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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL - ESCOLA DE ENGENHARIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

Orientação Prof. Dr. Ing. Carlos Eduardo Pereira

DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO DA MANUFATURA USANDO ARQUITETURAS ORIENTADAS A SERVIÇO

E SISTEMAS MULTI-AGENTES

Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Elétrica.

JOÃO ALVAREZ PEIXOTO

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Dissertação Mestrado – Orientação Prof. Dr. Ing. Carlos Eduardo Pereira João Alvarez Peixoto

MOTIVAÇÃO

Arquitetura Orientada a Serviços Sistemas Multi-Agentes Sistemas interoperáveis, Suportam sistemas autônomos Autosuficiência Funcionamento independente Flexibilidade

Tecnologia de software Capaz de modelar e implementar: Comportamentos individuais Comportamentos sociais

Utilizados no nosso dia-a-dia. Sistemas telefonia, computadores, sistemas de

comunicação,...

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MOTIVAÇÃO

Modernos sistemas de automação são implementados usando sistemas embarcados distribuídos

A complexidade representa um desafio para seus desenvolvedores; Técnicas tradicionais de desenvolvimento, como uso de CLPs e linguagens de relés parecem estar chegando ao limite......

3



MOTIVAÇÃO

Mas a INDÚSTRIA vê esta tecnologia como algo duvidoso.

4



MOTIVAÇÃO

Há diversas pesquisas que abordam a possibilidade de utilização de arquitetura orientada a serviços e sistemas multi-agentes

em sistemas de manufatura.

Mas poucas idéias acadêmicas são validadas experimentalmente.

Poucos resultados são comparados com outros sistemas utilizados na indústria.

5



MOTIVAÇÃO

Visões de uma sistema de manufatura.

6



OBJETIVOS

1. Analise do estado da arte sobre pesquisas que propõem o uso de MAS e SOA em manufatura;

2. Proposta de abordagem que combine MAS e SOA;

3. Implementação e validação da proposta em um sistema flexível de manufatura;

4. Comparação do desempenho da proposta comparada com métodos "tradicionais“.

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ORGANIZAÇÃO DA APRESENTAÇÃO

1. INTRODUÇÃO 2. GERENCIAMENTO DE SISTEMAS DE MANUFATURA 3. TECNOLOGIAS DE SUPORTE A SISTEMAS DE MANUFATURA 4. TRABALHOS RELACIONADOS 5. PROPOSTA DO TRABALHO 6. IMPLEMENTAÇÃO 7. RESULTADOS E ANÁLISES 8. CONCLUSÕES 9. TRABALHOS FUTUROS 10. ARTIGOS SUBMETIDOS 11. REFERÊNCIAS 12. QUESTIONAMENTOS 13. MENSAGEM FINAL

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Dissertação Mestrado – Orientação Prof. Dr. Carlos Eduardo Pereira João Alvarez Peixoto

1. INTRODUÇÃO

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1. INTRODUÇÃO Evolução dos requisitos da indústria da manufatura

A indústria de manufatura tem se deparado com uma necessidade de mercado que remete ao consumo de produtos altamente personalizados. (LOBOV et al., 2008),

Requisitos de qualidade e funcionalidade deixaram de ser os únicos atributos em um produto.

(JAMES; SMIT, 2005)

A necessidade de minimização do tempo de inatividade de um sistema de manufatura é outro fator considerável.

Necessidade de novos sistemas para realizar o controle da distribuição de produção, através da integração de sistemas de informação e recursos de auto-organização, adaptando-se rapidamente às mudanças no ambiente

(LEITÃO; RESTIVO, 2001).

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1. INTRODUÇÃO Novos paradigmas para sistemas de manufatura

Lean Manufacturing (SHINGO, 1996) Just in Time (JÓZEFOWSKA, 2007) Agile Manufacturing (QUINN, 1997) Manufatura Integrada por Computador – CIM (FLEISCHHAUER, 1996) Sistemas Flexíveis de Manufatura - FMS (KUSIAK, 1986)

Sistemas de produção que já se preocupavam com Agilidade e Diversidade

Há necessidade de desenvolver um novo produto

mais rapidamente, sem ter que parar a produção

do produto atual.

Há Necessidade de

Diversidade

Tentam atender...

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1. INTRODUÇÃO Novos paradigmas para sistemas de manufatura

Sistemas Evolutivos de Manufatura - EAS Sistemas Reconfiguráveis de Manufatura – RMS Arquiteturas Orientadas a Serviço – SOA Sistemas Multi-Agentes – MAS

Novos paradigmas para implementar sistemas de produção.

