Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby

Transkript

1 Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby Marek Rychlý Vysoké učení technické v Brně Fakulta informačních technologií Ústav informačních systémů VII. ročník technické konference Automatizace, Regulace a Procesy, listopadu 2011 Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 1 / 22

2 Obsah 1 SOA v informační systému organizace 2 Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) 3 Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 2 / 22

3 Obsah SOA v informační systému organizace 1 SOA v informační systému organizace 2 Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) 3 Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 3 / 22

4 Servisně orientovaná architektura (SOA) Definice (Service-Oriented Architecture) SOA je paradigma předepisující způsob uspořádání a použití distribuovaných služeb, které mohou být spravovány různými vlastníky. Definuje jednotný způsob inzerce, hledání, vzájemné komunikace a spotřeby služeb s cílem dosáhnout požadovaných výsledků v souladu s měřitelnými předpoklady a očekáváním. [OASIS SOA Reference Model] SOA je paradigma kompozice služeb SOA je distribuovaná autonomní, ale spolupracující služby SOA je heterogenní prostředí služba přístupná přes své rozhraní SOA je standardizovaná popis rozhraní a způsob komunikace služeb SOA podporuje business služby realizují konkrétní business procesy Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 4 / 22

5 Servisně orientovaná architektura (SOA) Definice (Service-Oriented Architecture) SOA je paradigma předepisující způsob uspořádání a použití distribuovaných služeb, které mohou být spravovány různými vlastníky. Definuje jednotný způsob inzerce, hledání, vzájemné komunikace a spotřeby služeb s cílem dosáhnout požadovaných výsledků v souladu s měřitelnými předpoklady a očekáváním. [OASIS SOA Reference Model] SOA je paradigma kompozice služeb (architektonický styl a způsob analýzy, návrhu, integrace a údržby systémů) SOA je distribuovaná autonomní, ale spolupracující služby SOA je heterogenní prostředí služba přístupná přes své rozhraní SOA je standardizovaná popis rozhraní a způsob komunikace služeb SOA podporuje business služby realizují konkrétní business procesy Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 4 / 22

6 Servisně orientovaná architektura (SOA) Definice (Service-Oriented Architecture) SOA je paradigma předepisující způsob uspořádání a použití distribuovaných služeb, které mohou být spravovány různými vlastníky. Definuje jednotný způsob inzerce, hledání, vzájemné komunikace a spotřeby služeb s cílem dosáhnout požadovaných výsledků v souladu s měřitelnými předpoklady a očekáváním. [OASIS SOA Reference Model] SOA je paradigma kompozice služeb SOA je distribuovaná autonomní, ale spolupracující služby (systém realizován jako kompozice účelové spolupracujících služeb) SOA je heterogenní prostředí služba přístupná přes své rozhraní SOA je standardizovaná popis rozhraní a způsob komunikace služeb SOA podporuje business služby realizují konkrétní business procesy Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 4 / 22

7 Servisně orientovaná architektura (SOA) Definice (Service-Oriented Architecture) SOA je paradigma předepisující způsob uspořádání a použití distribuovaných služeb, které mohou být spravovány různými vlastníky. Definuje jednotný způsob inzerce, hledání, vzájemné komunikace a spotřeby služeb s cílem dosáhnout požadovaných výsledků v souladu s měřitelnými předpoklady a očekáváním. [OASIS SOA Reference Model] SOA je paradigma kompozice služeb SOA je distribuovaná autonomní, ale spolupracující služby SOA je heterogenní prostředí služba přístupná přes své rozhraní (služby mohou mít různé životní cykly, vlastníky, implementační technologie, atd.) SOA je standardizovaná popis rozhraní a způsob komunikace služeb SOA podporuje business služby realizují konkrétní business procesy Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 4 / 22

