aspectos de qualidade extraídos da literatura por meio de uma revisão sistemática. Refinamos esses drivers ao com especialistas da indústria 40 por meio de pesquisas online. Posteriormente definimos soluções para os drivers arquiteturais e conduzimos uma pesquisa com especialistas da Indústria 4.0 por meio de entrevistas. As respostas dos especialistas foram analisadas com estudos qualitativos baseado em Grounded-theory. O projeto do TIBA leva em consideração a tecnologia blockchain combinada com sistemas tradicionais que, juntos, cobrem as principais preocupações relacionadas a uma interoperabilidade confiável. Para avaliar o TIBA, nós o instanciamos em um cenário real da Indústria 4.0, observando como uma empresa de manufatura pode conceder contratos automaticamente a fim de incorporar capacidades de empresas externas em seu próprio sistema de produção. Cada etapa deste cenário foi cuidadosamente projetada de acordo com os drivers arquiteturais e representada por meio de visões arquiteturais. TIBA pode apoiar o projeto para desenolver soluções de interoperabilidade confiável, fornecendo drivers arquiteturais e soluções arquiteturais. TIBA compreende do primeiro conjunto de decisões arquiteturais relacionadas à combinação de blockchain com tecnologias tradicionais e pode contribuir para a realização de projetos da Indústria 4.0.
 
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Date de Publication
2021-03-26
 
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