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2. GERENCIAMENTO DE SISTEMAS DE MANUFATURA

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CONTROLE CENTRALIZADO DOS PROCESSOS Manufatura Integrada por Computador – CIM Sistemas Flexíveis de Manufatura – FMS Sistema de Manufatura Biônica – BMS Sistema de Manufatura Holônica – HMS Sistemas de Montagem Evolutivos - EAS Sistemas Reconfiguráveis de Manufatura – RMS

Todos dispositivos de entrada e saída são ligados num único gerenciador central do

processo.

(GEORGINI, 2000) (COLOMBO et al., 2008) 14




(LEITÃO et al., 2001) (FLEISCHHAUER, 1996)

CIM é composto: • Planejamento e Controle da Produção (PCP) • Engenharia Assistida por Computador (CAE) • Projeto Assistido por Computador (CAD) • Planejamento do Processo Assistido por Computador (CAPP) • Produção Assistida por Computador (CAM) • Qualidade Assistida por Computador (CAQ).

(BUSSMANN, 1998) 15

Controle Centralizado dos Processos MANUFATURA INTEGRADA POR COMPUTADOR – CIM Sistemas Flexíveis de Manufatura – FMS Sistema de Manufatura Biônica – BMS Sistema de Manufatura Holônica – HMS Sistemas de Montagem Evolutivos - EAS Sistemas Reconfiguráveis de Manufatura – RMS




• Apresentam a possibilidade de um equipamento realizar mais de uma tarefa;

• A capacidade de ser flexível se destina a grandes quantidades de troca de produção, o que implicará em baixo volume de produção por lote.

(CAVALCANTE; PEREIRA; BARATA, 2010) (FESTO, 2011). (BARROS, 2006) 16

Controle Centralizado dos Processos Manufatura Integrada por Computador – CIM SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA – FMS Sistema de Manufatura Biônica – BMS Sistema de Manufatura Holônica – HMS Sistemas de Montagem Evolutivos - EAS Sistemas Reconfiguráveis de Manufatura – RMS




• Paralelo entre as propriedades de sistemas biológicos e sistemas de manufatura;

• As células autônomas que trocam informações para sintetizar órgãos;

• Cada órgão pode ser visto como simples agentes autônomos.

(UEDA, 1992a) (THARUMARAJAH; WELLS; NEMES, 1998) (UEDA, 1992b) (GU et al., 2011)

BIMC – Bio-Inspired Manufacturing Cell

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Controle Centralizado dos Processos Manufatura Integrada por Computador – CIM Sistemas Flexíveis de Manufatura – FMS SISTEMA DE MANUFATURA BIÔNICA – BMS Sistema de Manufatura Holônica – HMS Sistemas de Montagem Evolutivos - EAS Sistemas Reconfiguráveis de Manufatura – RMS




(BUSSMANN, 1998) (ALSTERMAN; ONORI, 2004) (CAVALCANTE; PEREIRA; BARATA, 2010)

• Um sistema é um todo formado por partes; sistemas complexos irão evoluir a partir de sistemas simples;

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Controle Centralizado dos Processos Manufatura Integrada por Computador – CIM Sistemas Flexíveis de Manufatura – FMS Sistema de Manufatura Biônica – BMS SISTEMA DE MANUFATURA HOLÔNICA – HMS Sistemas de Montagem Evolutivos - EAS Sistemas Reconfiguráveis de Manufatura – RMS




(BARATA et al., 2006) (FERREIRA et al., 2009) (CAVALCANTE, 2012)

• Sistemas simples, reconfiguráveis, elementos com tarefas específicas (módulos do sistema);

• EAS é um sistema de montagem dinâmico, auto-organizado e evolutivo, formado por módulos interligados e capaz de mudar sua estrutura de acordo com as mudanças ambientais relevantes, ou com a capacidade de atender as flutuações de demanda de processos produtivos.

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Controle Centralizado dos Processos Manufatura Integrada por Computador – CIM Sistemas Flexíveis de Manufatura – FMS Sistema de Manufatura Biônica – BMS Sistema de Manufatura Holônica – HMS SISTEMAS DE MONTAGEM EVOLUTIVOS - EAS Sistemas Reconfiguráveis de Manufatura – RMS




(COLOMBO et al., 2008)

• A possibilidade de reconfiguração que torna o sistema de montagem evolutivo;

• Os sistemas reconfiguráveis permitem uma adaptação tanto de hardware com de software a uma necessidade específica de produção.