8 Servisně orientovaná architektura (SOA) Definice (Service-Oriented Architecture) SOA je paradigma předepisující způsob uspořádání a použití distribuovaných služeb, které mohou být spravovány různými vlastníky. Definuje jednotný způsob inzerce, hledání, vzájemné komunikace a spotřeby služeb s cílem dosáhnout požadovaných výsledků v souladu s měřitelnými předpoklady a očekáváním. [OASIS SOA Reference Model] SOA je paradigma kompozice služeb SOA je distribuovaná autonomní, ale spolupracující služby SOA je heterogenní prostředí služba přístupná přes své rozhraní SOA je standardizovaná popis rozhraní a způsob komunikace služeb (řešení nezávislé na dodavateli, možnost náhrady služby, její outsourcing, atp.) SOA podporuje business služby realizují konkrétní business procesy Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 4 / 22

9 Servisně orientovaná architektura (SOA) Definice (Service-Oriented Architecture) SOA je paradigma předepisující způsob uspořádání a použití distribuovaných služeb, které mohou být spravovány různými vlastníky. Definuje jednotný způsob inzerce, hledání, vzájemné komunikace a spotřeby služeb s cílem dosáhnout požadovaných výsledků v souladu s měřitelnými předpoklady a očekáváním. [OASIS SOA Reference Model] SOA je paradigma kompozice služeb SOA je distribuovaná autonomní, ale spolupracující služby SOA je heterogenní prostředí služba přístupná přes své rozhraní SOA je standardizovaná popis rozhraní a způsob komunikace služeb SOA podporuje business služby realizují konkrétní business procesy (služby zpracovávají a produkují dokumenty, spravují zdroje, atd.) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 4 / 22

10 Informační systém bez architektury SOA podsystémy jsou monolitické (komplikovaný přístup k jednotlivým funkcím, nejasné rozhraní, obtížná integrace celých podsystémů) podsystémy jsou striktně oddělené, každý má samostatný životní cyklus (implementací, správou, možností modifikace, atd.) komunikace podsystémů přes společné úložiště dat (problematická návaznost procesů, např. Order Status, nejasná zodpovědnost za data) (diagram převzat z Sun: Service-Oriented Architecture Overview ) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 5 / 22

11 Informační systém s architekturou SOA dekompozice na úroveň jednotlivých služeb (jasně definovaná rozhraní služeb, podsystémy vznikají jejich kompozicí) podsystémy se prolínají sdílenými službami, každá má samostatný životní cyklus (sdílení společných částí podsystémů, např. Check Order Status ) přímá komunikace služeb, úložiště dat pro dokumenty (služby komunikují napříč podsystémy, s daty manipuluje služba reprezentující k datům příslušný business proces) (diagram převzat z Sun: Service-Oriented Architecture Overview ) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 6 / 22

12 Principy SOA SOA v informační systému organizace standardizace kompatibilita, nezávislost (jednotný způsob popisu služeb) volné vázání snadnější údržba služeb abstrakce jednoznačný způsob použití znovupoužitelnost vývoj služby přinese větší zisk nezávislost ověřitelnost funkčnosti bezstavovost předvídatelnost chování dohledatelnost implementační nezávislost kompozice tvorba složitějších služeb Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 7 / 22

13 Principy SOA SOA v informační systému organizace standardizace kompatibilita, nezávislost volné vázání snadnější údržba služeb (minimum závislostí mezi službami, okolí služby závisí pouze na jejím rozhraní) abstrakce jednoznačný způsob použití znovupoužitelnost vývoj služby přinese větší zisk nezávislost ověřitelnost funkčnosti bezstavovost předvídatelnost chování dohledatelnost implementační nezávislost kompozice tvorba složitějších služeb Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 7 / 22

14 Principy SOA SOA v informační systému organizace standardizace kompatibilita, nezávislost volné vázání snadnější údržba služeb abstrakce jednoznačný způsob použití (služby přístupné pouze přes rozhraní, zbytek zapouzdřen) znovupoužitelnost vývoj služby přinese větší zisk nezávislost ověřitelnost funkčnosti bezstavovost předvídatelnost chování dohledatelnost implementační nezávislost kompozice tvorba složitějších služeb Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 7 / 22

