title: Model-based framework for cyber-physical systems management in OMiLAB
Creators: name: Byulbyulev, Petar
Publisher: name: :none
Year: 2020

description: Das Zeitalter der digitalen Transformation bringt neue Gelegenheiten und Herausforderungen, die die Geschäftsanforderungen verändern. Ein wichtiger Faktor ist die Abstimmung zwischen menschlichen Einsichten und Informationssystemen. Aus diesem Grund müssen die klassischen Unternehmensmodelle, die hauptsächlich für die Interpretation und das Verständnis der Menschen entwickelt wurden, um neue Konzepte und Funktionen erweitert werden, um automatisierte Prozesse darstellen zu können, die die Industrie und die Menschen bei ihren täglichen Aktivitäten unterstützen können. Eine neue Störung ist der Wechsel von Informationssystemen zu Cyber-Physical Systems (CPS). CPS werden Teil industrieller Praktiken und persönlicher Alltagsroutinen, und dieser Trend nimmt rasch zu. Das Problem kann in drei Hauptebenen unterteilt werden - Szenarioebene, Modellierungsebene und Ausführungsebene. Die Szenarioebene stellt Ergebnisse aus Entwurfsüberlegungen zu Anwendungsfällen für CPS dar, die Ausführungsebene stellt die CPS-Laufzeitumgebung dar und die Modellierungsebene stellt die Verbindung zwischen den beiden anderen Komponenten her. Diese Arbeit bietet eine effektive Softwarelösung, die in drei Teile unterteilt ist: "intelligente" Modelle, die das Design Thinking und die Zerlegung von Geschäftsmodellen ermutigen; Gemeinsamer Standard für CPS-Schnittstellen, der einen einheitlichen Verbindungsmechanismus bietet; und eine serviceorientierte Architektur, die diese Modelle und CPS miteinander verbindet. Das Produkt ist ein konzeptionelles Framework, das als eigenständige Komponente in Form einer Webanwendung realisiert ist. Es setzt sich aus vielen verschiedenen Funktionen und Modulen zusammen und verwandelt diese komplexe Aufgabe in eine recht einfache für den Endbenutzer. Es ermöglicht das Hochladen und Ausführen der "intelligenten" Modelle auf der Plattform, die Zusammenarbeit der CPS in verschiedenen Situationen mithilfe von Sensoren und das Treffen von Benutzerentscheidungen während der Ausführung. Es bietet einen Mechanismus zum automatischen Extrahieren von Fähigkeiten aus den CPS und zum Anpassen dieser Fähigkeiten an die Modellkomponenten. Es enthält eine Datenbank, in der die Modelle und die CPS-Eigenschaften gespeichert werden können. Es gibt dem Benutzer die Möglichkeit, Modelle zu suchen und auszuwählen, und das Frontend ist responsiv, zuverlässig und schnell. Im Wesentlichen verhält es sich auf verschiedenen Gerätetypen und Betriebssystemen gleich, unabhängig von Größe oder Auflösung. Um die gesamte Architektur, ihre Funktionen und ihre Leistung validieren zu können, wurden in der OMiLAB-Umgebung Experimente mit CPS Prototypen für verschiedene Anwendungsfälle durchgeführt. Die Experimente wurden immer komplexer und untersuchten die Wirksamkeit des konzeptionellen Frameworks und der Webanwendung, die in dieser Masterarbeit entwickelt wurden.
description: The digital transformation age brings new opportunities and challenges that are a cause for changing business requirements. An important factor is the alignment between human insights and information systems. Therefore the classical enterprise models - which were mainly developed for human interpretation and understanding - need to be extended with new conceptual designs and functional capabilities, allowing them to represent more automated processes, which can support industry and people in their daily activities. A new disruption is the change from information systems to cyber-physical systems (CPS). CPS are becoming part of industrial practices and personal daily routines and this trend is rapidly increasing. The problem can be split in three main layers - scenario layer, modelling layer and execution layer. The scenario layer represents results from design thinking activities about use-cases for CPS, the execution layer represents the CPS run-time environment and the modelling layer realizes the connection between the other two components. This thesis offers an effective software solution divided into three parts: "smart" models, which encourage design thinking and business mental models decomposition; CPS interfaces common standard, which offers unified connection mechanism; and a service oriented architecture, which links these models and CPS together. The product is a conceptual framework, realized as a standalone component in the form of a web application. It is composed from many different features and modules, transforming this complex task into a rather simplistic one for the end user. It allows the "smart" models to be uploaded and executed on the platform, the CPS to collaborate in different situations using sensors and the user to make decisions during execution. It offers a mechanism for automatic capabilities extraction from the CPS and matching of these capabilities with the model components. It contains a database, where the models and the CPS properties can be stored. It gives the user the possibility to search and browse models and the frontend is also responsive, reliable and fast. Essentially it behaves the same way on different types of devices and operating systems, regardless of size or resolution. To be able to validate the whole architecture, its features and performance, experiments with prototype CPS were conducted in the OMiLAB environment for different use-cases. The experiments were of increasing complexity, exploring the effectiveness of the conceptual framework and the web application developed in this master thesis.