(VRBA; MARIK, 2011) 20

Controle Centralizado dos Processos Manufatura Integrada por Computador – CIM Sistemas Flexíveis de Manufatura – FMS Sistema de Manufatura Biônica – BMS Sistema de Manufatura Holônica – HMS Sistemas de Montagem Evolutivos - EAS SISTEMAS RECONFIGURÁVEIS DE MANUFATURA – RMS




(COLOMBO et al., 2008) (VRBA; MARIK, 2011) 21

Controle Centralizado dos Processos Manufatura Integrada por Computador – CIM Sistemas Flexíveis de Manufatura – FMS Sistema de Manufatura Biônica – BMS Sistema de Manufatura Holônica – HMS Sistemas de Montagem Evolutivos - EAS Sistemas Reconfiguráveis de Manufatura – RMS

SISTEMA DE MANUFATURA COM ORIENTAÇÃO A SERVIÇOS UTILIZANDO SISTEMAS MULTI-AGENTES



3. TECNOLOGIAS DE SUPORTE A SISTEMAS DE MANUFATURA

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AGENTE PLATAFORMA JADE Agente em JADE Mensagens usando FIPA-ACL Protocolo FIPA Request Protocolo FIPA Contract Net

A FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) define: “ O agente é uma entidade que reside em um ambiente onde interpretam dados

através de sensores, refletem eventos no ambiente e executam ações que produzem efeitos no ambiente.”

(SILVA, 2003) (LEITÃO; RESTIVO, 2001) 23




JADE (Java Agent Development Framework) é uma plataforma implementada em linguagem

JAVA

(SILVA, 2003)

• Serviço de nomes; • Serviços de páginas amarelas; • Transporte de mensagens; • Serviços de análise; • Biblioteca de protocolos de interação FIPA.

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Agente PLATAFORMA JADE Agente em JADE Mensagens usando FIPA-ACL Protocolo FIPA Request Protocolo FIPA Contract Net




Um agente JADE é uma instância da classe Agent. Programadores ou desenvolvedores deverão escrever seus próprios agentes como subclasses de Agent.

(SILVA, 2003) 25

Agente PLATAFORMA JADE AGENTE EM JADE Mensagens usando FIPA-ACL Protocolo FIPA Request Protocolo FIPA Contract Net




(BELLIFEMINE, 2004)

Padrão FIPA-ACL encapsula uma mensagem, sendo dividido em campos com finalidades específicas

Sender Receivers Ontology Language Content Outros campos Performative

Recepção

Envio

26

Agente PLATAFORMA JADE Agente em JADE MENSAGENS USANDO FIPA-ACL Protocolo FIPA Request Protocolo FIPA Contract Net




Protocolo FIPA Request

(BELLIFEMINE, 2004) 27

Agente PLATAFORMA JADE Agente em JADE Mensagens usando FIPA-ACL PROTOCOLO FIPA REQUEST Protocolo FIPA Contract Net




Protocolo FIPA Contract Net

(BELLIFEMINE, 2004) 28

Agente PLATAFORMA JADE Agente em JADE Mensagens usando FIPA-ACL Protocolo FIPA Request PROTOCOLO FIPA CONTRACT NET



4. TRABALHOS RELACIONADOS

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SOA EM SISTEMAS DE PRODUÇÃO RECONFIGURÁVEIS SOA utilizado em sistemas de diagnóstico SOA em uma plataforma para células robóticas industriais MAS em sistemas de manufatura integrados e distribuídos MAS aplicado em sistemas de transportes MAS aplicado em sistemas remotos de manutenção

“Service-Oriented Control Architecture for Reconfigurable Production Systems”

COLOMBO, A. W. et al. Service-Oriented Control Architecture for Reconfigurable Production Systems. In: THE IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL INFORMATICS, 6., 2008, Daejeon. Proceedings… Daejeon: IEEE, 2008. p.13-16. Disponível em < http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4618201&isnumber=4618046>. Acesso em: 15 mar. 2011.

Armando W. Colombo, J. Marco Mendes, Paulo Leitão e Francisco Restivo

• Uma proposta de arquitetura de controle modular para sistemas de produção orientada a serviços;

• A arquitetura de controle é baseada em princípios de serviços orientados para alcançar distribuição, modularização, agilidade e sistemas interoperáveis.

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“Diagnosis Using Service Oriented Architectures (SOA)” José Barata, Luis Ribeiro e Armando Colombo

BARATA, J.; RIBEIRO, L.; COLOMBO, A. Diagnosis using Service Oriented Architectures (SOA). In: IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL INFORMATICS - INDIN, 5., 2007, Viena. Proceedings . . . Viena: IEEE, 2007. v.2, p.1203-1208. Disponível em: <http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4384902&isnumber=4384837>. Acesso em: 28 mar. 2011.

• Agentes monitoram e controlam seus elementos físico-mecânicos;

• Inspecionam cada parte do equipamento e fornecem dados referentes ao seu estado.