15 Principy SOA SOA v informační systému organizace standardizace kompatibilita, nezávislost volné vázání snadnější údržba služeb abstrakce jednoznačný způsob použití znovupoužitelnost vývoj služby přinese větší zisk (služba použitelná v různých kontextech/systémech) nezávislost ověřitelnost funkčnosti bezstavovost předvídatelnost chování dohledatelnost implementační nezávislost kompozice tvorba složitějších služeb Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 7 / 22

16 Principy SOA SOA v informační systému organizace standardizace kompatibilita, nezávislost volné vázání snadnější údržba služeb abstrakce jednoznačný způsob použití znovupoužitelnost vývoj služby přinese větší zisk nezávislost ověřitelnost funkčnosti (služby autonomní jednotky, nezávisí skrytě na svém okolí) bezstavovost předvídatelnost chování dohledatelnost implementační nezávislost kompozice tvorba složitějších služeb Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 7 / 22

17 Principy SOA SOA v informační systému organizace standardizace kompatibilita, nezávislost volné vázání snadnější údržba služeb abstrakce jednoznačný způsob použití znovupoužitelnost vývoj služby přinese větší zisk nezávislost ověřitelnost funkčnosti bezstavovost předvídatelnost chování (služba by neměla uchovávat viditelnou stavovou informaci) dohledatelnost implementační nezávislost kompozice tvorba složitějších služeb Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 7 / 22

18 Principy SOA SOA v informační systému organizace standardizace kompatibilita, nezávislost volné vázání snadnější údržba služeb abstrakce jednoznačný způsob použití znovupoužitelnost vývoj služby přinese větší zisk nezávislost ověřitelnost funkčnosti bezstavovost předvídatelnost chování dohledatelnost implementační nezávislost (navazovány účelově poskytovatel služby dle potřeby dohledatelný v adresáři) kompozice tvorba složitějších služeb Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 7 / 22

19 Principy SOA SOA v informační systému organizace standardizace kompatibilita, nezávislost volné vázání snadnější údržba služeb abstrakce jednoznačný způsob použití znovupoužitelnost vývoj služby přinese větší zisk nezávislost ověřitelnost funkčnosti bezstavovost předvídatelnost chování dohledatelnost implementační nezávislost kompozice tvorba složitějších služeb (kompozice služeb do větších funkčních celků dle potřeby) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 7 / 22

20 Webové služby (Web Services) Neznámější a nejpoužívanější technologie pro implementaci SOA Webové služby postaveny na webových standardech: HTTP protokol a SOAP protokol (Simple Object Access Protocol), jazyky XML (extensible Markup Language) a XML Schema, registr UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) jazyk WSDL (Web Services Description Language) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 8 / 22

21 SOA v informační systému organizace Služby jsou v celé organizaci dostupné na sběrnici ESB. (Enterprise Service Bus, prostředí pro propojení a řízení služeb) Při návrhu SOA se vychází z business procesů organizace. Vedle nových služeb jsou využity již existující (vlastní i cizí) služby. Stávající systémy jsou typicky integrovány v podobě služeb. (diagram převzat z Madhusoodanan&Krishnan: Using the SOA ESB pattern to integrate WebSphere Commerce... ) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 9 / 22

22 SOA v informační systému organizace Služby jsou v celé organizaci dostupné na sběrnici ESB. Při návrhu SOA se vychází z business procesů organizace. (business procesy jsou realizovány choreografií služeb jako jednotlivých částí procesů) Vedle nových služeb jsou využity již existující (vlastní i cizí) služby. Stávající systémy jsou typicky integrovány v podobě služeb. (diagram převzat z Madhusoodanan&Krishnan: Using the SOA ESB pattern to integrate WebSphere Commerce... ) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 9 / 22

