Special Session on Industry 4.0

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Adaptive Smart Assembly Concept in e-Mobility: A Research Direction

Achieving high total volume, high variety batch size production can be quite expensive. In this vision paper, the methodology of achieving this at low costs and the available technologies in the field of e-mobility production are described. The focus of this research lies in high adaptive and cognitive aspects in the assembly. To match the high flexibility of a Flexible Manufacturing System while considering costs, a use case of an e-axle assembly is being done. E-axle is chosen due to the ongoing electrification of mobility as the demand of mass production is low. Hence, a solution for implementing a set of methodologies for an adaptive manufacturing system with respect to assembly and implementation efforts is shown. A LoPA (Level of Practical Application) matrix is presented of all the possible adaptive technologies that are feasible to implement in the e-assembly line

A framework for smart production-logistics systems based on CPS and industrial IoT

Industrial Internet of Things (IIoT) has received increasing attention from both academia and industry. However, several challenges including excessively long waiting time and a serious waste of energy still exist in the IIoT-based integration between production and logistics in job shops. To address these challenges, a framework depicting the mechanism and methodology of smart production-logistics systems is proposed to implement intelligent modeling of key manufacturing resources and investigate self-organizing configuration mechanisms. A data-driven model based on analytical target cascading is developed to implement the self-organizing configuration. A case study based on a Chinese engine manufacturer is presented to validate the feasibility and evaluate the performance of the proposed framework and the developed method. The results show that the manufacturing time and the energy consumption are reduced and the computing time is reasonable. This paper potentially enables manufacturers to deploy IIoT-based applications and improve the efficiency of production-logistics systems

Ready configuration of machines into an existing manufacturing system

This paper focuses on simplifying and easing the integration of a new machine into an existing conventional hierarchical manufacturing system. Based on a distributed manufacturing paradigm, it proposes the functions and interfaces that a new machine and an existing manufacturing system should possess so that ready and simple configuration of additional machines can be achieved. The configuration process is intended to include, not only mechanical and electrical interfaces, but also decision system interfaces (such as planning, scheduling, and shop-floor control). Preliminary laboratory experiments to compare the reconfigurability resulting from a conventional integration method and the proposed distributed method are presented and discussed. © 2007 ISAM

Complexity of Multi-Modal Transportation and Systems of Systems

The multi-modal transportation comprising diverse infrastructures, means & operations, energy resources, rules & regulations and a broad community of stakeholders constitute a complex yet real candidate for formalisation, analysis and optimization. It is shown that the complexity of the system is best described by viewing the challenges of its complexity as a System of Systems (SoS). The objective of this paper is to make an attempt to define and formalise the loose concept of “System of Systems” within the standard framework of Systems Theory and exploit this new theoretical foundation as a basis for understanding, characterisation, evaluation, assessment and management of complexity, relationships and optimal performance in a multi-modal transportation context. The longer term objective is to develop a robust systems framework for scientific treatment of requirements, constraints, risks, resilience, capacity, performance and trade-offs in multi-modal transportation setting

Production Scheduling

Generally speaking, scheduling is the procedure of mapping a set of tasks or jobs (studied objects) to a set of target resources efficiently. More specifically, as a part of a larger planning and scheduling process, production scheduling is essential for the proper functioning of a manufacturing enterprise. This book presents ten chapters divided into five sections. Section 1 discusses rescheduling strategies, policies, and methods for production scheduling. Section 2 presents two chapters about flow shop scheduling. Section 3 describes heuristic and metaheuristic methods for treating the scheduling problem in an efficient manner. In addition, two test cases are presented in Section 4. The first uses simulation, while the second shows a real implementation of a production scheduling system. Finally, Section 5 presents some modeling strategies for building production scheduling systems. This book will be of interest to those working in the decision-making branches of production, in various operational research areas, as well as computational methods design. People from a diverse background ranging from academia and research to those working in industry, can take advantage of this volume

Metodología dirigida por modelos para las pruebas de un sistema distribuido multiagente de fabricación

