面向 CPS 的基于数字孪生赋能 DevOps 的运行时体系结构级服务适配与验证
摘要
工业产品服务系统（IPSS）指代一种面向服务（SO）的提供 CPS 能力访问的方式。此类系统的设计风险较高，因为与服务功能和行为、运行环境以及不断演化的客户需求相关的需求存在不确定性。此类风险与不确定性在 IT 领域广为人知，其中 DevOps 原则通过可靠且频繁的交付流程确保系统的持续改进。模块化且面向服务的系统架构补充了这些流程，以促进 IT 系统的适配与演化。本工作提出一种方法，利用并扩展 IPSS 资产的数字孪生（DT）以实现 CPS 服务交付的持续优化及其对变化需求与环境的适配。这通过在设计与运行期间保障 IPSS 的完整性与可用性，降低了设计与运行的不确定性，尤其针对 CPS 运行时的设计与服务适配。该方法基于将 IT DevOps 原则迁移至数字孪生赋能的 CPS IPSS。所选取的设计方法将 DT 处理与通信资源与文献中衍生的 DevOps 需求进行集成、复用与对齐。我们利用这些需求提出一种数字孪生赋能的自适应 CPS 模型，以指导 CPS IPSS 中数字孪生赋能 DevOps 的实现。我们进一步提出了运行关键型 DT 的详细设计模型，其集成了 CPS 闭环控制与基于体系结构的 CPS 适配。该集成方法实现了以 A/B 测试作为用例与核心概念，以支持 CPS IPSS 服务适配与重配置。该自适应 CPS 模型与 DT 设计概念已在一个运行关键型 CPS IPSS 的评估环境中得到验证。该演示器在运行时服务 A/B 测试中实现了亚毫秒级周期时间，且未引起 CPS 运行干扰与停机。
引用
@article{arxiv.2204.02022,
title = {Towards Digital Twin-enabled DevOps for CPS providing Architecture-Based Service Adaptation & Verification at Runtime},
author = {Jürgen Dobaj and Andreas Riel and Thomas Krug and Matthias Seidl and Georg Macher and Markus Egretzberger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.02022},
year = {2022}
}
备注
Final published version appearing in 17th Symposium on Software Engineering for Adaptive and Self-Managing Systems (SEAMS 2022)