Big data reference architecture for industry 4.0: including economic and ethical Implications

Abstract

El rápido progreso de la Industria 4.0 se consigue gracias a las innovaciones en varios campos, por ejemplo, la fabricación, el big data y la inteligencia artificial. La tesis explica la necesidad de una arquitectura del Big Data para implementar la Inteligencia Artificial en la Industria 4.0 y presenta una arquitectura cognitiva para la inteligencia artificial - CAAI - como posible solución, que se adapta especialmente a los retos de las pequeñas y medianas empresas. La tesis examina las implicaciones económicas y éticas de esas tecnologías y destaca tanto los beneficios como los retos para los países, las empresas y los trabajadores individuales. El "Cuestionario de la Industria 4.0 para las PYME" se realizó para averiguar los requisitos y necesidades de las pequeñas y medianas empresas. Así, la nueva arquitectura de la CAAI presenta un modelo de diseño de software y proporciona un conjunto de bloques de construcción de código abierto para apoyar a las empresas durante la implementación. Diferentes casos de uso demuestran la aplicabilidad de la arquitectura y la siguiente evaluación verifica la funcionalidad de la misma.

The rapid progress in Industry 4.0 is achieved through innovations in several fields, e.g., manufacturing, big data, and artificial intelligence. The thesis motivates the need for a Big Data architecture to apply artificial intelligence in Industry 4.0 and presents a cognitive architecture for artificial intelligence – CAAI – as a possible solution, which is especially suited for the challenges of small and medium-sized enterprises. The work examines the economic and ethical implications of those technologies and highlights the benefits but also the challenges for countries, companies and individual workers. The "Industry 4.0 Questionnaire for SMEs" was conducted to gain insights into smaller and medium-sized companies’ requirements and needs. Thus, the new CAAI architecture presents a software design blueprint and provides a set of open-source building blocks to support companies during implementation. Different use cases demonstrate the applicability of the architecture and the following evaluation verifies the functionality of the architecture.