23 SOA v informační systému organizace Služby jsou v celé organizaci dostupné na sběrnici ESB. Při návrhu SOA se vychází z business procesů organizace. Vedle nových služeb jsou využity již existující (vlastní i cizí) služby. (snaha o maximální znovupoužití již hotových služeb a komponent) Stávající systémy jsou typicky integrovány v podobě služeb. (diagram převzat z Madhusoodanan&Krishnan: Using the SOA ESB pattern to integrate WebSphere Commerce... ) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 9 / 22

24 SOA v informační systému organizace Služby jsou v celé organizaci dostupné na sběrnici ESB. Při návrhu SOA se vychází z business procesů organizace. Vedle nových služeb jsou využity již existující (vlastní i cizí) služby. Stávající systémy jsou typicky integrovány v podobě služeb. (tyto služby poskytují v rámci SOA funkce integrovaných systémů) (diagram převzat z Madhusoodanan&Krishnan: Using the SOA ESB pattern to integrate WebSphere Commerce... ) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 9 / 22

25 Integrace stávajících systémů do SOA Stávající systémy jsou integrovány v podobě služeb. Služby představují specifická rozhraní integrovaných systémů. (poskytují funkce integrovaných systémů ostatním službám v SOA) Výsledek integrace by měl respektovat principy SOA. (abstrakce, nezávislost, bezstavovost, znovupoužitelnost, atd.) Problém je nalézt vhodnou a možnou dekompozici původního rozhraní. (systémy jsou většinou monolitické, nemají programové ale jen uživatelské rozhraní, atp.) Stávající systémy jsou integrovány většinou jako celky. (systém reprezentován ve většině případů jedinou dále nedělitelnou službou) Pokud je potřeba oddělit služba s dílčí funkcí skrytou uvnitř systému, implementuje se samostatně, mimo systém. (výsledek pak často neodpovídá příslušným business procesům) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 10 / 22

26 Integrace stávajících systémů do SOA Stávající systémy jsou integrovány v podobě služeb. Služby představují specifická rozhraní integrovaných systémů. (poskytují funkce integrovaných systémů ostatním službám v SOA) Výsledek integrace by měl respektovat principy SOA. (abstrakce, nezávislost, bezstavovost, znovupoužitelnost, atd.) Problém je nalézt vhodnou a možnou dekompozici původního rozhraní. (systémy jsou většinou monolitické, nemají programové ale jen uživatelské rozhraní, atp.) Stávající systémy jsou integrovány většinou jako celky. (systém reprezentován ve většině případů jedinou dále nedělitelnou službou) Pokud je potřeba oddělit služba s dílčí funkcí skrytou uvnitř systému, implementuje se samostatně, mimo systém. (výsledek pak často neodpovídá příslušným business procesům) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 10 / 22

27 Systémy sledování a řízení výroby Tyto systémy jsou většinou pro činnost (výrobní) organizace klíčové. (selhání jejich funkčnosti a nedostatečná spolehlivost vedou okamžitě ke znatelným ztrátám) Je zde velmi silná závislost na konkrétním dodavateli technologie. Konkrétní již nasazená řešení jsou velice obtížně nahraditelná. Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 11 / 22

28 Systémy sledování a řízení výroby Tyto systémy jsou většinou pro činnost (výrobní) organizace klíčové. Je zde velmi silná závislost na konkrétním dodavateli technologie. (proprietární technologie dostupné přes proprietární, z větší části uzavřená, rozhraní) Konkrétní již nasazená řešení jsou velice obtížně nahraditelná. Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 11 / 22

29 Systémy sledování a řízení výroby Tyto systémy jsou většinou pro činnost (výrobní) organizace klíčové. Je zde velmi silná závislost na konkrétním dodavateli technologie. Konkrétní již nasazená řešení jsou velice obtížně nahraditelná. (větší změna systémů/rozhraní jen při současné inovaci všech souvisejících výrobních prostředků; výjimečně při aktualizaci SW dodavatelem výrobního prostředku) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 11 / 22

