JARVIS Project

PORCreO

DINFO/Progetto finanziato nel quadro del

POR FESR Toscana 2014-2020

 

SINTESI

Obiettivo del progetto JARVIS (Just-in-time ARtificial Intelligence for the eValuation of Industrial Signals) è la realizzazione di un framework HW/SW, in grado di supportare l’integrazione, la conduzione e la manutenzione di sistemi industriali nell’ambito della Strategia di Industria 4.0, facilitando l’interazione tra apparati fisici con capacità di telemetria, agenti software con il ruolo di data analytics e operatori umani coinvolti nei processi di gestione e controllo.

JARVIS sfrutterà il paradigma emergente dei ChatBot, intesi come sistemi software (i.e. bot) capaci di sostenere un dialogo (i.e. chat) con autonomia e intelligenza, al fine di offrire un canale di comunicazione, anche in modalità push, tra personale umano autorizzato e macchine.

Seguendo l’intento di generalità e riuso, il framework offrirà intercambiabilità dei componenti hardware e software, che conserveranno valore anche di per sè, al di fuori della loro integrazione. Il progetto porta valore aggiunto per ognuno dei partner, che potranno sfruttare i risultati in diversi ambiti produttivi e con diversi ruoli, ma allo stesso tempo fornisce un’occasione di cross-fertilizzazione di competenze, portate da parti che operano in settori diversi (legate al software e i sistemi informativi, ai sistemi hardware per la telemetria e il controllo di apparati fisici e alla pratica della loro manutenzione, ai metodi di analisi dei dati per la diagnosi, la predizione e lo scheduling di azioni).

Partners:

  • LASCAUX S.R.L. (capofila)
  • SISMIC SISTEMI S.R.L.
  • JAEWA S.R.L.
  • BEENOMIO S.R.L.
  • UNIFI | DINFO (Artificial Intelligence Lab – Global Optimization Lab – Software Technologies Lab)

 

DESCRIZIONE

Nell’agenda di Industria 4.0, l’acquisizione, la comunicazione e l’elaborazione di osservazioni e misure costituiscono un meccanismo fondamentale per sostenere la produttività dei processi attraverso la qualificazione di sistemi e operatori coinvolti.
I paradigmi caratterizzanti, di maggiore rilievo, per questo progetto sono:

  • un sistema fisico, o un suo sottosistema, può essere associato a un digital twin, che seleziona, mantiene ed elabora osservazioni e misure derivati da flussi IoT, offrendo un’interfaccia agile verso altri sistemi e operatori;

  • l’elaborazione e l’interpretazione del contesto può essere delegata ad agenti che interagiscono con i digital twin, abilitando funzionalità di analisi dei dati, meccanismi di apprendimento automatico, raffinamento e contestualizzazione dell’informazione, diagnosi dello stato corrente e metodi predittivi a supporto della decisione degli operatori;

  • l’iniziativa nell’interazione può essere assunta da un sistema fisico verso il suo digital twin, oppure da un digital twin o da un agente verso operatori umani, realizzando una sorta di inversione di responsabilità che abilita meccanismi di azione in vari processi per la conduzione di un impianto, per il suo approvvigionamento e per la sua manutenzione just-in-time. Alla base, un ecosistema di ChatBot il cui comportamento è sostenuto da componenti di data analytics;

  • i dati e l’informazione del sistema complessivo sono gestiti in 2 livelli con diversi gradi di variabilità, volume e velocità: un batch layer che consolida dati at rest, con significato di elevata granularità riferito alla logica di dominio dell’applicazione (e.g. un trouble ticket); uno speed layer che gestisce dati e serie temporali in motion, provenienti dal livello di Internet of Things.

Il progetto JARVIS intende realizzare un framework HW/SW a supporto dell’integrazione, della conduzione e della manutenzione di sistemi industriali, caratterizzati come sistemi complessi che integrano diverse componenti hardware fisiche, con capacità di diagnostica e telemetria sui singoli componenti, e capacità di connessione e trasferimento di dati secondo schemi di Industrial Internet.

Saranno sviluppati alcuni modelli e metodi di analisi dello spazio degli stati, finalizzati alla diagnosi dello stato di un sistema (descriptive analytics), la previsione della sua evoluzione (predictive analytics) e lo scheduling di azioni (prescriptive analytics). Inoltre saranno adottate tecniche di apprendimento automatico capaci di generare ingressi e parametri di operazione dei modelli a partire da dati di runtime sulla base di apprendimento dalla statistica storica ed alcuni metodi di ottimizzazione capaci di assumere decisioni sulla base di diagnosi e previsioni.

Sostanzialmente, JARVIS si propone di progettare:

  • una scheda HW applicabile come IoT gateway e come controllore di apparati fisici per la realizzazione di sistemi destinati ad operare in outdoor e in ambienti industriali;

  • un’architettura SW eseguibile per l’integrazione dei componenti;

  • un sistema di ChatBot capaci di operare come mediatori nella collaborazione tra operatori, utenti, sistemi e agenti di data analytics;

  • un framework per la creazione e interconnessione di componenti SW che implementano il ruolo di digital twin;

  • un insieme di componenti di data analytics che integrano metodi di diagnosi e previsione basati su modelli di comportamento, su tecniche di ottimizzazione e su algoritmi di apprendimento automatico.

