Die Anwendung von CPS kann zu erheblichen Veränderungen in informationsintensiven Technologiesektoren wie Fertigung, Wasserverteilungssystemen, Transportwesen, Gesundheitswesen und intelligenten Gebäuden führen.
Herstellung:
In der Fertigungsumgebung werden CPS zur Selbstüberwachung der Produktionsabläufe und -steuerung verwendet. CPS verbessert die Herstellungsprozesse durch den Austausch von Informationen zwischen Maschinen, Lieferkette, Lieferanten, Geschäftssystemen und Kunden. Intelligente Fertigung bietet eine gut sichtbare Kontrolle der Lieferkette, was zu einer besseren Rückverfolgbarkeit und Sicherheit von Waren führt. Die Auswirkungen von IoT und CPS in der Fertigungsindustrie nehmen erheblich zu. Sensoren werden verwendet, um den Verschleiß von Geräten vorherzusagen und Fehler zu diagnostizieren. Die Analyse reduziert die Wartungskosten und erhöht die Betriebsleistung.
Das verarbeitende Gewerbe arbeitet unter einer fünfstufigen Architektur.
Verbindungsdaten werden von Maschinen, Werkzeugen und dem Produkt generiert
Konvertierung – Mithilfe von Algorithmen werden die Daten in Informationen konvertiert.
Cyber- Verarbeitet die Informationen und schafft zusätzlichen Wert. Die Cyber-Ebene fungiert als Hub (Cloud) und führt komplexe Vorgänge aus. Die Cyber-Ebene basiert auf ausgefeilten Fertigungsmethoden und führt Deep-Learning-Algorithmen aus, um große Datenmuster zu identifizieren. Diese Ebene konzentriert sich auf eigenständige Systeme, die die Daten aus dem System verwenden, um zusätzliches Wissen zu erlangen.
Kognition – Konvertiert Maschinensignale in Informationen, um die Informationen mit anderen Ergebnissen zu vergleichen. In dieser Ebene überwacht und diagnostiziert die Maschine ihre eigenen Fehler und wird auf mögliche Probleme aufmerksam.
Konfiguration – Eine Maschine kann Fehler frühzeitig verfolgen und erkennen und Informationen an die Betriebsebene senden. Maschinen können ihren Betrieb je nach Arbeitsbelastung oder Fehlfunktionen ändern.
Diese Maßnahmen führen zu einem System, in dem sich Maschinen vor Schwierigkeiten schützen können, indem sie alternative Lösungen finden und Betriebsstörungen verhindern.
Die 5c-Struktur verwendet verschiedene Operationsebenen:
Komponentenebene: Enthält virtuelle Zwillinge, die im Cyberraum existieren. Der Zwilling modelliert die kritischen Komponenten einer Maschine. Es erfasst die Änderungen in den Vorgängen in der Cloud. Das System würde durch diesen Mechanismus Selbstbewusstsein erlangen.
Maschinenebene: Enthält die auf Komponentenebene gesammelten Informationen, die mit Maschinenoperationen kombiniert werden, um neue Module für jede Maschine zu erstellen. Ähnliche virtuelle Zwillinge werden mit anderen Maschinen verglichen, um die Leistung zu quantifizieren.
Flottenebene: Optimieren Sie Produktionsprozesse durch die Leistung von Maschinen und den Komponentenstatus auf Komponenten- und Maschinenebene. Diese Stufe führt zu Selbstkonfiguration und Selbstwartung und hat den Vorteil, dass die Lebensdauer aller Komponenten maximiert wird, was zu einer erhöhten Produktionsqualität führt.
Unternehmensebene: Diese Ebene enthält die Ergebnisse früherer Ebenen, um eine leistungsstarke Produktionsrate zu erzielen.
Gesundheitsvorsorge:
Die meisten medizinischen Systeme verwenden Cyber-Physical-Systems, sie verwenden Echtzeit-Überwachung und Fernerkundung der physischen Zustände der Patienten. Dies führt zu verbesserten Behandlungen für behinderte und ältere Patienten und schränkt den Krankenhausaufenthalt der Patienten ein. Zukünftig werden diese Systeme zu einem Netzwerk-Closed-Loop-System kombiniert, das einen Human-Loop enthält, um die Sicherheit und die Arbeitsabläufe zu verbessern.
Transport:
Fahrzeuge können miteinander kommunizieren, indem sie Echtzeitinformationen wie Verkehr, Standorte und Probleme austauschen, um Unfälle zu vermeiden und die Sicherheit zu verbessern. Die Fahrzeugfunktion wird auf verteilte Weise ausgeführt, indem die Leistung verbessert und die Emissionen reduziert werden. Zum Beispiel stoppt das Branking-System nicht nur das Auto, sondern vermeidet auch eine mögliche Kollision.