30 Systémy sledování a řízení výroby Tyto systémy jsou většinou pro činnost (výrobní) organizace klíčové. Je zde velmi silná závislost na konkrétním dodavateli technologie. Konkrétní již nasazená řešení jsou velice obtížně nahraditelná. (diagram převzat z interní dokumentace projektu esonia) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 11 / 22

31 Obsah SOA v informační systému organizace Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) 1 SOA v informační systému organizace 2 Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) 3 Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 12 / 22

32 Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) Motivace pro nasazení při sledování a řízení výroby 1 Obtížná integrace stávajících systémů sledování a řízení výroby do SOA nové služby dle stávajících rozhraní nerespektují principy SOA výsledek nelze dále dekomponovat, nové služby jen mimo systém systémy sledování a řízení výroby zpřístupněny jako služby SOA 2 Snaha dekomponovat SOA až na služby jednotlivých výrobních zařízení služby napojené přímo na ovládání jednotlivých výrobních zařízení služby zpřístupňující jednotlivé senzory výrobních zařízení umožněna kompozice zmíněných služeb dle business procesů výroby systémy sledování a řízení výroby přímo realizovány jako SOA Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 13 / 22

33 Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) Motivace pro nasazení při sledování a řízení výroby 1 Obtížná integrace stávajících systémů sledování a řízení výroby do SOA nové služby dle stávajících rozhraní nerespektují principy SOA výsledek nelze dále dekomponovat, nové služby jen mimo systém systémy sledování a řízení výroby zpřístupněny jako služby SOA 2 Snaha dekomponovat SOA až na služby jednotlivých výrobních zařízení služby napojené přímo na ovládání jednotlivých výrobních zařízení služby zpřístupňující jednotlivé senzory výrobních zařízení umožněna kompozice zmíněných služeb dle business procesů výroby systémy sledování a řízení výroby přímo realizovány jako SOA Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 13 / 22

34 Bezdrátové senzorové sítě Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) sít vzájemně propojených, prostorově distribuovaných, mobilních a autonomních senzorových zařízení (sít má nejčastěji dynamickou mesh topologii, zařízení bezdrátově přímo propojeno pouze se zařízeními v jeho bezprostředním okolí) zařízení měří, případně mění, stav svého okolí zařízení jsou velmi levná a téměř bezúdržbová pro sít ování se používá např. standard IEEE jeho implementace 6LoWPAN či ZigBee běžné aplikace v průmyslu i spotřební elektronice (obrázky z dokumentace STM32W a interní dokumentace projektu esonia) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 14 / 22

35 Bezdrátové senzorové sítě Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) sít vzájemně propojených, prostorově distribuovaných, mobilních a autonomních senzorových zařízení zařízení měří, případně mění, stav svého okolí měří hodnoty analogových i digitálních vstupů (teplota, vlhkost, geografická poloha, identifikátory v okolí se nacházejících RFID čipů, čidla výrobních zařízení, atp.) nastavují hodnoty na výstupech (nastavení parametrů výrobních zařízení, spínání obvodů, atp.) zařízení jsou velmi levná a téměř bezúdržbová pro sít ování se používá např. standard IEEE jeho implementace 6LoWPAN či ZigBee běžné aplikace v průmyslu i spotřební elektronice (obrázky z dokumentace STM32W a interní dokumentace projektu esonia) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 14 / 22

36 Bezdrátové senzorové sítě Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) sít vzájemně propojených, prostorově distribuovaných, mobilních a autonomních senzorových zařízení zařízení měří, případně mění, stav svého okolí zařízení jsou velmi levná a téměř bezúdržbová deploy and forget nasazení a minimální údržba (velké množství zařízení v rozsáhlém či nepřístupném prostoru) energy harvesting alternativní zdroje napájení (fotovoltaika, EM pole, chemická nerovnováha v kmeni stromu) pro sít ování se používá např. standard IEEE jeho implementace 6LoWPAN či ZigBee běžné aplikace v průmyslu i spotřební elektronice (obrázky z dokumentace STM32W a interní dokumentace projektu esonia) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 14 / 22