Al tempo stesso, per concretizzare gli obiettivi, il progetto realizzerà un prototipo a partire dalla linea di prodotti sviluppati dal partner SISMIC SISTEMI S.R.L. per il controllo della velocità e l’accesso a Zone a Traffico Limitato (ZTL), integrando le competenze e l’esperienza della capofila LASCAUX S.R.L., anche relativamente a soluzioni per il Customer Care (e.g. AskMe Suite), per l’efficienza operativa e per l’efficacia delle azioni, secondo una visione integrata di tutti i processi aziendali.

 


 

DINFO/Project co-financed under

Tuscany POR FESR 2014-2020

 

SUMMARY

The objective of the JARVIS project (Just-in-time ARtificial Intelligence for the eValuation of Industrial Signals) is to realize an HW/SW framework, able to support the integration, conduction and maintenance of industrial systems within the Industry 4.0 Strategy, facilitating the interaction between physical devices with telemetry capabilities, software agents with the role of data analytics and human operators involved in the management and control processes.

JARVIS will exploit the emerging paradigm of ChatBot, intended as software systems (i.e. bots) capable of sustaining a dialog (i.e. chat) with autonomy and intelligence, in order to offer a communication channel, even in push mode, between authorized human personnel and machines.

Following the intent of generality and reuse, the framework will offer interchangeability of hardware and software components, which will preserve value, also outside their integration. The project brings added value for each partner, which will be able to exploit the results in different production fields and with different roles, but at the same time it provides an opportunity for cross-fertilization of skills, carried by members that operate in different areas (i.e. software and information systems, hardware systems for telemetry, control and maintenance of physical devices, methods of data analysis for diagnosis, prediction and scheduling of actions).

Partners:

  • LASCAUX S.R.L. (project leader)
  • SISMIC SISTEMI S.R.L.
  • JAEWA S.R.L.
  • BEENOMIO S.R.L.
  • UNIFI | DINFO (Artificial Intelligence Lab – Global Optimization Lab – Software Technologies Lab)

 

DESCRIPTION

In the Industry 4.0 agenda, acquisition, communication and processing of observations and measures constitute a fundamental mechanism to support process productivity through the qualification of the involved systems and operators.
The most relevant characterizing paradigms for this project are:

  • a physical system, or its subsystem, can be associated with a digital twin, which selects, maintains and processes observations and measurements derived from IoT flows, offering an agile interface to other systems and operators;

  • processing and context interpretation can be delegated to agents that interact with digital twins, enabling data analysis functions, machine learning mechanisms, refinement and contextualization of information, diagnosis of the current status and predictive methods to support the operators decisions;

  • in interaction, the initiative can be taken by a physical system towards its digital twin, or by a digital twin or an agent to human operators, realizing a sort of inversion of responsibility that enables actions in various processes of management, procurement or just-in-time maintenance of an industrial plant. At the base, an ecosystem of ChatBots, whose behaviour is supported by data analytics components;

  • data and information of the overall system are managed in 2 levels with different degrees of variability, volume and speed: a batch layer that consolidates data at rest, meaning high granularity related to the domain logic of the application (e.g. a trouble ticket) and a speed layer that manages motion data and time series from the Internet of Things level.

The JARVIS project aims to realize an HW/SW framework to support the integration, conduction and maintenance of industrial systems, characterized as complex systems that integrate different physical hardware components, with diagnostic and telemetry capabilities on the individual components, and according to Industrial Internet schemes, with connection and data transfer capabilities.

Some models and state space analysis methods will be developed, in order to perform diagnosis about the status of a system (descriptive analytics), prediction of its evolution (predictive analytics) and scheduling of actions (prescriptive analytics). Furthermore, the project will adopt machine learning techniques, capable of generating inputs and operating parameters of the models based on runtime data on the basis of learning from historical statistics, and some optimization methods, capable of making decisions based on diagnosis and forecasts.

Substantially, JARVIS aims to design:

  • an HW card applicable as IoT gateway and as a controller of physical devices for the realization of systems designed to operate in outdoor and industrial environments;

  • an executable SW architecture for components integration;

  • a system of ChatBots able to operate as mediators in the collaboration between operators, users, systems and data analytics agents;

  • a framework for creating and interconnecting SW components that implement the role of digital twin;

  • a set of data analytics components that integrate diagnosis and forecasting methods based on behavioural models, optimization techniques and machine learning algorithms.

At the same time, to concretize the objectives, the project will create a prototype, starting from the line of products developed by SISMIC SISTEMI S.R.L., to perform speed control and regulate access to Limited Traffic Zones (ZTL); integrating the skills and experience of the project leader LASCAUX S.R.L., also in relation to Customer Care solutions (e.g. AskMe Suite), for operational efficiency and effectiveness of actions, according to an integrated view of all business processes.