CÉLULA DE EMPAQUETADO CON ARQUITECTURA DE CONTROL BASADA EN HOLONES Y TECNOLOGÍA DE

IDENTIFICACIÓN POR RADIOFRECUENCIA

Andrés García Higuera Prof. Titular ETSII-UCLM, Senior Research Associate Univ. of Cambridge, Andres.Garcia@uclm.es

Resumen El “Auto-ID Centre” ha puesto en marcha una demostración en el Instituto para la fabricación de la Universidad de Cambridge. En ella se muestran las ventajas de aplicar la tecnología Auto-ID de seguimiento de objetos por radio frecuencia a los sistemas altamente distribuidos de control en entornos de fabricación. En este artículo se exponen algunos de los aspectos más relevantes de ese trabajo. Palabras Clave: Control distribuido, Control holónico, Identificación de productos, Fabricación integrada por Computador, Producción Industrial. 1 AUTO-ID EN LOS SISTEMAS DE

FABRICACIÓN 1.1 TENDENCIAS EN FABRICACIÓN En el futuro los sistemas de fabricación pueden ser muy diferentes de los actuales. Aunque la mecanización y la automatización han hecho mucho para mejorar la eficiencia, aumentar la fiabilidad y reducir costes de producción, los sistemas tradicionales de fabricación tienden a ser poco flexibles, presentando graves problemas de robustez cuando son sometidos a perturbaciones en el entorno. Se puede decir que les falta “agilidad”, en el sentido de que no son capaces de responder adecuadamente a los cambios. Un sistema de fabricación ágil debe ser capaz de manejar perturbaciones y cambios en su configuración como algo habitual. En el mercado actual los clientes y empresas piden productos a la medida de sus necesidades y no están preparados para permitir grandes retrasos en la entrega. En otras palabras, los fabricantes están siendo impelidos por las fuerzas del mercado a ser capaces de producir en masa a la medida (mass customisation) dentro de sus familias de productos mientras han de ser capaces de reaccionar rápidamente a las demandas del cliente [6].

1.2 NUEVAS ESTRATEGIAS PARA LOS SISTEMAS DE CONTROL UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN La utilización de la tecnología Auto-ID en un entorno de fabricación puede proporcionar las bases para la implementación de sistemas más ágiles al proporcionar información sobre el movimiento de productos de forma continua y actualizada. Conforme se van produciendo eventos inesperados relativos al movimiento de productos tales como retrasos en la entrega, colocaciones erróneas o envíos imprecisos, estos eventos pueden ser detectados y la información adecuada enviada al sistema de control de la fabricación. La tecnología Auto-ID proporciona además un mecanismo para implementar sistemas que pueden manejar “mass customisation” dado el sistema de numeración individualizada [5]. La generación de datos relativos al entorno proporciona un punto de partida para la construcción de los sistemas de fabricación anteriormente comentados. Sin embargo la necesidad de una toma de decisiones que permita una actuación automática sobre los datos generados – cerrando el bucle – para una utilización óptima de Auto-ID para el control [11]. Desafortunadamente, los sistemas tradicionales de control jerárquico están siendo adaptados para la producción en masa bajo pedido para el caso de poca variedad de productos y secuencias de producción. Una estrategia alternativa radica en la construcción de sistemas de control distribuido basados en “holones” [1, 3, 9, 10]. Con esta alternativa, en lugar de construirse un sistema de control monolítico que ha de ser preprogramado para comportarse de una forma determinada, el sistema es dividido en subsistemas más reducidos responsables de controlar determinadas partes del dominio. Estas unidades más pequeñas (holones) se comunican unas con otras y reaccionan apropiadamente de acuerdo con esta información. Es interesante resaltar que es posible construir sistemas de control basados en Auto-ID utilizando una aproximación jerarquizada tradicional, y es también posible construir un sistema distribuido que no utilice información proporcionada por Auto-ID.

