Despliegue de una arquitectura de edge computing basada en Kubernetes aplicada a industria 4.0

Abstract

RESUMEN: El presente proyecto pretende diseñar y desplegar una arquitectura de edge computing para industria 4.0 basada en Kubernetes (K8s), el sistema de orquestación de contenedores más adoptado hoy en día por las empresas tecnológicas. Para ello, se analizarán las necesidades de los entornos de edge computing, así como las de la industria 4.0. Una vez hecho eso, se analizarán las distribuciones de K8s que mejor se adapten a esas necesidades. Se diseñará y realizará una metodología para evaluar la utilización de recursos y las prestaciones más adecuadas, seleccionando la distribución más idónea al despliegue. La solución propuesta tratará de aportar nuevos servicios de gestión de planta a las empresas que están evolucionando hacia la emergente industria 4.0. De este modo, podrán tomar decisiones de forma más rápida sobre la gestión de los dispositivos y equipos distribuidos en sus plantas de fabricación. Se validará por medio del despliegue de una Prueba de Concepto (PoC) de gemelo digital y lectura de sensores.

ABSTRACT: This project aims to design and deploy an edge computing architecture for the 4.0 industry based on Kubernetes (K8s), currently the most adopted container orchestration system in all technology companies. In order to attain that, the project will first present a study on the needs of the edge computing environment, as well as the needs of the 4.0 industry. Once those needs are defined, an analysis of the different K8s distributions that best fit those needs will be done, as well as a methodology design and implementation to evaluate the use of resources and performance of each one of them. Based on that analysis, the most suitable alternative will be selected for the final deployment. The proposed solution will bring new management services to companies that are evolving towards the emerging 4.0 industry. These new services will help them make quicker decisions about the management of the devices and equipment distributed in the manufacturing plants. This will be validated through the deployment of a Proof of Concept (PoC), based on digital twins and sensor readings.

LABURPENA: Proiektu honek 4.0 industriarako edge computing arkitektura bat diseinatzea eta zabaltzea du helburu, Kubernetes-en (K8s) oinarriturikoa, enpresa teknologikoek gehien erabiltzen duten kontainer orkestrazio-sistema baita. Horretarako, edge computing inguruneen beharrak aztertuko dira, baita 4.0 industriarenak ere. Hori egin ondoren, behar horietara hobekien egokitzen diren K8s-en banaketak aztertuko dira. Baliabideen erabilera eta prestazio egokienak ebaluatzeko metodologia bat diseinatu eta garatuko da, proiektu honen arkitekturarako banaketa egokiena aukeratuz. Zabalduko den aplikazioak plantaren kudeaketa-zerbitzu berriak ekarriko dizkie garatzen ari den 4.0 industriarantz eboluzionatzen duten enpresei. Horrela, beren fabrikazio-instalazioetan banatutako gailu eta ekipoen kudeaketari buruzko erabakiak azkarrago hartu ahal izango dituzte. Hau kontzeptu-proba (PoC) baten bidez baliozkotuko da, biki digitaletan eta sentsoreen irakurketan oinarriturikoa.