From IoT-based cloud manufacturing approach to intelligent additive manufacturing: industrial Internet of Things—an overview

Author(s):  
Lida Haghnegahdar ◽  
Sameehan S. Joshi ◽  
Narendra B. Dahotre
Author(s):  
С.Л. Добрынин ◽  
В.Л. Бурковский

Произведена классификация технологий аддитивного производства по базовому состоянию материала: жидкая основа, твердая основа, порошковая основа. Даны определения распространенных технологий в зависимости от базового состояния материала. Описаны технологические процессы изготовления прототипов и конечных изделий методами аддитивного производства, включающие в себя проектирование 3D-модели, преобразование форматов, нарезку 3D-модели на слои, формирование G-code и непосредственно печать. Рассмотрены технологии четвертой промышленной революции как инструмент повышения эффективности управления технологическими процессами аддитивного производства. Представлена модель модернизации технологического процесса аддитивного производства на основе технологий промышленного интернета вещей, аппаратной реализацией которого является одноплатный компьютер Raspberry Pi, программной реализацией является MTConnect - промышленный стандарт обмена данными станков с числовым программным управлением. Использование Raspberry Pi, подключенных к нему датчиков и программного обеспечения OctoPrint реализует контроль и удаленное управлениe технологическим оборудованием аддитивного производства (3D-принтером) в режиме реального времени. Представлено техническое устройство основных подсистем облачной платформы аддитивного производства. Архитектура предлагаемой системы состоит из четырех уровней: уровень адаптера доступа, уровень виртуализации ресурсов, уровень управления службами, уровень пользовательского инструментария We classified additive manufacturing technologies according to the basic state of the material: liquid base, solid base, powder base. We give definitions of common technologies depending on the basic state of the material. We describe the technological processes of manufacturing prototypes and final products by methods of additive manufacturing, including designing a 3D model, converting formats, slicing a 3D model into layers, forming a G-code and directly printing. We considered the technologies of the fourth industrial revolution as a tool for increasing the efficiency of control of technological processes of additive manufacturing. We present a model of modernization of the technological process of additive manufacturing based on technologies of the industrial internet of things, the hardware implementation of which is a single-board computer Raspberry Pi, the software implementation is MTConnect - an industrial standart for the exchange of data of machine tools with numerical control. Using Raspberry Pi, sensors connected to it and software OctoPrint implements control and remote management of additive manufacturing equipment (3D printer) in real time. We present the technical structure of the main subsystems of the cloud platform for additive manufacturing. The architecture of the proposed system consists of four levels: the access adapter level, the resource virtualization level, the service control level, and the user instrumentation level


Author(s):  
E. N. Lapteva ◽  
O. V. Nasarochkina

The paper deals with problem analysis due to domestic engineering transition to the Industry 4.0 technology. It presents such innovative technologies as additive manufacturing (3D-printing), Industrial Internet of Things, total digitization of manufacturing (digital description of products and processes, virtual and augmented reality). Among the main highlighted problems the authors include a lack of unification and standardization at this stage of technology development; incompleteness of both domestic and international regulatory framework; shortage of qualified personnel.


2020 ◽  
Author(s):  
Karthik Muthineni

The new industrial revolution Industry 4.0, connecting manufacturing process with digital technologies that can communicate, analyze, and use information for intelligent decision making includes Industrial Internet of Things (IIoT) to help manufactures and consumers for efficient controlling and monitoring. This work presents the design and implementation of an IIoT ecosystem for smart factories. The design is based on Siemens Simatic IoT2040, an intelligent industrial gateway that is connected to modbus sensors publishing data onto Network Platform for Internet of Everything (NETPIE). The design demonstrates the capabilities of Simatic IoT2040 by taking Python, Node-Red, and Mosca into account that works simultaneously on the device.


Author(s):  
С.Л. Добрынин ◽  
В.Л. Бурковский

Произведен обзор технологий в рамках концепции четвертой промышленной революции, рассмотрены примеры реализации новых моделей управления технологическими процессами на базе промышленного интернета вещей. Описано техническое устройство основных подсистем системы мониторинга и контроля, служащей для повышения осведомленности о фактическом состоянии производственных ресурсов в особенности станков и аддитивного оборудования в режиме реального времени. Архитектура предлагаемой системы состоит из устройства сбора данных (УСД), реализующего быстрый и эффективный сбор данных от станков и шлюза, передающего ликвидную часть информации в облачное хранилище для дальнейшей обработки и анализа. Передача данных выполняется на двух уровнях: локально в цехе, с использованием беспроводной сенсорной сети (WSN) на базе стека протоколов ZigBee от устройства сбора данных к шлюзам и от шлюзов в облако с использованием интернет-протоколов. Разработан алгоритм инициализации протоколов связи между устройством сбора данных и шлюзом, а также алгоритм выявления неисправностей в сети. Расчет фактического времени обработки станочных подсистем позволяет более эффективно планировать профилактическое обслуживание вместо того, чтобы выполнять задачи обслуживания в фиксированные интервалы без учета времени использования оборудования We carried out a review of technologies within the framework of the concept of the fourth industrial revolution; we considered examples of the implementation of new models of process control based on the industrial Internet of things. We described the technical structure of the main subsystems of the monitoring and control system to increase awareness of the actual state of production resources in particular machine tools and additive equipment in real time. The architecture of the proposed system consists of a data acquisition device (DAD) that implements fast and efficient data collection from machines and a gateway that transfers the liquid part of information to the cloud storage for further processing and analysis. We carried out the data transmission at two levels, locally in the workshop, using a wireless sensor network (WSN) based on ZigBee protocol stack from the data acquisition device to the gateways and from the gateways to the cloud using Internet protocols. An algorithm was developed for initializing communication protocols between a data acquisition device and a gateway, as well as an algorithm for detecting network malfunctions. Calculating the actual machining time of machine subsystems allows us to more efficiently scheduling preventive maintenance rather than performing maintenance tasks at fixed intervals without considering equipment usage


2021 ◽  
Vol 173 ◽  
pp. 150-159
Author(s):  
Keming Mao ◽  
Gautam Srivastava ◽  
Reza M. Parizi ◽  
Mohammad S. Khan

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document