Sin embargo la combinación entre estas dos estrategias proporciona una arquitectura extremadamente potente capaz de adaptarse a futuros requerimientos de la demanda.

Figura 1: Productos empaquetados por la célula. 1.3 CONSTRUCCIÓN DE UN ENTORNO DE DEMOSTRACIÓN El “Auto-ID Centre” está poniendo en marcha una demostración en el Instituto para la fabricación de la Universidad de Cambridge. En ella se muestran las ventajas de aplicar la tecnología Auto-ID de seguimiento de objetos por radio frecuencia a los sistemas altamente distribuidos de control en entornos de fabricación. La primera fase de esta demostración [8] integraba capacidades básicas de identificación de productos por radiofrecuencia con una célula de fabricación robotizada. Los datos así manejados proporcionaban una serie de ventajas que serán comentadas en la sección 2.1. La segunda fase de la demostración, a la que se dedica este artículo, tiene dos objetivos principales: 1) Consolidar y aumentar las prestaciones del

sistema anterior de control utilizando las prestaciones de la tecnología Auto-ID.

2) Integrar una arquitectura distribuida de control para el sistema de fabricación.

Con esto se pretende mostrar las posibilidades que, en un entorno industrial, presenta el uso combinado de la tecnología Auto-ID y los sistemas de control altamente distribuidos. 1.4 ESTRUCTURA DE ESTE ARTÍCULO La siguiente sección presenta en entorno de demostración e incluye una comparación con el entorno construido para la fase anterior. En la sección 3 se muestra la estructura básica de la arquitectura de control basada en “holones”. La sección 4 examina en detalle el diseño e implementación del sistema de control. Finalmente se extraen conclusiones de los resultados obtenidos y se presentan líneas de mejora de lo expuesto en las que ya se está trabajando.

2 DESCRIPCIÓN DEL ENTORNO DE DEMOSTRACIÓN

El entorno de demostración puesto en marcha en Cambridge es una célula de empaquetado automática para el llenado de cajas de regalo. Los productos insertados en las cajas son: cuchillas de afeitar, crema de afeitar, gel de ducha y desodorante. Estos productos pueden ser introducidos en dos tipos diferentes de cajas con capacidad para tres productos cualesquiera cada una y en cualquier orden. Por simplicidad los productos individuales se han montado en contenedores iguales que facilitan la manipulación. Estos contenedores así como las cajas disponen de una etiqueta con un EPC (Electronic Product Code - número de identificación) preprogramado y la célula está dotada de lectores RFID en puntos estratégicos. La Figura 1 muestra dos variedades de cajas con diferentes productos en su interior. La célula de empaquetado está montada en torno a un brazo robotizado de configuración antropomórfica con un sistema de transporte basado en lanzaderas que pueden transportar tanto cajas como productos individuales. Además existe un sistema de almacenamiento intermedio que actúa como “buffer” de productos para el caso más habitual de que la secuencia de llegada no coincida exactamente con las necesidades de llenado de las cajas.

Figura 2: Esquema de la célula en su primera fase.

2.1 REVISIÓN DE LA PRIMERA FASE La primera fase de esta demostración [8] permitió demostrar las ventajas de incorporar la información Auto-ID al sistema de fabricación. La Figura 2 proporciona en esquema de la distribución del la célula. Las ventajas demostradas en una serie de escenarios pueden ser resumidas en la siguiente lista: x Habilidad para tratar productos que llegan

mezclados de forma aleatoria y desordenada.

x Capacidad de gestionar pedidos a medida de última hora.

x Capacidad para producir diferentes productos finales (cajas llenas).

x Capacidad para enfrentarse a perturbaciones en el área de almacenamiento.

