Digital Twins for Anomaly Detection in the Industrial Internet of Things: Conceptual Architecture and Proof-of-Concept

概念证明 计算机科学 控制重构 异常检测 建筑 相关性(法律) 互联网 信息物理系统 分布式计算 人工智能 嵌入式系统 万维网 操作系统 艺术 政治学 法学 视觉艺术
作者
Alessandra De Benedictis,Francesco Flammini,Nicola Mazzocca,Alessandra Somma,Francesco Vitale
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Informatics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:19 (12): 11553-11563 被引量:11
标识
DOI:10.1109/tii.2023.3246983
摘要

Modern cyber-physical systems based on the Industrial Internet of Things (IIoT) can be highly distributed and heterogeneous, and that increases the risk of failures due to misbehavior of interconnected components, or other interaction anomalies. In this paper, we introduce a conceptual architecture for IIoT anomaly detection based on the paradigms of Digital Twins (DT) and Autonomic Computing (AC), and we test it through a proof-of-concept of industrial relevance. The architecture is derived from the current state-of-the-art in DT research and leverages on the MAPE-K feedback loop of AC in order to monitor, analyze, plan, and execute appropriate reconfiguration or mitigation strategies based on the detected deviation from prescriptive behavior stored as shared knowledge. We demonstrate the approach and discuss results by using a reference operational scenario of adequate complexity and criticality within the European Railway Traffic Management System.

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