37 Bezdrátové senzorové sítě Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) sít vzájemně propojených, prostorově distribuovaných, mobilních a autonomních senzorových zařízení zařízení měří, případně mění, stav svého okolí zařízení jsou velmi levná a téměř bezúdržbová pro sít ování se používá např. standard IEEE jeho implementace 6LoWPAN či ZigBee (IEEE pokrývá fyzickou a spojovou vrstvu ISO/OSI modelu, 6LoWPAN/ZigBee implementují vyšší vrstvy, např. TCP/IP protokoly) běžné aplikace v průmyslu i spotřební elektronice (obrázky z dokumentace STM32W a interní dokumentace projektu esonia) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 14 / 22

38 Bezdrátové senzorové sítě Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) sít vzájemně propojených, prostorově distribuovaných, mobilních a autonomních senzorových zařízení zařízení měří, případně mění, stav svého okolí zařízení jsou velmi levná a téměř bezúdržbová pro sít ování se používá např. standard IEEE jeho implementace 6LoWPAN či ZigBee běžné aplikace v průmyslu i spotřební elektronice (monitorování výrobních procesů a stavu výrobních zařízení, systémy pro řízení budov, bezdrátové herní systémy, atd.) (obrázky z dokumentace STM32W a interní dokumentace projektu esonia) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 14 / 22

39 Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) Devices Profile for Web Services (DPWS) standard pro webové služby pro zařízení s omezenými zdroji (např. senzorová zařízení, vestavěné systémy, atd.) rozšiřuje protokol klasických Web Services o podporu: inzerce a zjišt ování služeb na připojené síti (WS-Discovery) způsob registrace k odběru událostí a jejich generování (WS-Eventing) přenosu meta-informací o službách (WS-MetadataExchange) pokročilé adresace a směrování, přenosu zdrojů,... (diagram převzat z Tim Cools: Discover your devices ) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 15 / 22

40 Obsah SOA v informační systému organizace Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie 1 SOA v informační systému organizace 2 Motivace pro nasazení v systémech sledování a řízení výroby Bezdrátové senzorové sítě Devices Profile for Web Services (DPWS) 3 Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 16 / 22

41 Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie webové služby pro zařízení (DPWS) běžící na uzlech senzorových sítí (DPWS jsou kompatibilní s klasickými Web Services, tj. se službami vyšších vrstev SOA) SOA může být v tomto případě dekomponována až na nejnižší úroveň služby implementujících čtení hodnot z jednotlivých senzorů služby ovládajících jednotlivé prvky výrobních zařízení tyto služby mohou být na vyšších úrovních komponovány do složitějších služeb, dle business procesů sledování a řízení výroby Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 17 / 22

42 Sledování a řízení výroby jako SOA Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie (diagram převzat z interní dokumentace projektu esonia) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 18 / 22

43 Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie II PŘÍKLAD služby různých úrovní SOA (postupná dekompozice): 1 Vytvoření spojů na daném výrobku dle jeho výrobního postupu. (WS) 2 Vytvoření pájeného spoje na dané pozici. (WS) 3 Pohyb ramene s pájecím hrotem, aktivace/deaktivace hrotu. (DPWS) 4 Zjištění pozice pájecího hrotu, zjištění jeho teploty. (DPWS) (obrázek převzat z webových stránek Japan Unix Desktop Soldering Robot UNIX-414R) Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 19 / 22

