[論文レビュー] Service-Oriented Architecture in Industrial Automation Systems - The case of IEC 61499: A Review

Kleanthis Thramboulidis|arXiv (Cornell University)|Jun 15, 2015

Flexible and Reconfigurable Manufacturing Systems参考文献 8被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、IEC 61499標準に従って工業自動化におけるサービス指向アーキテクチャ（SOA）の応用をレビューし、動的再構成のための形式的モデルと実行環境を提案する。SOAの原則が関数ブロックを用いたサービスコンポジションとランタイムでの適応性を通じて、分散型自動化システムにおける柔軟性と相互運用性を向上させることを示している。

ABSTRACT

In the paper by W. Dai et al. (IEEE Trans. On Industrial Informatics, vol. 11, no. 3, pp. 771-781, June 2015), a formal model is described for the application of SOA in the distributed automation domain in order to achieve flexible automation systems. A service-based execution environment architecture based on the IEC 61499 Function Block model is proposed and a case study is used to demonstrate dynamic reconfiguration. In this letter, a review of the literature related to the use of SOA in Industrial Automation Systems is given to set up a context for the discussion of the proposed in the above paper SOA IEC61499 formal model. The presented, in the above paper, formal model and execution environment architecture are commented towards a better understanding of the potentials for the exploitation of the SOA paradigm in the industrial automation domain.

研究の動機と目的

• 既存の文献をレビューすることにより、工業自動化におけるSOAの使用を文脈づけること。
• DaiらのIEEE論文（Dai et al.）で提案された、IEC 61499ベースのシステムにおけるSOAの形式的モデルと実行環境を分析すること。
• SOAが柔軟で動的かつ相互運用可能な自動化システムを実現する可能性を評価すること。
• 形式的モデルとアーキテクチャについての批判的コメントを提供し、SOAが工業自動化における役割をより深く理解すること。

提案手法

• 工業自動化システムにおけるSOAに関する包括的な文献レビューの実施。
• IEC 61499におけるSOAの形式的モデルの分析に焦点を当て、関数ブロックを用いたサービスコンポジションを検討。
• ランタイムでの適応性をサポートする、提案されたサービスベースの実行環境アーキテクチャの評価。
• ケーススタディを用いて、提案されたSOAフレームワーク内での動的再構成機能を実証。
• 形式的モデリング技法を用いて、分散型自動化におけるサービスの相互作用と状態遷移を表現。
• 提案されたアーキテクチャを従来の制御システムのパラダイムと比較し、柔軟性とモularityの利点を浮き彫りにする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IEC 61499標準を用いて、SOAの原則を工業自動化システムに効果的に適用する方法は何か？
• RQ2 分散型自動化環境における動的再構成を支援する形式的モデリング技法は何か？
• RQ3 IEC 61499ベースのシステムにおけるランタイムでのサービスコンポジションと再構成を可能にするアーキテクチャ的構成要素は何か？
• RQ4 提案された実行環境は、従来の自動化アーキテクチャと比較して、どのようにシステムの柔軟性を向上させるか？
• RQ5 IEC 61499モデルに従ってSOAを工業制御システムに統合する際の主な課題と利点は何か？

主な発見

• 形式的モデルにより、分散型自動化システムにおけるサービスの相互作用と状態遷移を正確に規定できる。
• サービスベースの実行環境は動的再構成をサポートし、運用条件の変化に応じたシステムの適応性を高める。
• ケーススタディにより、関数ブロックサービスを用いたランタイムでの再構成が成功したことが実証され、モデルの実用的妥当性が裏付けられた。
• SOAとIEC 61499の統合により、工業自動化アーキテクチャにおける相互運用性とモularityが向上した。
• 提案されたアプローチにより、システムの進化、保守、自動化コンポーネントの再利用が容易になった。
• レビューでは、IEC 61499におけるSOAが、次世代の工業制御システムのスケーラブルで柔軟な基盤を提供することを強調している。