Figura 3: Simulación de la célula en su segunda fase. 2.2 CAMBIOS DESARROLLADOS PARA LA SEGUNDA FASE Varias mejoras han sido añadidas a la célula de empaquetado para su segunda fase. Estas permiten apreciar el efecto de las nuevas posibilidades que ofrece la tecnología Auto-ID cuando se combinan con in sistema de control altamente distribuido. Los cambios principales se encuentran reflejados en la lista que se muestra a continuación, mientras que la Figura 3 muestra una simulación realizada durante la etapa de diseño de esta segunda fase, mientras que la Figura 4 ofrece una vista del sistema real una vez montado. x Se ha instalado un Nuevo tramo de transportador

que permite un direccionamiento dinámico de cajas, productos y cajas terminadas.

x La estación de control de calidad se ha montado sobre esta nueva línea.

x Dos cambios de vías permiten los cambios entre diferentes tramos.

x Las operaciones de las estaciones de carga/descarga se han hecho genéricas de forma que puedan ser realizadas indistintamente en ambas estaciones.

x Las lanzaderas de transporte han sido remodeladas de forma que todas ellas pueden transportar cualquiera de los elementos necesarios.

x Se han añadido nuevas etiquetas y lectores en diferentes puntos de la célula.

Este último punto resulta especialmente útil para el desarrollo del control basado en holones de forma que, por ejemplo, nuevos lectores situados en la

entrada a los cambios de vía les dan a éstos completa autonomía tal como será discutido en la Sección 4. 3 LA ARQUITECTURA BÁSICA En esta sección se describe la arquitectura básica de la célula, la cual es dividida en: la arquitectura de bajo nivel, la cual incluye los PLC´s y el controlador del robot y el almacén virtual, que proporciona información sobre los productos disponibles en los diferentes puntos de la célula. 3.1 LA ARQUITECTURA DE BAJO NIVEL Un factor crítico en el diseño de la arquitectura de bajo nivel fue le de asegurar que los diferentes recursos pudieran ser controlados de forma independiente. Esto permite el uso de un control a alto nivel basado en holones. Además esto facilita la modularidad permitiendo la replicación de trozos comunes.

Figura 4: Aspecto final de la célula de empaquetado. 3.2 EL ALMACÉN VIRTUAL Para esta segunda fase se ha desarrollado un servidor PML más genérico que facilita el almacenamiento de información relativa tanto a los productos como a los pedidos compuestos. Este servidor implementa ahora un servidor SOAP (Simple Object Access Protocol) con un conjunto de métodos genéricos que posibilitan las diferentes operaciones necesarias de lectura y escritura. Una descripción más detallada de este servidor puede encontrarse en [7]. También ha sido implementada una base de datos relacional que constituye un “almacén virtual” representativo del estado actual del sistema. Este almacén virtual contiene información del tipo de la identificación de las lanzaderas incluyendo su ubicación y su carga así como lo productos en el

almacén. El almacén virtual recibe eventos del Savant relativa a la llegada y salida de etiquetas de los campos de lectura de los diferentes lectores y utiliza esta información para mantener el estado del sistema. 4 LA NUEVA ARQUITECTURA

BASADA EN HOLONES La nueva arquitectura basada en holones se ha desarrollado a partir del control existente para la primera fase de esta célula. En la siguiente sección se revisan las condiciones en las que se ha montado el nuevo control y se justifica la implementación realizada. 4.1 ANTECEDENTES Un holon (del griego holos, todo, con el sufijo –on, partícula o parte) es un componente bien definido de un sistema mayor, que tiene interacciones con otros holones en el sistema. Un holon puede contener sub-componentes, que pueden a su vez ser considerados como holones y son entidades autónomas. Los holones son importantes conceptualmente porque permite dividir un sistema complejo en otros más sencillos con interacciones internas y externas. Los sistemas de fabricación basados en holones (HMS) utilizan el concepto de holon como base para el diseño de un sitema de fabricación. Los HMS ganan en robustez y flexibilidad al permitir el funcionamiento autónomo de los diferentes holones a la vez que permiten la comunicación y negociación entre ellos. La robustez se mejora evitando puntos centrales de control y reduciendo en lo posible los acoplamientos entre las partes del sistema, lo que restringe la incidencia de las averías. La flexibilidad viene dada por la posibilidad de añadir o quitar holones en tiempo de ejecución cuando se producen cambios en la carga de trabajo o en las características de los productos. El control basado en holones se contrapone al control tradicional que tiende a ser jerárquico, centralizado e inflexible.