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SOA em sistemas de produção reconfiguráveis SOA UTILIZADO EM SISTEMAS DE DIAGNÓSTICO SOA em uma plataforma para células robóticas industriais MAS em sistemas de manufatura integrados e distribuídos MAS aplicado em sistemas de transportes MAS aplicado em sistemas remotos de manutenção




“On the use of Service Oriented Software Platforms for industrial robotic cells” Nilsson, Pires e Veiga

NILSSON, K. ; PIRES, J.N.; VEIGA, G. On The Use Of Service Oriented Software Platforms For Industrial Robotic Cells. In: IFAC INTERNATIONAL WORKSHOP INTELLIGENT MANUFACTURING SYSTEMS, 8., 2007, Alicante. Proceedings… Alicante: Universidade de Alicante, 2007. Disponível em: <http://www.smerobot.org/08_scientific_papers/papers/Pires_IMS2007_UPnP4_gv_jnp_kn_v5_ADDF.pdf>. Acesso em: 12 abr. 2011.

• Real implementação de SOA baseada em uma plataforma middleware;

• Essa plataforma inclui mecanismos adequados de apoio ao SOA, com as características principais de: endereçamento, descoberta, controle, descrição e eventos.;

• O estudo aplica-se em células robóticas industriais.

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SOA em sistemas de produção reconfiguráveis SOA utilizado em sistemas de diagnóstico SOA EM UMA PLATAFORMA PARA CÉLULAS ROBÓTICAS INDUSTRIAIS MAS em sistemas de manufatura integrados e distribuídos MAS aplicado em sistemas de transportes MAS aplicado em sistemas remotos de manutenção




“Integrated And Distributed Manufacturing, A Multi-Agent Perspective” José Barata, Raymond Boissier, Camarinha-Matos, Mohammed Raddadi e Francisco Restivo

BARATA, J. et al. Integrated And Distributed Manufacturing: A Multi-Agent Perspective. In: WORKSHOP ON EUROPEAN SCIENTIFIC AND INDUSTRIAL COLLABORATION - WESIC, 3., 2001, Enschede. Proceedings… Enschede : WESIC, 2001. p. 27-29. Disponível em: <http://www.ipb.pt/~pleitao/papers/wesic2001.pdf >. Acesso em: 12 abr. 2011.

Propõem o desenvolvimento de aplicações de manufatura

distribuída com o uso de sistemas multi-agentes;

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SOA em sistemas de produção reconfiguráveis SOA utilizado em sistemas de diagnóstico SOA em uma plataforma para células robóticas industriais MAS EM SISTEMAS DE MANUFATURA INTEGRADOS E DISTRIBUÍDOS MAS aplicado em sistemas de transportes MAS aplicado em sistemas remotos de manutenção




“Capabilities of Dynamic Reconfiguration of Multiagent-Based Industrial Control

Systems” Pavel Vrba e Vladimír Marík

VRBA, P.; MARIK, V. Capabilities of Dynamic Reconfiguration of Multiagent-Based Industrial Control Systems. IEEE Transactions On Systems, Man, And Cybernetics—Part A: Systems And Humans. [S. l.], v. 40, n. 2, 2010, p. 213-223. Disponível em < http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5353631&isnumber=5415834>. Acesso em 15 dez. 2011.

• O sistema de controle se vale das funcionalidades dos agentes para determinar a rota mais econômica;

• Os agentes da rota escolhida se agrupam para formar este caminho e executar o translado.

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SOA em sistemas de produção reconfiguráveis SOA utilizado em sistemas de diagnóstico SOA em uma plataforma para células robóticas industriais MAS em sistemas de manufatura integrados e distribuídos MAS APLICADO EM SISTEMAS DE TRANSPORTES MAS aplicado em sistemas remotos de manutenção




“A Multi-Agent-Based Remote Maintenance Support and Management System” Yu Ren, Ye Luqing e Fu Chuang

REN, Y.; LUQING, Y.; CHUANG, F. A Multi-Agent-Based Remote Maintenance Support and Management System. In: IEEE/WIC/ACM INTERNATIONAL ON INTELLIGENT AGENT TECHNOLOGY – IAT, 2004, Pequim. Proceedings… Pequim : IEEE, 2004. p. 496-499. Disponível em: <http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1343004&isnumber=29567>. Acesso em: 12 jan. 2012.

• Integrar as atividades relacionadas à manutenção de uma empresa industrial, com o uso de estrutura multi-agente;

• Para cada problema de manutenção, há uma lista de agentes especialistas que se relacionam com este problema.

• Este consenso será a solução mais completa possível.