Las presiones del mercado han empujado a las empresas de fabricación a reducir costes a la vez que mejoran sus productos, especializándose en las actividades sobre las que pueden añadir valor y colaborando con especialistas de las otras áreas para el resto. Estos sistemas distribuidos de fabricación conllevan nuevos retos, dado que es difícil integrar los distintos sistemas de información y organizarlos de forma coherente. Esto ha llevado a los investigadores a proponer una variedad de abstracciones, arquitecturas y especificaciones que tratan de atacar esta complejidad. Entre ellas, los sistemas de fabricación holónicos han recibido una atención especial: ven las empresas como redes de holones, entidades que a la vez están formados y forman parte de varios otros holones. Hasta ahora, los holones se han implementado para control de fabricación como agentes inteligentes autoconscientes, pero su curva de aprendizaje y las dificultades a la hora de integrarlos con sistemas tradicionales han dificultado su adopción en la industria. Por otro lado, su comportamiento emergente puede que no sea deseable si se necesita que las tareas cumplan ciertas garantías, como ocurren en las relaciones de negocio a negocio o de negocio a cliente y en las operaciones de alto nivel de gestión de planta. Esta tesis propone una visión más flexible del concepto de holón, permitiendo que se sitúe en un espectro más amplio de niveles de inteligencia, y defiende que sea mejor implementar los holones de negocio como servicios, componentes software que pueden ser reutilizados a través de tecnologías estándar desde cualquier parte de la organización. Estos servicios suelen organizarse como catálogos coherentes, conocidos como Arquitecturas Orientadas a Servicios (‘Service Oriented Architectures’ o SOA). Una iniciativa SOA exitosa puede reportar importantes beneficios, pero no es una tarea trivial. Por este motivo, se han propuesto muchas metodologías SOA en la literatura, pero ninguna de ellas cubre explícitamente la necesidad de probar los servicios. Considerando que la meta de las SOA es incrementar la reutilización del software en la organización, es una carencia importante: tener servicios de alta calidad es crucial para una SOA exitosa. Por este motivo, el objetivo principal de la presente Tesis es definir una metodología extendida que ayude a los usuarios a probar los servicios que implementan a sus holones de negocio. Tras considerar las opciones disponibles, se tomó la metodología dirigida por modelos SODM como punto de partida y se reescribió en su mayor parte con el framework Epsilon de código abierto, permitiendo a los usuarios que modelen su conocimiento parcial sobre el rendimiento esperado de los servicios. Este conocimiento parcial es aprovechado por varios nuevos algoritmos de inferencia de requisitos de rendimiento, que extraen los requisitos específicos de cada servicio. Aunque el algoritmo de inferencia de peticiones por segundo es sencillo, el algoritmo de inferencia de tiempos límite pasó por numerosas revisiones hasta obtener el nivel deseado de funcionalidad y rendimiento. Tras una primera formulación basada en programación lineal, se reemplazó con un algoritmo sencillo ad-hoc que recorría el grafo y después con un algoritmo incremental mucho más rápido y avanzado. El algoritmo incremental produce resultados equivalentes y tarda mucho menos, incluso con modelos grandes. Para sacar más partidos de los modelos, esta Tesis también propone un enfoque general para generar artefactos de prueba para múltiples tecnologías a partir de los modelos anotados por los algoritmos. Para evaluar la viabilidad de este enfoque, se implementó para dos posibles usos: reutilizar pruebas unitarias escritas en Java como pruebas de rendimiento, y generar proyectos completos de prueba de rendimiento usando el framework The Grinder para cualquier Servicio Web que esté descrito usando el estándar Web Services Description Language. La metodología completa es finalmente aplicada con éxito a un caso de estudio basado en un área de fabricación de losas cerámicas rectificadas de un grupo de empresas español. En este caso de estudio se parte de una descripción de alto nivel del negocio y se termina con la implementación de parte de uno de los holones y la generación de pruebas de rendimiento para uno de sus Servicios Web. Con su soporte para tanto diseñar como implementar pruebas de rendimiento de los servicios, se puede concluir que SODM+T ayuda a que los usuarios tengan una mayor confianza en sus implementaciones de los holones de negocio observados en sus empresas

Specification of the PERFoRM architecture for the seamless production system reconfiguration

The world is assisting to the fourth industrial revolution, with several domains of science and technology being strongly developed and, specially, being integrated with each other, allowing to build evolvable complex systems. Data digitization, big-data analysis, distributed control, Industrial Internet of Things, Cyber-Physical Systems and self-organization, amongst others, are playing an important role in this journey. This paper considers the best practices from previous successful European projects addressing distributed control systems to develop an innovative architecture that can be industrially deployed. For this purpose, a particular design process has to be addressed in order to consider the requirements and functionalities from various use cases. To investigate the known practices, four use cases are enlighted in this paper, which cover a wide spectrum of the European industrial force, as well as industrial standards to support a smooth migration from traditional systems to the emergent distributed systems.info:eu-repo/semantics/publishedVersio