Architecture to plug-and-play CPS for logistics systems

The recent digitalization trend of manufacturing companies, driven by "Industry4.0" guidelines, introduces a series of challenges and opportunities both for enterprise and research environments. In this perspective, one of the most debated subjects is the architectural topic: in particular, given the pervasive diffusion of IoT technologies, logistic and production assets are increasingly complying with the so called Cyber-Physical System, whose communication flexibility allows to overcome ISA 95 and IEC 62264 formalized hierarchies. This is leading to more versatile architectures, devoted to the so called horizontal integration, actual target of system integrators. This work focuses on internal logistics, as good proof of concept for horizontal integration in a manufacturing company, with the purpose to define a simple architecture enabling CPS assets' monitoring and control through a middleware. This allows the development of an open platform connecting at the same time hardware from different suppliers, while the current legacy systems require a significant effort. The architecture is then substantiated by the development of a component interfacing Automated Guided Vehicles and managing their navigation thanks to the commands received from scheduling applications, which are fed by the same AGVs with feedbacks about their operational parameters. Simulation procedures and field tests are also defined in the last chapters of the work.

La recente tendenza del mondo manifatturiero alla digitalizzazione degli asset, sulla spinta delle direttive "Industria 4.0" et similia, pone in essere una serie di sfide e opportunità per le imprese e, di rimando, per il mondo della ricerca. Una delle tematiche più dibattute, in questo senso, è la questione architetturale: nello specifico, dato il capillare diffondersi delle tecnologie IoT, gli asset produttivi e logistici si conformano sempre più al cosiddetto "Cyber-Physical System", la cui versatilità, in termini di comunicazione, permette il superamento delle gerarchie formalizzate dagli standard ISA 95 e IEC 62264, a vantaggio di architetture più elastiche e votate alla cosiddetta "integrazione orizzontale". Proprio in questo, infatti, è orientato l'attuale carico di lavoro dei system integrators. Concentrandosi sulla logistica interna, in quanto componente per eccellenza dell'integrazione orizziontale, scopo di questo lavoro è quindi la definizione di una semplice architettura che abiliti una gestione e un monitoraggio degli asset nel "Cyber Physical System" attraverso un middleware. Questo permette lo sviluppo di una piattaforma open, a cui collegare contemporaneamente hardware di diversi produttori, caratteristica che, stanti gli attuali sistemi legacy, comporta al giorno d'oggi un'onerosa mole di lavoro per i system integrators. A questo segue lo sviluppo di un'interfaccia che integra Automated Guided Vehicles nell'architettura proposta, gestendone la navigazione sulla base delle istruzioni ricevuti da applicazioni di scheduling e fornendo agli stessi feedback sulle variabili operative dei veicoli. Saranno quindi descritte le procedure di simulazione e test sul campo a cui il componente sviluppato è stato sottoposto.