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SOA em sistemas de produção reconfiguráveis SOA utilizado em sistemas de diagnóstico SOA em uma plataforma para células robóticas industriais MAS em sistemas de manufatura integrados e distribuídos MAS aplicado em sistemas de transportes MAS APLICADO EM SISTEMAS REMOTOS DE MANUTENÇÃO



5. PROPOSTA DO TRABALHO

36



5. PROPOSTA DO TRABALHO

Proposta conceitual

Este trabalho propõe que um sistema de manufatura seja abordado com suas etapas dissociadas, funcionalmente independentes e correlacionadas para formar

um sistema de manufatura maior

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5. PROPOSTA DO TRABALHO Proposta conceitual

1ª Etapa: identificação dos componentes que tem capacidade de funcionar autonomamente, mapeando-os como agente de recursos (RA);

2ª Etapa: verificar se os elementos de transporte devem ser mapeados como agentes de transporte (TUA);

3ª Etapa: considerar cada produto ou conjunto de produtos como um agente de produto (PA);

4ª Etapa: promover a implementação dos dispositivos como agentes;

5ª Etapa: interligar os agentes em uma plataforma de comunicação entre agentes.

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5. PROPOSTA DO TRABALHO Exemplo de aplicação da proposta conceitual

TRADICIONALMENTE

1ª Etapa: identificação dos agente de recursos (RA).

Estação de montagem A; Estação de montagem B; Estação de montagem C; Sistema de transporte por esteira.

2ª Etapa: verificar os agentes de transporte (TUA).

Sistema de transporte por esteira.

3ª Etapa: considerar agente de produto (PA).

Palete de transporte.

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5. PROPOSTA DO TRABALHO Exemplo de aplicação da proposta conceitual

4ª Etapa: Implementação dos agentes

5ª Etapa: interligar os agentes em uma plataforma de comunicação entre agentes.

Agente de recursos RA1: responsável pela manufatura da estação A; Agente de recursos RA2: responsável pela manufatura da estação B; Agente de recursos RA3: responsável pela manufatura da estação C; Agente de transporte TUA1: responsável pelo transporte; Agente de produto PA: responsável por gerenciar o fluxo de processo; Agente de identificação (AMS); Agente de identificação de serviços (DF).

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6. IMPLEMENTAÇÃO

41



6. IMPLEMENTAÇÃO

Concepção de um sistema de manufatura flexível para uso como demonstrador

Proposta inicial

• Cada montagem representa uma operação distinta;

• Os paletes são inseridos e retirados manualmente;

• A esteira em movimento contínuo garante que o palete é alcançado por todas as estações.

A identificação do palete pode ser realizada por: - Código de barras; - RFID - Sensoriamento binário.

42



6. IMPLEMENTAÇÃO

Programação do sistema SOA/MAS em JADE e FIPA

Implementação dos Agentes de Produto e Agentes de Recurso

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6. IMPLEMENTAÇÃO

Programação do sistema SOA/MAS em JADE e FIPA

Junção dos protocolos CONTRACT NET e FIPA REQUEST

44



6. IMPLEMENTAÇÃO

Emulação em software do sistema demonstrador

• Substituir os dispositivos mecânicos; • Substituir a interface do agente com o meio físico

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6. IMPLEMENTAÇÃO


• Implementado como Agente Monitor; • Habilidade de simular as posições,

estados e os movimentos dos agentes na planta;

Agente Monitor

46



6. IMPLEMENTAÇÃO


Remote Management Agent – RMA

(SILVA, 2003)

Sniffer Agent (SA): fornece um diagrama de sequência UML

Recurso disponível na Plataforma JADE

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6. IMPLEMENTAÇÃO

Desenvolvimento do sistema SOA/MAS para o demonstrador

Seguindo as etapas propostas para implementação do sistema na arquitetura orientada a serviços e sistemas multi-agentes

1ª Etapa: identificação dos agente de recursos (RA).

Agentes de montagem responsáveis pela montagem dos cubos nos paletes

Agente de transporte: transporte dos produtos entre as estações de montagem

2ª Etapa: elementos de transporte como agentes de transporte (TUA).

Agente de transporte: transporte dos produtos entre as estações de montagem

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6. IMPLEMENTAÇÃO


3ª Etapa: Produtos como agente de produto (PA).

Cada palete solicitará os serviços aos demais agentes de montagem Modelado em software em e ligado ao sistema de manufatura

4ª Etapa: implementação dos dispositivos como agentes

5ª Etapa: interligar os agentes em uma plataforma

Plataforma JADE

FIPA Request Interaction Protocol Specification (SC00026)

FIPA Contract Net Interaction Protocol Specification (SC00026).

