모든 요건을 갖춘 세부 설명서와는 반대로, 기능적인 설계는 Part II의 해당 섹션에 표시된 대로 민첩한 개발 방식에 적합한 가벼운 분석에 초점을 맞추었다. 특히, 시스템의 사용자를 위한 UI 모형 제작에 집중적으로 초점을 맞추었다.

이 단계에서 생성된 초기 UI 모형은 다음 그림에서 볼 수 있다. 이 팀은 세 가지 주요 화면에 초점을 맞추고 특정 메뉴에 보다 복잡한 설정을 넣기로 결정했다 (UI 모형의 오른쪽 상단 모서리에 표시).

다음 그림과 같이 첫 번째 화면은, 다른 작업 현장 내의 자산을 보여준다 (예를 들어, 자산 추적). 일반적으로 공장은 다른 홀 또는 영역으로 분할되며 이는 쉽게 선택될 수 있다. 오른쪽에 보여지는 지도는 스크롤 및 줌 조작이 가능하다. 비활성화된 너트 러너가 빨간색으로 표시되는 반면 현재 활성화된 너트 러너는 녹색으로 표시된다. 사용자는 더 많은 정보를 얻기 위해 특정 너트 러너 위치를 클릭할 수 있다. 그들이 이 정보에서 링크를 클릭할 경우, 자산 관리 내 도구에 특화된 화면으로 연결된다.

                         Mock-up for map overview
                         

도구에 특화된 화면은 자산에 의해 송신된 데이터를 보여준다. 사용자는 자산을 선택하고 다음 그림과 같이 시간으로 분류된 가능한 데이터 전송을 볼 수 있다. 상세보기는 오른쪽에 도시되어있다. NEXO 너트 러너의 경우, 시간 및 위치 정보뿐만 아니라 체결 실행 데이터 (체결 곡선), 사용된 프로그램, 상태의 시각화를 포함한다.

Mock-up for tool-specific view

논의된 마지막 UI 모형 화면은 KPI 계기판에 초점을 맞춘다. 흥미롭게도, 팀은 핵심 KPI에 대해 처음에는 확신할 수 없었다. Tech Mahindra의 전문가들이 60개 이상의 서로 다른 제조 관련 고급 KPI를 논의한 반면, 다른 파트너들은 테스트베드 구현이 Track & Trace 시나리오의 핵심 아이디어에 초점을 맞추고 너무 산업에 특화되면 안되므로 가장 중요한 것 10개 미만으로 줄이길 원했다. 이 논의는 나중으로 미뤄졌으며, 선택된 민첩한 구현 방식 때문에 쉬워졌다.

Mock-up for dashboard

아래 그림과 같이 팀은 높은 수준의 영역 모델을 만들었다. 명확성을 위해, 우리는 대부분의 상세한 속성을 생략했다. 이 모델은 모든 노드가 포함되는 하나의 루트 노드 (고정관념 “root_instance”)를 요구하는 정형화된 방식을 따른다. Track & Trace 솔루션은 테스트베드의 경우처럼 다른 당사자들에 의해 운영되어야 하기 때문에, 사업자가 정의된다. 각 경우는 자산, 지도, 지오 펜스, 세 가지 핵심 요소로 구성된다.

자산은 관리된 도구를 나타낸다. 현재 단계에서, 초점은 전원 도구에 맞춰진다 (계승으로 표시). 각각의 전원 도구는 앞서 논의 된 바와 같이, 배터리 상태 및 동작 상태뿐만 아니라 MAC 및 IP 주소를 제공해야 한다. 영역 모델은 다시 계승에 의해 그려진 서로 다른 전원 도구에 대한 지원 가능성을 강조한다. 너트 러너 전원 도구는 Rexroth (단순화된 보기)의 정의에 따라, 첨부된 하위 모델을 지닌다. 기본적으로, 각 너트 러너는 특정 프로그램과 연관된 각각의 체결뿐만 아니라 일련의 체결 프로그램 (실행)을 갖는다. 체결 프로그램은 몇몇의 체결 단계로 구성되며, 이는 상이한 목표 각도, 토크 등을 정의한다. 개개의 체결은 여러 체결 곡선들로 구성되며, 각각의 곡선은 체결 단계의 구체적인 실행을 나타낸다.

각 자산은 하나 이상의 지정된 지오 펜스가 있다. 지오 펜스는 도구가 작동하도록 허용되는 포괄적 또는 배타적 영역을 설명하는 지리적 다각형이다. 시각화를 가능하게 하기위해, 지도는 지오 펜스 위치에 대한 시각적 표현을 제공하는 데 사용된다. 한 가지 예는 공장 내 다른 작업 현장의 지도가 될 수 있다.

Track & Trace 테스트베드에 대한 초기 자산 통합 아케텍쳐(AIA)는 아래 그림에 그려져 있다.

기본적으로, Bosch Rexroth 너트 러너는 이미 장치와의 자산 상 비즈니스 로직 수준에 필요한 모든 기능을 제공하고 있다. 또한, 통합된 FTP 고객과 웹 서버는 이를 AIA 내 게이트웨이 영역에 배치한다. 너트 러너는 Cisco 3700 접근 지점과 이러한 접근 지점의 관리를 중앙화하는 라우터와 함께 무선 802.11a/b/g를 통해 통신한다.

