Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/10116
Title: A smart shop-floor monitoring system through Internet of Things and wireless sensor networks
Other Titles: Ένα έξυπνο σύστημα επιτήρησης μέσα από το Διαδίκτυο των Πραγμάτων και των ασύρματων δικτύων αισθητήρων
Authors: Μήλας, Νικόλαος
Keywords: Industry 4.0
Internet of Things
Machine-tool
Wireless sensor networks
Keywords (translated): Διαδίκτυο των πραγμάτων
Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων
Abstract: With the advent of the fourth industrial revolution manufacturing systems are transformed into digital ecosystems. In this transformation, the Internet of Things (IoT) and other emerging technologies pose a major role. Small and medium enterprises (SMEs) in manufacturing, often employ outdated equipment which does not have connectivity capabilities. Therefore, smart sensor systems are required to connect these resources into the digital world. To address this issue, this master thesis presents a monitoring framework and the development of a data acquisition device for machine-tools. The system is designed for installation into the electrical cabinet of the machine-tools and transmits the data related to their operation to a Cloud server via a wireless sensor topology. The data transmission is performed in two levels i.e. locally in the shop-floor using a star wireless sensor network topology coordinated by a microcomputer gateway, and from the microcomputer to Cloud using Internet protocols. The collected data provide information about the status of the resources, along with a set of performance indicators to support decision making. The developed system follows the IoT paradigm in terms of connecting the physical with the cyber world and offering integration capabilities with existing industrial systems. The gateway level supports connectivity with industrial networks through the OPC-UA standard, while the higher level supports integration with industrial software tools via Web-Services. The operation of the system was evaluated in a 3-axis machine-tool under actual machining operations. Moreover, the capabilities for knowledge reuse were validated through the case-based reasoning methodology in the subject of the energy consumption estimation.
Abstract (translated): Με την έλευση της τέταρτης βιομηχανικής επανάστασης, τα συστήματα παραγωγής μεταμορφώνονται σε ψηφιακά οικοσυστήματα. Σε αυτή τη μετάβαση η τεχνολογία του διαδικτύου των πραγμάτων, καθώς και άλλες νέες τεχνολογίες, διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο. Οι μικρομεσαίες επιχειρήσεις συχνά χρησιμοποιούν παρωχημένο τεχνολογικά εξοπλισμό που δεν έχει δυνατότητες συνδεσιμότητας με άλλα συστήματα. Ως εκ τούτου, έξυπνα συστήματα αισθητήρων απαιτούνται για να συνδέσουν τον βιομηχανικό εξοπλισμό με τον ψηφιακό κόσμο. Στοχεύοντας στη λύση του προβλήματος αυτού, η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία παρουσιάζει ένα πλαίσιο λειτουργίας για ένα σύστημα επιτήρησης μηχανουργείων, καθώς και την κατασκευή μιας συσκευής συλλογής δεδομένων για εργαλειομηχανές. Το σύστημα επιτήρησης είναι σχεδιασμένο ώστε να μπορεί να εγκατασταθεί στον ηλεκτρικό πίνακα μιας εργαλειομηχανής και μεταδίδει τις σχετικές με τη λειτουργία της πληροφορίες σε έναν διακομιστή Cloud μέσω μιας τοπολογίας ασύρματου δικτύου αισθητήρων. Η μετάδοση της πληροφορίας πραγματοποιείται σε δύο επίπεδα. Το πρώτο είναι το τοπικό μέσα στο μηχανουργείο μέσω ασύρματου δικτύου αισθητήρων τοπολογίας αστέρα με κεντρικό κόμβο έναν μικροϋπολογιστή, ενώ το δεύτερο επίπεδο είναι από τον μικροϋπολογιστή στο Cloud μέσω πρωτοκόλλων διαδικτύου. Τα δεδομένα που συλλέγονται μέσα από τη λειτουργία του συστήματος προσδίδουν πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του βιομηχανικού εξοπλισμού και προσδίδουν τη δυνατότητα υπολογισμού δεικτών απόδοσης για τη λήψη αποφάσεων. Το σύστημα που υλοποιήθηκε ακολουθεί το παράδειγμα του διαδικτύου των πραγμάτων προκειμένου να συνδέσει τον φυσικό με τον ψηφιακό κόσμο και να προσφέρει δυνατότητες διασύνδεσης με υπάρχοντα βιομηχανικά συστήματα. Το επίπεδο του μικροϋπολογιστή υποστηρίζει τη συνδεσιμότητα με βιομηχανικά δίκτυα μέσω του προτύπου OPC-UA, ενώ το ανώτερο επίπεδο υποστηρίζει τη διασύνδεση με συστήματα βιομηχανικού λογισμικού μέσω υπηρεσιών διαδικτύου. Η λειτουργία του συστήματος αξιολογήθηκε σε μια εργαλειομηχανή τριών αξόνων σε πραγματικές κατεργασίες. Επιπλέον, οι δυνατότητες του συστήματος για επαναχρησιμοποίηση γνώσης εξακριβώθηκαν μέσω της μεθοδολογίας της Συλλογιστικής των Περιπτώσεων (Case-based reasoning) στο ζήτημα της εκτίμησης της κατανάλωσης της ηλεκτρικής ενέργειας μιας εργαλειομηχανής.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Milas(aer).pdf2.81 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.