Candidato:
Jonas Felipe Pereira de Queiroz
Data, Hora e Local:
14 de junho, às 14:00, na Sala de Atos da FEUP
Presidente do Júri:
Doutor Carlos Manuel Milheiro de Oliveira Pinto Soares, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.
Vogais:
Doutor Luís Filipe Santos Gomes, Professor Associado com Agregação do Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa;
Doutora Maria Goreti Carvalho Marreiros, Professora Coordenadora com Agregação do Departamento de Engenharia Informática do Instituto Superior de Engenharia do Porto;
Doutor Paulo Jorge Pinto Leitão, Professor Coordenador Principal do Departamento de Engenharia Eléctrica do Instituto Politécnico de Bragança (Orientador);
Doutor Rosaldo José Fernandes Rossetti, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto.
Resumo:
A 4ª revolução industrial caracteriza-se pela digitalização dos ambientes industriais, assente na utilização de tecnologias de Internet das Coisas, Cloud/Edge Computing e Inteligência Artificial. Esses avanços tecnológicos são impulsionados pelo mercado em constante mudança que, além de representar novos desafios de negócios, aumentam ainda mais a complexidade e os problemas enfrentados pelas indústrias nos ambientes operacionais. Neste contexto, os Sistemas Ciber-Físicos (CPS) têm sido considerados o novo paradigma para desenvolver a próxima geração de sistemas de automação industrial inteligentes e distribuídos que podem atingir níveis mais elevados de flexibilidade e adaptação dinâmica. Embora a análise de dados tenha se mostrado um dos principais facilitadores dos CPS industriais, no desenvolvimento de máquinas e produtos inteligentes, as soluções tradicionais centradas na Cloud não são adequadas para atender aos requisitos de tempo de resposta e dados sensíveis. Com o objetivo de fazer frente a isso, a Edge Computing tem sido usada para permitir o processamento de dados nos componentes físicos ou próximo deles, complementando as soluções baseadas na Cloud. No entanto, definir quais recursos de análise de dados devem ser implantados nas camadas computacionais de Cloud-Edge não é uma tarefa simples. Motivado por este desafio, este trabalho propõe um framework conceitual que define uma arquitetura modular baseada em agentes para projetar e desenvolver componentes ciberfísicos, juntamente com um guia geral para apoiar os engenheiros dos sistemas a avaliar e determinar a camada de computação mais adequada para implantar uma determinada tarefa de análise de dados. O framework proposto foi implementado e avaliado considerando alguns experimentos baseado em um testbed de um CPS de uma máquina inteligente, e diferentes cenários que ilustram os benefícios de distribuir os recursos de análise de dados ao longo das camadas da Cloud-Edge. A estrutura modular da arquitetura de componentes ciberfísico baseada em agentes mostrou-se adequada, permitindo configurar e distribuir facilmente tarefas de análise de dados ao longo dos componentes de CPS e sua implantação nas diferentes camadas de computação, proporcionando também uma interação transparente entre os componentes. Além disso, o guia e o sistema de suporte a decisão baseado em Lógica Fuzzy propostos foram usados para recomendar, de forma menos ad-hoc, a camada mais adequada para implantar três tarefas de análise de dados identificadas no estudo de caso.
Palavras-chave: Sistemas Ciber-Físicos, Análise de Dados, Sistemas Multiagentes, Computação de Borda