Ενσωμάτωση καινοτομικών ψηφιακών υπηρεσιών σε βιομηχανικά προϊόντα

Abstract

Modern manufacturing business are moving away from producing mainly physical products and start enriching them with relevant value-added services. This can lead to the creation of unified “Product-Service Systems” (PSS), which can replace purely physical offerings in consumer and industrial markets. The integration of services in modern industrial products is supported by Information and Communication Technology (ICT). ICT, and software applications in particular, enable the provision of advanced services by offering the necessary communication channels, automation, business logic and data processing, storage and transmission capabilities. Nevertheless, there are no satisfactory methodologies and tools for the development of software for the particular circumstances of a Product – Service System. Nearly all PSS development methodologies in the current literature focus on strategic or operational aspects of the PSS, while mostly ignoring the development of the necessary software for the integration and implementation of digital services. Based on an analysis of the current literature, a series of general requirements for appropriate methods and tools are defined: support for multiple types of software applications, support for model-driven development, provision of an Integrated Development Environment, interoperability with the service provision ICT infrastructure and support for Service – Oriented Architectures and Business Process Management technologies. In order to satisfy these requirements, and based on the MDSEA (Model-Driven Service Engineering Architecture) framework, a suitable software development methodology is proposed. The methodology supports modelling and development using both “structural” and “behavioural” perspectives of the service system. The methodology can drive the development of standalone software, web services, service compositions and executable business processes. Additionally, the architecture of a suitable Integrated Development Environment is described. The development environment is interoperable with external service system modelling and engineering tools, as well as with the service provision ICT system. In order to evaluate the methodology and the proposed tool, a prototype Development Platform was developed in the framework of a larger research project. The methodology and tools were applied in three industrial pilots involving the integration of digital services in industrial products and the development of Product – Service Systems. The evaluation demonstrated improved communication and collaboration between participants in the software engineering process.

Οι σύγχρονες βιομηχανικές επιχειρήσεις απομακρύνονται από το μοντέλο του αποκλειστικού παραγωγού υλικών προϊόντων, και προχωρούν στον σταδιακό εμπλουτισμό των φυσικών προϊόντων με συναφείς υπηρεσίες. Ο εμπλουτισμός αυτός φτάνει μέχρι τη δημιουργία ενιαίων «Συστημάτων Προϊόντος – Υπηρεσίας» (ΣΠΥ), τα οποία αντικαθιστούν τα αποκλειστικώς φυσικά προϊόντα στις καταναλωτικές και τις βιομηχανικές αγορές. Η ενσωμάτωση υπηρεσιών στα σύγχρονα βιομηχανικά προϊόντα υποστηρίζεται από Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνιών. Οι ΤΠΕ, επιτρέπουν την παροχή προηγμένων υπηρεσιών, αφού παρέχουν τα απαραίτητα κανάλια επικοινωνίας, αυτοματισμούς, υλοποιούν την απαραίτητη επιχειρησιακή λογική και παρέχουν δυνατότητες επεξεργασίας αποθήκευσης και μετάδοσης δεδομένων. Παρόλα αυτά, δεν υπάρχουν επαρκείς μεθοδολογίες και εργαλεία που να υποστηρίζουν την ανάπτυξη λογισμικού για τις ιδιαίτερες συνθήκες των ΣΠΥ. Σχεδόν όλες οι μεθοδολογίες ανάπτυξης ΣΠΥ στην υφιστάμενη βιβλιογραφία εστιάζουν σε στρατηγικές ή επιχειρησιακές πλευρές του ΣΠΥ και δεν υποστηρίζουν ικανοποιητικά την ανάπτυξη λογισμικού για την ενσωμάτωση ψηφιακών υπηρεσιών. Με βάση την ανάλυση της τρέχουσας βιβλιογραφίας, ορίζεται ένα σύνολο από απαιτήσεις για κατάλληλες μεθοδολογίες και εργαλεία: υποστήριξη πολλών τύπων εφαρμογών, υποστήριξη ανάπτυξης με μοντέλα, παροχή Ολοκληρωμένου Περιβάλλοντος Ανάπτυξης, διασύνδεση με την πλατφόρμα εκτέλεσης των διαδικασιών και υποστήριξη υπηρεσιοστραφών αρχιτεκτονικών (Service – Oriented Architectures) και μεθόδων διαχείρισης επιχειρησιακών διαδικασιών (Business Process Management). Για την ικανοποίηση των παραπάνω απαιτήσεων, και με βάση τη μεθοδολογία ανάπτυξης υπηρεσιών MDSEA (Model-Driven Service Engineering Architecture) προτείνεται μία κατάλληλη μεθοδολογία ανάπτυξης λογισμικού με μοντέλα. Η μεθοδολογία υποστηρίζει παράλληλα «δομικές» και «συμπεριφορικές» αναπαραστάσεις των υπηρεσιών και μπορεί να οδηγήσει τη δημιουργία λογισμικού, υπηρεσιών web, συνθέσεων υπηρεσιών και εκτελέσιμων επιχειρησιακών διαδικασιών. Μαζί με τη μεθοδολογία περιγράφεται η αρχιτεκτονική ενός Ολοκληρωμένου Περιβάλλοντος Ανάπτυξης το οποίο θα την υποστηρίζει. Το περιβάλλον ανάπτυξης θα διασυνδέεται με τα εργαλεία σχεδιασμού του συστήματος υπηρεσιών και την πλατφόρμα παροχής υπηρεσιών στην οποία θα εκτελείται το παραγόμενο λογισμικό. Με σκοπό την αξιολόγηση της μεθοδολογίας και του προτεινόμενου εργαλείου, αναπτύχθηκε πρωτότυπη Πλατφόρμα Ανάπτυξης στα πλαίσια ευρύτερου ερευνητικού έργου. Η αξιολόγηση έγινε σε τρεις πιλοτικές εφαρμογές ενσωμάτωσης ψηφιακών υπηρεσιών σε βιομηχανικά προϊόντα, και διαπιστώθηκε η βελτιωμένη επικοινωνία και συνεργασία μεταξύ των εμπλεκόμενων στη διαδικασία ανάπτυξης λογισμικού.