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6. IMPLEMENTAÇÃO


Vídeo com a Simulação do Demonstrador

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6. IMPLEMENTAÇÃO

Desenvolvimento do sistema de manufatura para o demonstrador usando IEC61131

Ter um paralelo entre um sistema tradicional com gerenciamento centrado no CLP

Software IsaGraf3.3

Linguagem Sequencial Function Chart- SFC.

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6. IMPLEMENTAÇÃO

Desenvolvimento do sistema de manufatura para o demonstrador usando IEC61131

Programa em SFC para o sistema tradicional com gerenciamento centrado no CLP

A fim de garantir-se que possíveis desvantagens da versão CLP não fossem devido a uma programação inadequada, solicitou-se o apoio de um especialista em programação de CLP

52



7. RESULTADOS E ANÁLISES

53



7. RESULTADOS E ANÁLISES Métricas de comparação

Métricas Justificativa técnica Forma de obtenção Critério para avaliação

Variação do Tempo de produção com

aumento das estações.

O aumento de estações de produção não deve acarretar

aumento no tempo de produção.

Montar o sistema com 1 estação e solicitar 1

produto, cronometrando a montagem. Repetir isto

para 2, 3, 4, 5 e 6 estações.

O acréscimo no tempo de produção em função

do aumento das estações deve ser o

menor possível.

Manter a produção com a retirada de

estações.

Em caso de falha em uma estação, o sistema de

montagem deve continuar o processo, cabendo a outra estação absorver a tarefa

faltante.

Montar o sistema com estações em que 2 delas tem a mesma habilidade. Requerer esta habilidade no produto e, durante o processo, desligar uma

das estações.

Sendo o sistema modular, saindo uma das

estações,outra deve assumir a tarefa,

admitindo ter a mesma funcionalidade, sem

requerer alteração na programação.

Manter a produção com a inserção de

estações.

Em caso de formação de gargalo, o sistema deve

permitir que mais estações sejam inseridas em auxílio ao

sistema de montagem.

Montar o sistema com estações com

habilidades distintas. Requerer produto e, durante o processo,

inserir mais uma estação com a mesma

habilidade.

O sistema deve permitir expansão. A inserção de uma estação não deve requerer alterações na

programação, nem demandar uma parada

do sistema.

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Métricas de comparação

Métricas Justificativa técnica Forma de obtenção Critério para

avaliação

Quantidade de memória ocupada

pelo programa somando todo o

sistema.

A quantidade de memória ocupada define a

necessidade de capacidade computacional do sistema

para implantação.

Montar o sistema com 6 estações e solicitar a

montagem de 1 produto. Monitorar o tamanho da memória

ocupada.

Quanto menor a ocupação de memória

melhor será seu desempenho.

Competências necessárias para

operar e implementar as alterações no

sistema de montagem.

Maior complexidade na implementação de

alterações remete a necessidade de

conhecimentos específicos do operador/programador do

sistema.

Propor mudanças no sistema de montagem e

identificar as capacidades

necessárias ao operador para implementar a modificação.

Quanto menor o conhecimento

requerido, mais operacional o programa

torna-se quando aplicado em produção

industrial.

Linhas de código de programação.

O número de linhas de código de um programa

denota o esforço de programação.

Contagem das linhas de código ou elementos

lógicos inseridos.

O número de linhas de código deve ser o menor possível.

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Métrica "tempo de produção com aumento das estações"

Número de estações

Tempo Médio (em s)

1 13,794 2 13,806 3 13,812 4 13,812 5 13,812 6 13,812

Fator SQ GDL MQ Fo Ft(0,95;n1;n2) A 0,0014 5 0,000286 2,02 < 2,62 Erro 0,0034 24 0,000142 Total 0,0048 29

Fator SQ GDL MQ Fo Ft(0,95;n1;n2) A 65,16 5 13,03 6,50 > 2,62 Erro 48,11 24 2,00 Total 113,28 29

Número de estações

Tempo Médio (em s)

1 26,72 2 27,33 3 28,26 4 28,82 5 29,87 6 31,10

(MONTGOMERY, 2001)

Confiabilidade de 95% Acréscimo de estações não é significativo

Confiabilidade de 95% Acréscimo de estações é significativo

SOA / MAS CLP

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Métrica "manter a produção com a retirada de estações"

Estação retirada

SOA CLP

1 O sistema passou a ser montado pelas estações 2 e 3. Não houve necessidade de reprogramação.

O sistema passou a ser montado pelas estações 2 e 3. Não houve necessidade de reprogramação.





