Industrial Product-Service Systems (IPSS) denote a service-oriented (SO) way of providing access to CPS capabilities. The design of such systems bears high risk due to uncertainty in requirements related to service function and behavior, operation environments, and evolving customer needs. Such risks and uncertainties are well known in the IT sector, where DevOps principles ensure continuous system improvement through reliable and frequent delivery processes. A modular and SO system architecture complements these processes to facilitate IT system adaptation and evolution. This work proposes a method to use and extend the Digital Twins (DTs) of IPSS assets for enabling the continuous optimization of CPS service delivery and the latter's adaptation to changing needs and environments. This reduces uncertainty during design and operations by assuring IPSS integrity and availability, especially for design and service adaptations at CPS runtime. The method builds on transferring IT DevOps principles to DT-enabled CPS IPSS. The chosen design approach integrates, reuses, and aligns the DT processing and communication resources with DevOps requirements derived from literature. We use these requirements to propose a DT-enabled self-adaptive CPS model, which guides the realization of DT-enabled DevOps in CPS IPSS. We further propose detailed design models for operation-critical DTs that integrate CPS closed-loop control and architecture-based CPS adaptation. This integrated approach enables the implementation of A/B testing as a use case and central concept to enable CPS IPSS service adaptation and reconfiguration. The self-adaptive CPS model and DT design concept have been validated in an evaluation environment for operation-critical CPS IPSS. The demonstrator achieved sub-millisecond cycle times during service A/B testing at runtime without causing CPS operation interferences and downtime.


翻译:这种风险和不确定性在信息技术部门是众所周知的,在信息技术部门,DevOps原则确保通过可靠和频繁的交付流程持续改进系统。模块化和SO系统架构补充了这些流程,以便利信息技术系统的适应和演变。这项工作提出了一种方法,用于使用和扩展IPSS资产的数字双胞胎(DTs),以便持续优化CPS服务的提供和后者的适应不断变化的需要和环境。这通过确保IPSS的完整性和可用性,特别是在CPS运行时的设计和服务适应性方面,降低了设计和操作中的不确定性。这种方法的基础是将IT Develops原则转换到具有DT功能的CPS IPS IPSS IPS IPS。选择的设计方法将基于文献的DTS 模式下级处理和通信资源整合、再利用和调整基于DevOps的要求。我们利用这些要求,为CDS 自我适应性化的交付服务交付性化的CPS 运行前的C-DS 运行后期系统运行和升级的C-DSDS 运行中,我们提出在IPS-DS 常规测试过程中实现时间化的C-C-DDSDSDServeal 操作,在运行过程中指导实现时间化的运行中实现时间过渡的运行。

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