Uma nova abordagem para a implementação de um sistema multiagente para a configuração e o monitoramento da produção de pequenas séries

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014A Produção de Pequenas Séries (PPS) é um tipo de manufatura caracterizado pela alta diversidade de produtos a serem produzidos associada a tamanhos de lotes reduzidos - possivelmente unitários. Neste sistema de produção as tecnologias empregadas para configuração e monitoramento do processo devem priorizar a produção sem defeitos, inclusive no primeiro item do lote, que pode ser o único. Falhas neste sistema de produção ou defeitos inseridos nos produtos facilmente inviabilizam economicamente todo o lote. Neste contexto, a linha de produção deve ser capaz de efetuar uma troca rápida de configuração para produzir um novo lote em um cenário de vários lotes de tamanho reduzido. É preciso também garantir completo monitoramento da produção do lote, sem falhas, ou quando ocorrer uma falha, ações corretivas devem ser executadas imediatamente. As pesquisas recentes demonstram que sistemas baseados em agentes é uma abordagem promissora para o cenário da PPS. Diante disso, a contribuição desta tese é a apresentação de uma nova Arquitetura de Referência para a implementação de Sistemas Multiagente na configuração e monitoramento da Produção de Pequenas Séries. A abordagem propõe uma Arquitetura de Referência, chamada MAS4SSP, baseada em uma solução unificada, sinérgica e com alto nível de abstração. Para garantir isto, a abordagem emprega como Modelo de Referência o framework JaCaMo que segue o paradigma orientado a multiagente (MAOP). A integração com a linha de produção é realizada com o emprego da tecnologia de comunicação Web Service que é utilizada pelo Sistema Multiagente (cliente) e por um sistema SCADA baseado em aplicação Web, o ScadaBR (servidor). A interface com o usuário pode ser desenvolvida como um recurso adicional na plataforma JaCaMo, ou pode ser realizada uma integração com sistemas legados de produção (como ERP, PCP, MRP) utilizando também a tecnologia de Web Service. Além da Arquitetura de Referência a tese apresenta um Modelo Genérico de Modelagem e Implementação que serve como guia para o desenvolvedor. Esta abordagem foi instanciada em um experimento simulado no contexto de uma PPS de Placas de Circuito Impresso (PCI). Por fim, os resultados e as conclusões sobre a Arquitetura de Referência e o Modelo Genérico de Modelagem e Implementação são apresentados em conjunto com sugestões de trabalhos futuros.Abstract: Small Series Production (SSP) is a type of manufacturing characterized by a high diversity of products to be produced associated with a reduced batch sizes - possibly unitary. In this production system, the technologies employed for process setup and monitoring must prioritize production without defects, including the first item of the lot, which may be the one. Faults in this production system or defects in the product easily become the whole batch economically unfeasible. In this context, the production line should be able to monitor the process and make a quick change of the configuration to produce a new batch in a scenario of several batches with small sizes. The system should also ensure the batch production without failure or when a fault occurs, the corrective actions must be executed immediately. Recent research shows that agent-based systems are a promising approach for the SSP. The contribution of this thesis is the presentation of a new Reference Architecture for the implementation of Multi-Agent Systems to setup and monitoring Small Series Production. The approach proposes a Reference Architecture, called MAS4SSP, based on a unified, synergistic and high level of abstraction solution. To ensure this, the approach employs as a Reference Model the JaCaMo framework that follows the Multi-Agent Oriented Paradigm (MAOP). The integration with the production line is realized with the use of Web Service as communication technology between the Multi-Agent System (client) and a SCADA system - ScadaBR (server). The user interface can be developed as an additional resource in JaCaMo platform or can be an integration system with legacy production systems (such as ERP, MES, MRP) also using Web Service. Beyond the Reference Architecture, this thesis presents a Generic Modeling and Implementation Model which serves as a guide for the developer and that was instantiated in a controlled experiment - a SSP line of Printed Circuit Boards (PCB). Finally, the conclusions and perspectives about the Reference Architecture and the Generic Modeling and Implementation Model are presented together with suggestions for future works