A retirada de estações em ambos sistemas não prejudica a continuidade de produção

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Métrica "manter a produção com a inserção de estações"

Estação inserida

SOA CLP

4

As montagens que necessitam da estação 1 passaram também a ser encaminhadas para a estação 4, diminuindo o gargalo. Não houve necessidade de reprogramação

As montagens que necessitam da estação 1 passaram a serem encaminhadas para estação 4 quando esta estava ocupada, diminuindo o gargalo. Houve a necessidade de parada do sistema e reprogramação do CLP, inserindo um trecho de programa com lógica semelhante ao da estação 1

CLP a inserção de mais uma estação requeriu que o sistema fosse desligado para que a reprogramação do CLP ocorresse.

SOA/MAS o sistema pode expandir-se sem a necessidade de parar ou reprogramar o sistema.

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Métrica "quantidade de memória ocupada pelo programa"

Estação inserida

CLP SOA memória

(em bytes) Normalizada memória

(em bytes) Normalizada

1 2.331.622 1,0000 87.004 1,0000

2 2.349.510 1,0077 90.020 1,0346

3 2.365.781 1,0146 100.444 1,1544

4 2.381.263 1,0213 119.040 1,3682

5 2.396.824 1,0280 127.712 1,4678

6 2.412.464 1,0346 158.200 1,8183

CLP há pouco incremento de memória. Variação de estações de 1 a 6 � 4%.

SOA/MAS há grande incremento de memória. Variação de estações de 1 a 6 � 82%.

Normalizado para 1 estação inserida

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Métrica "competências necessárias ao operador do sistema de montagem"

Atividades SOA CLP

Ligar e preparar o sistema de montagem para o trabalho.

operar sistemas industriais; operar sistema operacional de computador;

operar sistemas industriais;

Solicitar montagens de produtos.



Retirar estações de montagem no sistema.



Inserir estações de montagem no sistema.


operar sistemas industriais; operar sistema operacional de computador; programar controladores lógicos.

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Métrica "linhas de código de programação"

Elementos no sistema

SOA CLP linhas de código

Normal. Elementos lógicos e comandos

Normal.

1 estação e 1 palete 620 1 58 1,00 2 estação e 1 palete 620 1 94 1,62 3 estação e 1 palete 620 1 130 2,24 4 estação e 1 palete 620 1 166 2,86 5 estação e 1 palete 620 1 202 3,48 6 estação e 1 palete 620 1 238 4,10

Quanto maior o número de linhas de código, maior é o esforço de programação requerido

Conceito SOA/MAS - desenvolvido em JAVA. Linha de programação = linhas de código

CLP - linguagem SFC, cada componentes lógicos utilizados = linhas de código

Interface gráfica para exibir o resultado da simulação -> visualizar o estado da manufatura

Os códigos destas interfaces não é considerado para análise desta métrica

Normalizado para 1 estação e 1 palete

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7. RESULTADOS E ANÁLISES Análise dos resultados

Métrica Análise Sistema de melhor

desempenho Variação do Tempo de

produção com aumento das estações

Em CLP o acréscimo de estações não é significativo para o tempo de produção, diferente do SOA, onde o acréscimo de estações afeta o tempo de produção

CLP

Manter a produção com a retirada de estações

A retirada de estações em ambos sistemas não prejudica a continuidade de produção, desde que outras estações tenham habilidades idênticas às da estação que saiu

Desempenho igual

Manter a produção com a inserção de estações

No CLP para inserção de uma nova estação foi necessário desligar e reprogramar novamente. Já no SOA bastou instanciar a nova estação

SOA

Quantidade de memória ocupada pelo programa

Com CLP a quantidade de memória ocupada aumentou em 4%, de 1 para 6 estações. Já em SOA há uma diferença de 82% de 1 para 6 estações

CLP

Competências necessárias ao

operador do sistema de montagem

Em SOA, a operação do sistema requer conhecimentos básicos de sistema operacional, mesmo para inserção e retirada de estações. No CLP é necessário um programador para realizar as alterações no sistema

SOA

Linhas de código de programação

Em SOA, por se tratar de instâncias, o esforço de programação é único. Já em CLP a cada inserção de estação torna-se necessário acrescentar códigos

SOA

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8. CONCLUSÕES

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8. CONCLUSÕES

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1. Analise do estado da arte sobre pesquisas que propõem o uso de MAS e SOA em manufatura;

2. Proposta de abordagem que combine MAS e SOA;

3. Implementação e validação da proposta em um sistema flexível de manufatura;

4. Comparação do desempenho da proposta comparada com métodos "tradicionais“.

Resgatando os objetivos.