와이파이 라우터는 이동성 서비스 엔진 (MSE)으로 Cisco Prime Server에의 관리된 접근 지점과 연결된 모든 장치로부터 무선 가시성 메타 데이터를 전달한다. 모든 와이파이 장치가 여러 영역이 중복되는 접근 지점의 범위 내에서 항상 눈에 보이도록, 접근 지점의 물리적 위치는 설정된다. 여러 접근 지점에 의해 수신된 하나의 장치에 대한 다른 신호 강도에 기초하여, MSE는 수신된 메타 데이터를 이용하여 무선 인터넷 커버리지 영역 내의 각 특정 디바이스의 위치를 삼각 측량할 수 있다.

너트 러너의 비 메타 데이터 통신 (예를 들어, TCP / IP 트래픽)은 Bosch M2M 미들웨어로 전달되며, 이는 논리적인 관점에서 너트 러너를 관리한다. M2M 백엔드 허브는 너트 러너의 능력을 나타내는 추상적 정보 모델을 제공한다. 정보 모델은 다른 유형의 너트 러너를 나타내는 특정 드라이버에 접속된다. Bosch M2M 중앙 저장소는 정보 모델뿐만 아니라 에이전트 허브에 접속된 모든 장치를 관리하고, Track & Trace 작동에 REST 전체 인터페이스를 제공한다.

                              AIA for Track & Trace
                              

AIA로 영역 모델을 매핑하는 것은 중요하다. 이는 데이터가 어떻게 시스템에 분포되는지를 보여주기 때문이다. 아래 그림은 이 매핑이 어떻게 Track & Trace에 대해 수행되었는지를 보여준다. 다음은 관찰될 수 있다.

1. 모든 자산 관련 데이터는 백엔드의 중앙 자산 저장소 구성 요소에 의해 관리된다.
2. 자산 세부사항 (체결 곡선 등)은 백엔드와 자체 자산 사이에 분포된다. 자산이 자체 데이터만을 제한된 시간 동안 저장하는 반면, 백엔드는 오래 동안 모든 자산에 대한 데이터를 저장한다.
3. 위치 정보 데이터는 백엔드의 Cisco 구성 요소에 의해 관리된다.

개방형 인터페이스의 집합의 정의는 Track & Trace 테스트베드의 주요 산출물 중 하나이다. 목표는 모듈 형 아키텍처를 가지는 것이며, 이는 다른 산업 전원 도구뿐만 아니라 다른 실내 현지화 기술과의 통합을 허용한다.

이러한 목표를 달성하기 위해, 인터페이스는 세개의 주요 영역으로 분류된다.

• 영역 모델의 자산, 지도 및 지오 펜스에 도입된 자산 위치, 지오 펜스 정의, 지오 펜스 위반 사건 등의 자산 특화 데이터와 기능
• 영역 모델의 전원 도구 독립체로 나타나는 도구 상태, 배터리 부하, 배터리 수명, 긴급 정지 등 휴대용 전원 도구에 특화된 데이터와 기능
• 그리고 마지막으로, 너트 러너, 리베팅 도구, 측정 도구 등 도구 영역 특화 데이터 및 인터페이스

다음 그림은 이러한 세가지 인터페이스 집합의 계층화에 대한 개요를 제공한다.

Part II의 Roman Wambacher와의 인터뷰에서 설명하고 있는 바와 같이, 매우 이질적인 자산 및 장치에 대한 대량의 복잡한 인터페이스를 관리하는 것은 IoT 프로젝트의 가장 큰 과제 중 하나이다. Track & Trace에서, 우리는 드릴링, 체결 및 리베팅 도구와 같은 다른 공급 업체로부터의 다른 도구의 통합을 보고 있다. 각 도구 인터페이스는 수백개의 서로 다른 특성과 기능으로 매우 복잡해질 수 있다. 또한, 인터페이스는 시간이 지남에 따라 진화할 것으로 예상되며, 이는 우리가 인터페이스의 여러 버전을 다루어야 한다는 것을 의미한다. Track & Trace 테스트베드에서의 이 문제를 해결하기 위해, 우리는 도구 인터페이스를 정의하기 위한 공통의 언어를 표준화하기로 결정했다. 이 언어들은 Vorto Open Source 표준을 기반으로 하며, 이는 IoT 스택의 일부로서 Eclipse Foundation에 의해 관리된다 (https://projects.eclipse.org/proposals/vorto에서 자세한 내용 참조). Vorto는 IoT 자산 및 장치의 복잡한 계층 구조에 대한 인터페이스의 정의를 지원하는 표준이다. 기술적으로 Vorto은 IoT 인터페이스 정의 언어 (IDL)로서 사용될 수 있는 DSL을 정의한다. Vorto는 MQTT 같은 상이한 통신 프로토콜을 지원하기 위한 코드 생성기뿐만 아니라 자산 및 장치 인터페이스를 관리하기 위한 저장소 등 유용한 도구의 집합이 따른다.

Track & Trace 테스트베드의 한 주요 제품은 솔루션에 통합될 수 있는 다른 도구를 위한 인터페이스 저장소이다. 이는 도구 공급 업체들이 개별 도구에 대한 이러한 인터페이스의 구현을 제공할 수 있게 한다. 또는 양자 택일로, 제조 업체는 서로 다른 공급 업체로부터의 도구를 그들 스스로 통합하는 메커니즘을 사용할 수 있다. Track & Trace을 위한 개방형 표준의 집합을 제공하는 것이 중요하기 때문에, 프로젝트는 도구 인터페이스의 표준화 측면에서 Object Management Group (OMG)와 함께, 관련 오픈 소스 관리 측면에서 Eclipse Foundation과 함께 일할 계획이다.

Interface definitions for Track & Trace tools