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30/06/2009

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AUTOMATIZACIÓN DE PROCESO DE FABRICACIÓN MEDIANTE AGENTES

DISTRIBUIDOS

Juan Ramón Lama Ruiz

Francisco Aguayo González

Sevilla, 30 de junio de 2009

Juan R. Lama Ruiz – Francisco Aguayo González Sevilla, 30 de junio de 2009

Contenidos

1. Antecedentes

2. Objetivos

3. Análisis de la planta de fabricación y del producto

4. Sistema de gestión y producción (Arquitectura Hardware)

5. Sistema de Agentes Distribuidos (Arquitectura Software)

6. Descripción de la Implementación de Agentes

7. Simulación

8. Conclusiones

9. Referencias

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1. ANTECEDENTES

Sistemas Avanzados de Fabricación Distribuida

Paradigma Holónico – Paradigma MAS

Sistemas distribuidos

Sistemas de Fabricación Flexible (FMS)

Ingeniería Concurrente


1. ANTECEDENTES

La Ingeniería Concurrente persigue disminuir los tiempos de respuesta, la adecuación del producto a las necesidades o preferencias de los usuarios y un coste adecuado.

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2. OBJETIVOS

Análisis los procesos de una planta de fabricación de productos electrónicos

Implementación de sistema de agentes distribuidos al caso de fabricación de productos electrónicos

Desarrollo de agentes de fabricación distribuidos

Desarrollo de entorno de gestión de agentes


3. ANÁLISIS DE LA PLANTA DE FABRICACIÓNY DEL PRODUCTO

3.1. Planta de Fabricación

3.2. Proceso de Fabricación

3.3. Producto

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Zonas de la planta de fabricación.

3.1. PLANTA DE FABRICACIÓN


3.2. PROCESO DE FABRICACIÓN

Líneas de fabricación que componen el proceso:

• Línea de montaje de PCI.

• Línea de montaje de componentes y de soldadura.

• Línea de fabricación de plásticos.

• Línea de montaje del producto.

• Línea de embalaje del producto.

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3.3. PRODUCTO

Router ADSL ADW-X86s

Características técnicas:

CPU: Am186CC(50MHz) 3.3V.

DRAM: 4Mbit. 256Kx16. 40ns.

MEMORIA FLASH: 8Mbit. 512Kx16. 55ns.

ROM: 1Mbit. 128Kx8.

Puertos RJ45: 3 (10/100BaseT)

Inalámbrico: 802.11b

Puertos RS-232: 1

Puerto USB: 1 (12Mbits/s)

Puertos RJ11: 2

Dimensiones (L x W x H): 200x165x30 mm.


3.3. PRODUCTO

Arquitectura del Producto: Router ADSL ADW-X86s

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3.3. PRODUCTO

Router ADSL ADW-X86s


4. SISTEMA DE GESTIÓN Y PRODUCCIÓN

4.1. Topología de la red

4.2. Tipo de tecnología de la red

4.3. Tipo de cableado

4.4. Descripción física de la red

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4.1. TOPOLOGÍA DE LA RED

Topología física:

Estrella

Topología lógica:

Bus

Ventajas:

Menor número de colisiones

Menor riesgo de ruptura

No necesita repetidores


o Principales tipos de tecnologías empleadas en la industria: ATM, Apple Talk, Ethernet, FDDI, Token Ring, DEC net

o Tecnología de implementación: Ethernet

o Principales características:

Alta velocidad (10/100Mbps)

Baja tasa de error

Sin retardos de conmutación

Gran implantación en la industria

o Estándares:

802.3 (Ethernet)

802.11b (Inalámbrica)

4.2. TIPO DE TECNOLOGÍA DE LA RED

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4.3. TIPO DE CABLEADO

o Tipos de cables:

Coaxial

Par trenzado

Fibra óptica

o Debido al tipo de red escogida se empleará cable de par trenzado (10BaseT y 100BaseT) sin apantallar (UTP).


