IoT platform for the aerospace industry

Abstract

A tecnologia da informação tem avançado significativamente nas últimas décadas; desde o desenvolvimento de hardware, cada vez mais compacto e eficiente, até ao desenvolvimento de aplicações e serviços com impacto mundial. Como consequência deste avanço, novos sistemas, mais complexos e sofisticados, tem surgido com o intuito de melhorar serviços já existentes ou criar novos serviços. Os sistemas IoT são um exemplo deste avanço tecnológico. Estes sistemas permitem a monitorização, análise e controlo dos mais diversos ambientes através da recolha e processamento de dados e consequente interação com o meio, por via de sensores e atuadores. A maturação destas tecnologias e a evolução industrial atraiu a atenção de vários países e empresas para o potencial da sua integração nos processos industriais. Como tal, várias iniciativas relacionadas com o desenvolvimento e aplicação de sistemas IoT e CPS surgiram, como por exemplo a iniciativa I4.0. Sendo que, uma das áreas mais influenciadas por esta evolução é a indústrias de manufactura. Nos últimos anos esta indústria têm vindo a adotar cada vez mais as tecnologias de IoT devido às suas vantagens, especialmente na monitorização e controlo das linhas de produção. Isto é através da recolha e posterior análise dos dados provenientes das linhas de montagem é possível identificar ineficiências, reduzir os custos de produção, aumentar o nível de controlo, entre outros. Neste caso de estudo, a medição do tempo dos estágios da linha de produção é essencial para a avaliação da produtividade da empresa. No entanto, o processo de medição é efetuado manualmente quando necessário, o que torna o processo mais demorado e mais propenso a erros. Assim sendo, o objetivo deste trabalho é o desenho, desenvolvimento e análise de um sistema IoT que complemente os métodos de monitorização utilizados, a fim de melhorar a qualidade dos dados obtidos desta. Para a elaboração da solução, foram, em primeiro lugar, estudadas e comparadas algumas plataformas de desenvolvimento de soluções IoT e aplicações de visualização de dados. Seguidamente procedeu-se com o desenho e desenvolvimento da solução proposta, tendo em conta a recolha de dados, tanto dos sensores como da infraestrutura preexistente, e posterior análise e apresentação dos dados. Por fim, delineou-se um cenário de testes em que se simula o comportamento da linha de produção através de dados históricos do caso de estudo, a fim de testar e validar a solução desenvolvida.

Information technology has advanced significantly in recent decades; from the development of hardware, increasingly compact and efficient, to the development of applications and services with worldwide impact. As a consequence of this advance, new systems, more complex and sophisticated, have appeared with the aim of improving existing services or creating new ones. The IoT systems are an example of this technological advance. These systems allow the monitoring, analysis and control of the most diverse environments through the collection and processing of data and consequent interaction with the environment, via sensors and actuators. The maturation of these technologies and the industrial evolution attracted the attention of several countries and companies to the potential of their integration in industrial processes. As such, several initiatives related to the development and application of IoT and CPS systems have emerged, such as the I4.0 initiative. One of the areas most influenced by this evolution is the manufacturing industries. In the last decade, this industry has been increasingly adopting IoT technologies due to its advantages, especially in the monitoring and control of production lines. That is, through the collection and subsequent analysis of data from the assembly lines, it is possible to identify inefficiencies, reduce production costs, increase the level of control, among others. In the present study, the measurement of time of the production line stage is essential for the evaluation of the company’s productivity. However, the measurement process is carried out manually when necessary, which makes the process more time consuming and more prone to errors. Therefore, the objective of this work is the design, development and analysis of an IoT system that complements the monitoring methods used, in order to improve the quality of the data obtained from it. For the elaboration of the solution, first, some platforms for the development of IoT solutions and data visualization applications were studied and compared. Then, the proposed solution was designed and developed, taking into account the data collection, both from the sensors and from the pre-existing infrastructure, and subsequent analysis and presentation of the data. Finally, a test scenario was outlined in which the behavior of the production line is simulated through historical data from the case study, in order to test and validate the developed solution.