44 Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie Definice (Key Performance Indicators, KPIs) Proměnné kvantitativně vyjadřující výkonnost nebo kvalitu, případně obojí, procesu nebo systému či jeho části ve srovnání s normou nebo splněním daného cíle. [Lohman&Fortuin&Wouters: Designing a performance measurement system... ] KPIs pro výrobní procesy nutno vypočítat z dat sledování výroby služby pro výpočet KPIs začleněny mezi služby sledování a řízení výroby začlenění služeb pro KPIs je pro zbytek systému transparentní, potřebné služby jsou i nadále běžně používány pro řízení výrobního procesu služby pro výpočet KPIs mohou být dále komponovány do služeb pro výpočet odvozených nebo agregovaných KPIs do služeb realizujících business procesy řízení výroby změny hodnot KPIs a kontextu výrobního procesu mohou iniciovat změny v řízení výroby, tj. optimalizovat výrobní strategie Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 20 / 22

45 Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie Definice (Key Performance Indicators, KPIs) Proměnné kvantitativně vyjadřující výkonnost nebo kvalitu, případně obojí, procesu nebo systému či jeho části ve srovnání s normou nebo splněním daného cíle. [Lohman&Fortuin&Wouters: Designing a performance measurement system... ] KPIs pro výrobní procesy nutno vypočítat z dat sledování výroby služby pro výpočet KPIs začleněny mezi služby sledování a řízení výroby začlenění služeb pro KPIs je pro zbytek systému transparentní, potřebné služby jsou i nadále běžně používány pro řízení výrobního procesu služby pro výpočet KPIs mohou být dále komponovány do služeb pro výpočet odvozených nebo agregovaných KPIs do služeb realizujících business procesy řízení výroby změny hodnot KPIs a kontextu výrobního procesu mohou iniciovat změny v řízení výroby, tj. optimalizovat výrobní strategie Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 20 / 22

46 Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie Klíčové ukazatele výkonnosti a výrobní strategie Definice (Key Performance Indicators, KPIs) Proměnné kvantitativně vyjadřující výkonnost nebo kvalitu, případně obojí, procesu nebo systému či jeho části ve srovnání s normou nebo splněním daného cíle. [Lohman&Fortuin&Wouters: Designing a performance measurement system... ] KPIs pro výrobní procesy nutno vypočítat z dat sledování výroby služby pro výpočet KPIs začleněny mezi služby sledování a řízení výroby začlenění služeb pro KPIs je pro zbytek systému transparentní, potřebné služby jsou i nadále běžně používány pro řízení výrobního procesu služby pro výpočet KPIs mohou být dále komponovány do služeb pro výpočet odvozených nebo agregovaných KPIs do služeb realizujících business procesy řízení výroby změny hodnot KPIs a kontextu výrobního procesu mohou iniciovat změny v řízení výroby, tj. optimalizovat výrobní strategie Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 20 / 22

47 Závěr Závěr V současné době se již běžně používají bezdrátové senzorové sítě pro monitorování výrobních procesů a stavu výrobních zařízení. Výrobci začínají nabízet senzorová zařízení schopná běhu webových služeb podle standardu DPWS. Napojením takových služeb do výrobní infrastruktury lze rozšířit SOA až na nejnižší úroveň systémů sledování a řízení výroby. V systémech sledování a řízení výroby SOA přináší výhody přímé realizace business procesů organizace, možného zavedení výpočtů KPIs a případné optimalizace výrobních strategií. Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 21 / 22

48 Poděkování a kontakt Děkuji za pozornost. Kontakt: rychly@fit.vutbr.cz Projekt esonia Embedded Service-Oriented Monitoring, Diagnostics and Control: Towards the Asset-Aware and Self-Recovery Sledování a řízení mobilních průmyslových zařízení a senzorů, adaptace stávajících technologií. Detekce a vyhodnocení stavu senzorů a polohy dostupných zařízení pro změnu výrobních strategií. Architektura SOA s podporou bezdrátových senzorových sítí IEEE nad IPv6. Marek Rychlý, FIT VUT Servisně orientovaná architektura a její aplikace v systémech sledování a řízení výroby (ARAP 2011) 22 / 22