4.4. DESCRIPCIÓN FÍSICA DE LA RED

Características de los dispositivos de la red:

Dispositivo Alturacm

Anchocm

Largocm

PesoKg

Nºpuertos

VelocidadMbps

Puertos PotenciaW

Hub 2.1 12.0 23.0 1.7 16 10/100 RJ45 25

Switch 1.7 8.0 25.0 1.2 4 10/100 RJ45 15

Router 5.1 20.3 40.1 3 8 10/100 RJ45 33

AdaptadorRS232-Ehernet

10.16 5.10 8.86 0.28 1 10RS232RJ45 11

Puente wifi 6.0 5.0 10.5 0.25 1 10/100 RJ45 12

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4.4. DESCRIPCIÓN FÍSICA DE LA RED


5. SISTEMA DE AGENTES DISTRIBUIDOS

5.1. El Agente Inteligente

5.2. Comunicación entre agentes

5.3. El conocimiento en los agentes

5.4. Estructura de la comunidad de agentes

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5.1. EL AGENTE INTELIGENTE (A.I.)

Esquema del Agente Inteligente Genérico

Open Agent Architecture. http://www.ai.sri.com/~oaa


5.1. EL AGENTE INTELIGENTE (A.I.)

Elemento constructivo básico de la red de agentes

Características:

Continuidad temporal

Autonomía

Sociabilidad

Pro-actividad

Racionalidad

Reactividad

Movilidad

Veracidad

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5.2. COMUNICACIÓN ENTRE AGENTES

SISTEMA DE PIZARRA

Características:

No hay comunicación directa

No existen áreas privadas

Gran cantidad de información

PIZARRA

Agente

Agente

Agente

Agente


SISTEMA DE MENSAJES

Características:

Comunicación entre dos agentes

Protocolos definidos

Formato libre del contenido de los mensajes


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Estructura del lenguaje ICL

Solvable(NumProyecto,Tarea)$NombreParam1=ValorParam1,

NombreParam2=ValorParam2,…....,NombreParamN=ValorParamN#NombreAgente

Ejemplo:

Subastar(25403,Datos)$NumUnidades=5,TipoProducto=A,Nombre

Destino1=AlmacenMatPrima,NombreDestino2=Taladrado

#Agente2005

Open Agent Architecture. http://www.ai.sri.com/~oaa


5.3. EL CONOCIMIENTO EN LOS AGENTES

o El conocimiento en el A.I. es muy variado en cuanto a su uso y tiempo de utilidad:

Conocimiento temporal para resolver una tarea (memoria a corto plazo). Se almacena en variables y estructuras.

Conocimiento de registro propio o información de otros agentes. Se almacena en archivos de acceso directo.

Conocimiento específico, información validada y estructurada (memoria a largo plazo). Se almacena en archivos de tipo XML. (CommonKADS)

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Ejemplo de archivo en XML, Agente de Calidad:<Maquina>

<Nombre>InspeccionTest1</Nombre>

<IncidenciaDefectos>

<Descripcion>

<NumeroUnidadesDefectuosas>1</NumeroUnidadesDefectuosas>

<FechaDeteccionFallo>27/12/2007 16:52:23</FechaDeteccionFallo>

<Pedido>52103</Pedido>

<TipoFallo>BA-007</TipoFallo>

<Reparacion>SI</Reparacion>

<FechaDiagnostico>27/12/2007 16:52:29</FechaDiagnostico>

</Descripcion>

<Descripcion>

<NumeroUnidadesDefectuosas>1</NumeroUnidadesDefectuosas>

<FechaDeteccionFallo>27/12/2007 16:52:39</FechaDeteccionFallo>

<Pedido>52103</Pedido>

<TipoFallo>BA-007</TipoFallo>

<Reparacion>SI</Reparacion>

<FechaDiagnostico>27/12/2007 16:52:46</FechaDiagnostico>

</Descripcion>

</IncidenciaDefectos>

</Maquina>

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5.4. ESTRUCTURA DE LA COMUNIDADDE AGENTES



Dirección de la red: 172.24.0.0

Máscara de red: 255.255.252.0

16 subredes, 14 efectivas

64 direcciones IP en cada subred, 61 efectivas

SubredDir. IP de la

subredDir. IP del

routerDir. IP Disponibles

Dir. de “broadcast”