8. CONCLUSÕES

• Arquitetura orientada a serviços utilizando sistemas multi-agentes aplicados em manufatura; industrial se propõe a ser mais uma alternativa de gerenciamento de dispositivos de automação da produção;

• SOA/MAS oferece funcionalidades mais adequadas à diversificação de produção, sem o propósito de substituir outras tecnológicas;

• A utilização da plataforma JADE na implementação em JAVA trouxe ao sistema multi-agente a estrutura de comunicação entre os dispositivos, e uma linguagem estruturada, universalmente conhecida;

• Fator maturidade tecnológica dos sistemas operacionais vigentes frente aos requisitos de chão de fábrica, também é um empecilho;

• Ambos conceitos podem serem complementares, e ser implementados em conjunto para formar um sistema de manufatura;

• A proposta de abordagem de um sistema de manufatura com gerenciamento em SOA/MAS mostrou-se eficaz na maioria das métricas analisadas.

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9. TRABALHOS FUTUROS

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9. TRABALHOS FUTUROS

• Implementar o sistema de montagem e transporte real, a fim de que se torne uma planta didática, servindo para estudos, ensaios e demonstrações de arquiteturas orientadas a serviços utilizando sistemas multi-agentes, com cunho didático-pedagógico;

• Os conceitos de sistemas produtivos em SOA/MAS abrem espaço para desenvolvimento de sistemas que possam realizar inspeção, promover controle de qualidade, promover o momento de realizar manutenções preditivas, entre outros serviços;

• Se propõe à concepção de sistema multi-agente com arquitetura orientada a serviços que possa inspecionar outros agentes e auxiliá-lo na sua transformação (evolução) para compor outro serviço que originalmente não possuía.

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10. ARTIGOS SUBMETIDOS

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IEEE International Conference on Computer Science and Automation Engineering CSAE 2012

SOA – Service-oriented architecture for automation of industrial manufacturign

Pelo PPGEE 01/2011, o auxílio para publicações/apresentações de

mestrando ocorre somente para América Latina.

Não consegui outra forma de patrocínio.

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XIX Congresso Brasileiro de Automática – CBA2012

When agents meet manufacturing: paradigms and implementations.

Solicitado Auxílio ao PPGEE

Consegui patrocínio com empresa

privada.

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11. REFERÊNCIAS

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11. REFERÊNCIAS

Artigos Científicos (31) ALSTERMAN; ONORI, 2004 BARATA et al., 2001 BARATA; MENDES; RIBEIRO, 2008 BARATA; RIBEIRO; COLOMBO, 2007 BUSSMANN, 1998 CAVALCANTE; PEREIRA; BARATA, 2010 COLOMBO et al., 2008 FERRARINI et al., 2005 FERRARINI; VEBER; LORENTZ, 2003 FERREIRA, 2009 FLORES et al., 1999 GU et al., 2011 HERRERA et al., 2008 JAMES; SMIT, 2005 LEITÃO et al., 2001

LEITÃO; RESTIVO, 2001 LORENTZ et al., 2003 MENDES et al., 2008 NILSSON; PIRES; VEIGA, 2007 ONORI et al., 2006 OROZCO; LASTRA, 2006 PEREIRA; CARRO, 2007 QUINN et al., 1997 REN; TAO; ZHANG, 2010 REN; LUQING; CHUANG, 2004 RESTIVO.; LEITÃO, 2008 SCHWAB et al., 2004 THARUMARAJAH; WELLS; NEMES, 1998 UEDA, 1992a UEDA, 1992b VRBA; MARIK, 2010

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11. REFERÊNCIAS

Trabalhos de Conclusão, Dissertação e Tese (7) GUIMARÃES, 2005 BARROS, 2006 FLEISCHHAUER, 1996 CAVALCANTE, 2012 OLIVEIRA, 1994 SATO, 2007 SILVA, 2003

Livros (11) BELLIFEMINE; CAIRE; GREENWOOD, 2004 DEITEL, DEITEL, 2007 FRANCHI; CAMARGO, 2011 GEORGINI, 2000 JÓZEFOWSKA, 2007 KUSIAK, 1986 MONTGOMERY, 2001 OHNO, 1997 SHINGO, 1996 SILVEIRA, 1999 ZYLSTRA, 2006

Sites (5) FESTO, 2011 FIPA, 2011 SODA, 2011 TILAB, 2011 TORERO, 2011

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12. QUESTIONAMENTOS

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13. MENSAGEM FINAL

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13. MENSAGEM FINAL

“VOCÊ NÃO SABE O QUANTO EU CAMINHEI.... PRÁ CHEGAR ATÉ AQUI. PERCORRI MILHAS E MILHAS ANTES DE DORMIR... EU NÃO COCHILEI !”

Grupo Cidade Negra

MUITO OBRIGADO PELA ATENÇÃO QUE DISPUSERAM. Foi um privilégio estar com vocês.

Biografia João Alvarez Peixoto

Título: ?

Resumo: ?

Palavras-chave:

Empenho Dedicação

Persistência

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joÃo alvarez peixoto desenvolvimento de...

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