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Tipo: TCC
Título: Aquisição, Transferência e Armazenamento de Dados para Indústria 4.0
Autor(es): Souza, Felipe Moreira de
Orientador: Roberto, Filipe Maciel
Palavras-chave: Indústria 4.0;Internet das Coisas;Sistemas Ciber-Físicos;Computação em Nuvem
Data do documento: 2022
Citação: SOUZA, Felipe Moreira de. Aquisição, Transferência e Armazenamento de Dados para Indústria 4.0. 68 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Ceará, Campus de Russas, Russas, 2022.
Resumo: A Indústria 4.0, também conhecida como a Quarta revolução Industrial, tem como base os paradigmas de Internet das Coisas e Sistemas Ciber-Físicos. Esses paradigmas integrados, são responsáveis por realizar o processo de controle e automação da indústria. Para que isso ocorra, alguns procedimentos devem ser adotados. Primeiramente, a coleta de dados dos dispositivos da indústria deve ser feita. Os dados coletados precisam ser preparados e enviados de forma segura e confiável para armazenamento e análise em um ambiente externo, a fim de possibilitar a tomada de decisões com base nesses dados pelos gestores da indústria. Esse fato ocorre devido à crescente quantidade de dados gerados por esses dispositivos, onde o gasto com hardware para realizar o seu processamento se torna algo inviável. Como solução, outro paradigma é adotado: A Computação em Nuvem. A nuvem se baseia no oferecimento de serviços computacionais de armazenamento, softwares, análise e entre outros serviços por meio da internet. Este trabalho apresenta o levantamento e a comparação das tecnologias de coleta, formatação, transferência e armazenamento de dados. Nesse meio termo, também é realizado um estudo sobre segurança para transferência de dados. Com essas tecnologias mapeadas, foi possível implementar a solução de um cenário para exemplificar um subconjunto delas e assim realizar uma implantação eficiente da Indústria 4.0. Para o desenvolvimento e testes dessa solução, uma instância local do MongoDB foi utilizada para armazenar os dados de um moinho para fabricação de cimento, onde cada conjunto de dados é identificado por meio de sua marca de tempo e possui 152 tags que representavam essas informações. Após isso, foi utilizado um software para simular a geração de valores associados aos dados do moinho. Os dados foram adquiridos por um serviço coletor em Python, utilizando o protocolo Open Platform Communications (OPC) e portanto, transferidos por meio do sistema de comunicação Apache Kafka para a nuvem da Amazon Web Services (AWS), de onde foram pré-processados e analisados por duas aplicações Python e os seus resultados escritos em uma instância do MongoDB em nuvem. Por último, de acordo com os estudos levantados e os resultados obtidos, foi possível notar a eficiência das tecnologias selecionadas para a implementação do cenário, a fim de servir como fonte de contribuição para os engenheiros e gestores da indústria.
Abstract: Industry 4.0, also known as the Fourth Industrial Revolution, is based on the Internet of Things and Cyber-Physical Systems paradigms. These integrated paradigms are responsible for carrying out the control and automation process of the industry. For this, all must be adopted. The collection of data from the devices of the industry must be done. The collected data needs to be prepared and sent securely and reliably for storage and analysis in an external environment, in order to enable decision-making based on this data by industry managers. This fact occurs due to the growing amount of data generated by these devices, where the expense with hardware to perform its processing becomes something unfeasible. As a solution, another paradigm is adopted: Cloud Computing. The cloud is based on the provision of computing services of storage, software, analysis and other services through the internet. This work presents the survey and comparison of collection, formatting, transfer and data storage. In the meantime, a study on safety is also carried out for data transfer. With these technologies mapped, it was possible to implement the solution of a scenario to exemplify a subset of them and thus carry out a deployment industry 4.0 efficient. For the development and testing of this solution, a local instance of MongoDB was used to store data from a cement mill, where each dataset is identified by its timestamp and has 152 tags that represented this information. After that, a software was used to simulate the generation of values associated with mill data. The data were acquired by a Python collector service, using the Open Platform Communications (OPC) protocol and therefore, transferred through the Apache Kafka communication system to the Amazon Web Services (AWS) cloud, where they were pre-processed. and analyzed by two Python applications and their results written to a MongoDB instance in the cloud. The scenario raised consists of using data from a mill to manufacture cement, where each set of data is identified through its timestamp and has 152 tags that represent these information. Finally, according to the studies surveyed and the results obtained, it was possible to notice the efficiency of the technologies selected for the implementation of the scenario, in order to serve as a source of contribution for industry engineers and managers.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/66718
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