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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2017.tde-12122016-092456
Document
Author
Full name
Robson Marinho da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2016
Supervisor
Committee
Miyagi, Paulo Eigi (President)
Morandin Junior, Orides
Pereira, Carlos Eduardo
Rosário, João Mauricio
Santos Filho, Diolino José dos
Title in Portuguese
Controle de sistemas reconfiguráveis de manufatura.
Keywords in Portuguese
Arquitetura orientada a serviços
Holon
Reconfiguração de sistema
Rede de Petri
Sistemas de controle
Sistemas de manufaturas
Sistemas multiagentes
Abstract in Portuguese
A capacidade de reconfiguração de sistemas de manufatura tem sido procurada pelas empresas para assegurar características de agilidade, eficiência e exibilidade para atender as mudanças de tipo/quantidade de produtos, processos, recursos e, além disso, para assegurar a devida reação à ocorrência de falhas. Por outro lado, a Indústria 4.0" impõe novos desafios para os sistemas de controle, tais como a integração de tecnologias de interação entre homem e máquina em cadeias de valor compondo uma rede de plantas industriais geograficamente dispersas. O controle de sistemas reconfiguráveis de manufatura deve considerar: (i) funcionalidades de sistemas distribuídos e dispersos, tais como agilidade de resposta às mudanças, autonomia e colaboração entre os componentes para alcançar os objetivos do sistema de forma conjunta; (ii) interfaces para sua interoperabilidade e portabilidade; (iii) modularização para facilitar a manutenção, expansão e atualização do sistema, evitando a sobreposição de escopos; e (iv) mecanismos de controle para supervisionar as ações e interações dos componentes, o diagnóstico e a tomada de decisão. O pleno atendimento a estes requisitos não é trivial e formalismos para o desenvolvimento de soluções devem ser adotados. Uma solução é combinar técnicas voltadas para sistema multiagente e holon com arquitetura orientada a serviço através de uma adequada técnica de modelagem usando extensões de rede de Petri: Production Flow Schema e Input Output Place Transition. Portanto, este trabalho prop~oe uma arquitetura de controle e o método de modelagem de seus componentes para sistemas reconfiguráveis de manufatura combinando estas técnicas e considerando os aspectos de personalização, convertibilidade, escalabilidade, modularidade, integrabilidade, diagnosticabilidade, interoperabilidade e colaboração entre os componentes do sistema de controle, inclusive do homem. Um exemplo de aplicação é apresentado para demonstrar a viabilidade da proposta e comprovar os resultados alcançados.
Title in English
Control of reconfigurable manufacturing systems.
Keywords in English
Holon
Manufacturing system
Petri net
Service-oriented architecture, Multi-agent system
System reconfiguration
Abstract in English
The reconfiguration ability of the manufacturing systems has been approached by companies to ensure agility, efficiency and exibility characteristics to address the changes of type/quantity of products, processes and resources and, furthermore, to ensure proper reaction to the fault occurrence. On the other hand, the"Industry 4.0" imposes new challenges for control systems, such as interaction between man and machine into value chains composing a network of geographically dispersed industrial plants. The control of reconfigurable manufacturing systems should consider: (i) functionalities requirements of distributed and disperse systems, such as responsiveness to changes, autonomy and collaboration among components to achieve the global system aim; (ii) interfaces for interoperability and portability; (iii) modularity to facilitate maintenance, expansion and upgrade of the system, avoiding the overlapping of scopes; and (iv) control mechanisms to supervise the actions and interactions among components, diagnosis and decision making. The compliance with these requirements is not trivial and formalisms to develop solutions must be adopted. A solution is combining techniques based on holonic and multi-agent system with service-oriented architecture through appropriate modeling using Petri net extensions: Production Flow Schema and Input Output Place Transition. Therefore, this paper proposes control architecture and a method to model components for reconfigurable manufacturing systems, combining these techniques and considering aspects of customization, convertibility, scalability, modularity, integrability, diagnosability, interoperability and collaboration among control system components, including humans. An application example is presented to demonstrate the feasibility of the proposal and verify the results.
 
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Publishing Date
2017-01-30
 
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