Subred 1 172.24.0.64 172.24.0.65172.24.0.66 a 172.24.0.126

172.24.0.127

Subred 2 172.24.0.128 172.24.0.129172.24.0.130 a 172.24.0.190

172.24.0.191

Subred 3 172.24.0.192 172.24.0.193172.24.0.194 a 172.24.0.254

172.24.0.255

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Asignación de las subredes a las zonas de la planta

Zona Dir. IP de la subred

Departamento de marketing 172.24.0.64

Departamento de compras 172.24.0.128

Departamento de producción 172.24.0.192

Departamento de diseño 172.24.1.0

Laboratorio 172.24.1.64

Línea de fabricación de PCI 172.24.1.128

Línea de montaje de componentes y soldadura 172.24.1.192

Línea de ensamblaje 172.24.2.0

Línea de embalaje y paletizado 172.24.2.64

Línea de fabricación de plásticos 172.24.2.128

Almacén de materia prima 172.24.2.192

Almacén de producto acabado 172.24.3.0

Almacén de plásticos 172.24.3.64

Vehículos Guiados Automáticamente 172.3.128


6. DESCRIPCIÓN DE IMPLEMENTACIÓNDE AGENTES

6.1. AI Genérico6.2. AI Maquinaria Genérico6.3. AI VGA Genérico6.4. AI Subasta Genérico6.5. AI Facilitador6.6. AI Control del proceso de fabricación6.7. AI Conocimiento6.8. AI Marketing6.9. AI Calidad6.10. AI Visualización6.11. AI Subastador transporte6.12. AI Taladrado6.13. AI VGA 16.14. Esquema global del proceso

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6.1. AI GENÉRICO

+New()+EntradaActividad()+EnvioActividad(in Actividad : StrActividad)+EnvioUnaActividad(in Actividad : StrActividad)+EnvioActividad(in Actividad : StrActividad, in PuertoSalida : Integer)+EnvioActividadAgEspecifico(in Actividad : StrActividad)-PuertoDestinoActividad(in Actividad : StrActividad) : Integer-PuertoDestinoAgEspecifico(in Actividad : StrActividad) : Integer-ObtenerMiPuerto() : Integer+Presentacion()+Presentacion(in Titulo : String, in Actividad : StrActividad)+PresentarRestoAgentes(in Actividad : StrActividad)+ComunicarFinalizacion()+RegistroAgente(in Actividad : StrActividad)+EliminarRegistroAgente(in Actividad : StrActividad)+RevisionEstado() : Boolean+DatosSol() : StrActividad

+PIn : Integer-ActPendientes() : StrActividad-ComEntrada : TcpListener+Solvables() : String+AgenteContenedor : String+DireccionIP : IPAddress+DirecAgFacilit() : IPAddress

ComunicacionAIA

+Finaliza()+New()+ChequeoActividades()#AddLog(in Actividad : StrActividad)#EstaArchivado(in Proyecto : StrProyecto) : Integer+AñadeProyecto(in Proyecto : StrProyecto)

+IntAIAI : ComunicacionAIAI+IntAIHum() : Interfaz#IntAIHumanoActivo : Interfaz+HilosEjecucion(2) : Thread+Tareas(2) : ThreadStart+NombreAgente : String+Proyectos() : StrProyecto

AtribucionesPropias::FuncionesPropias

+New()+GestionActividad(in Actividad : StrActividad)+DatosSol() : StrActividad+RevisionEstado() : Boolean+ControlAcceso(in Actividad : StrActividad, in Archivo : String) : Boolean+NuevoAcceso()#AccesoHumano()+NuevaSupervision(in Proyecto : StrProyecto)#SupervisionHumano()#CargaFormSupervision(in Proyecto : StrProyecto)+NuevaSupervision2(in Maquinaria : StrMaquinaria)#CargaFormSupervision2(in Maquinaria : StrMaquinaria)+NuevaSupervision3(in DatosE : StrDatosE)#CargaFormSupervision3(in DatosE : StrDatosE)

#ActPendientes() : StrActividad

InterfaceAIHumano::Interfaz

-Comunica 1

-Se comunica con agentes con1

-Comunica a1

-Se comunica con actores con0..*


6.1. AI GENÉRICO

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6.2. AI MAQUINARIA GENÉRICO


6.3. AI VGA GENÉRICO

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6.4. AI SUBASTA GENÉRICO

+Finaliza()+New()+FinalizarAgenteSubasta()+PublicarSubasta(in Actividad : StrActividad)+AñadeSubasta()+GestionaSubastas()+RecibeOfertas()+CalculaGanador(in Numero : Integer) : String

+TempActividad : StrActividad+Subasta() : StrSubasta+ActividadesPendientes() : StrActividad

AtribucionesSubasta::FuncionesSubasta

A.I. GENÉRICOA.I. SUBASTA GENÉRICO

+Oferta() : StrOferta

«struct»FuncionesSubasta::StrSubasta

+Agente : String+Oferta : String

«struct»StrSubasta::StrOferta

-Se almacena en

1 -Colecciona0..*


6.5. AI FACILITADOR

Form AI Facilitador

Arranca()

Escucha()

Show()

Registro

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6.6. AI CONTROL DEL PROCESODE FABRICACIÓN

AtribucionesPropias::GestorProcesoFabricacion

InterfaceAIHumano::InterfaceAIIngProduccion

InterfaceAIHumano::FormCPF

«struct»FormCPF::RepProceso

InterfaceAIHumano::FormRepProceso

«delegate»FormRepProceso::DelegadosNodo

-Comunica a1-Se comunica con actores con0..*

-Es gestionado por1

-Gestiona1

-Se almacena en

1

-Colecciona0..*

-Es gestionado por1

-Gestiona1

A.I. GENÉRICOA.I. CONTROL


Solvable: Notificación

6.6. AI CONTROL DEL PROCESODE FABRICACIÓN

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6.7. AI CONOCIMIENTO

Solvables:

-Publicar

-DatosProyecto


6.8. AI MARKETING

Solvable: Informe

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6.9. AI CALIDAD

Solvable: ProductoDefectuoso


6.2. AI MAQUINARIA GENÉRICO6.10. AI VISUALIZACIÓN

Solvables:

-ActualizarDatosMaquinaria

-ActualizarAVGs

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6.11. AI SUBASTADOR TRANSPORTES

GestorSubastadorTransporte

ChequeoActividades()

AIGenerico : InterfazAI-AI

DstosSol:DatosSol()

EnviaActividad(Actividad)

GestionaSubasta()

EnviaActividad(Actividad)

Solvables:

-Subastar

-Oferta


6.11. AI SUBASTADOR TRANSPORTES

Proceso General Subasta

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6.12. AI TALADRADO

Solvables:

-Taladrar

-EntradaTaladrado


6.13. AI VGA 1

Solvables:

-Transporte

-RecibirSubasta

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6.14. ESQUEMA GLOBAL DEL PROCESO


7. SIMULACIÓN

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7. SIMULACIÓN


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8. CONCLUSIONES

o Sistemas Multi-Agente como paradigma de implementación de la capa informacional de Sistemas de Fabricación Avanzados (Paradigma Biónico, Fractal, Holónico)

o Experiencia en desarrollo e implementación de tecnologías MAS:

OAA, CommonKADS

VB .NET, GAMBAS

Orientado a objetos

o Otros desarrollos:

Automatización de diseño de depósitos a presión

Sistema Multi-Agente para aplicación domótica en viviendas adaptadas

Sistemas Distribuidos de Gestión de Calidad

Plataforma Multi-Agente mediante software libre para la automatización del proceso de validación documental aplicado a proyectos de ingeniería


9. REFERENCIAS

Sistemas Avanzados de Fabricación DistribuidaEd. RA-MA. Madrid, 2007Francisco Aguayo González, Mariano Marcos Bárcena, Manuel Sánchez Carrilero, Juan Ramón Lama Ruiz

Intelligent Agents based Manufacturing Systems: A formal specification derived from FRABIHO

THIRD I*PROMS Virtual Conference, 2007Francisco Aguayo González, Juan R. Lama Ruiz, Manuel Sánchez Carrilero,Víctor M. Soltero Sánchez, Mariano Marcos Bárcena

Integración de modelos Biónicos, Holónicos y Fractales para Fabricación Distribuida

XVI Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica, 2004M. Sánchez Carrilero, F. Aguayo González, J. R. Lama Ruiz, R. Bienvenido Bárcena, M. Marcos Bárcena

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