Figura 5: Estructura genérica de diseño para el

sistema de control basado en holones; 1) Influencia, 2) Restricción, 3, 4) Función y prestaciones.

4.2 DISEÑO DEL SISTEMA El diseño teórico o de alto nivel de un sistema especifica los objetivos del sistema de fabricación sin detallar la forma en que esos objetivos son alcanzados. El esquema de esta especificación se encuentra representado en la Figura 5. Tal como muestra el diagrama, los objetivos generales para un sistema pueden ser divididos en sistema de control y características operativas. Los objetivos del sistema de control se refieren a la funcionalidad de los holones individuales; mientras que los objetivos operativos se refieren al comportamiento de todo el sistema. Existe una relación estrecha entre ambos puesto que el sistema puede restringir determinadas operaciones. Además los objetivos operativos pueden establecer limitaciones al sistema de control [4]. Ambos conjuntos de objetivos pueden ser subdivididos en objetivos funcionales y de rendimiento. Por ejemplo, como parte de los objetivos del sistema de control, puede contarse con un requerimiento funcional para que un holon manipule un producto de una forma determinada. Además los objetivos de rendimiento tienden a venir especificados en términos de medidas específicas tales como el número de productos que pueden ser manipulados por minuto. En un sistema de fabricación típico, los objetivos del sistema de control incluyen aspectos tales como el suministro de materia prima al sistema, la manipulación de las partes durante la producción, movimiento de materiales entre diferentes elementos, almacenamiento de materiales o partes y extracción de productos acabados. Por el contrario los objetivos operacionales definen cómo el sistema se ve desde el exterior. Esto comienza con una especificación de las entradas y salidas de materiales y productos y también incluye aspectos relacionados con la “agilidad” del sistema tales como su capacidad para manipular diferentes tipos de materias primas, si los sistemas de entrega y recogida pueden ser intercambiados, la habilidad para reconfigurarse en razón de cambios en la demanda o la capacidad de crecer. Es sistema de control y los objetivos operacionales llevan a la especificación de la arquitectura y comportamiento general del sistema respectivamente. En la siguiente sección se demuestra cómo este entorno puede ser utilizado en la célula de fabricación de Cambridge [2].

4.2.1 Objetivos del Sistema de Control La primera consideración a tener en cuenta en el diseño del sistema de control es la entrega de materiales. Los materiales entran en el sistema siendo colocados en los vehículos lanzadera para su transporte dentro de la célula. Esta tarea tiene asociada un holon para la carga de la lanzadera. De forma similar los productos acabados abandonan el sistema al ser descargados de las lanzaderas. La gestión de cada producto es asignada a un holon de producto. Este holon realiza el seguimiento del producto en el sistema y asegura que sigue el proceso de fabricación adecuado. La manipulación de materiales es proporcionada por el holon del robot, los holones de las estaciones de carga/descarga y los holones de los cambios de vía en los cruces. Estos holones gestionan los recursos físicos para manipular y mover materiales y productos. El almacenamiento de materiales es proporcionado por holones de almacén. Puesto que las materias primas pueden ser también almacenadas en lanzaderas, éstas se corresponden con holones virtuales de almacenamiento que pueden ser invocados cuando los niveles de almacenamiento son bajos. 4.2.2 Objetivos Operativos Desde la perspectiva operativa el principal objetivo es satisfacer pedidos. Aunque no es necesario que exista un holon para gestionar cada orden por separado, el sistema debe ser capaz de asociar una orden con un conjunto de tipos de producto y cantidades. Además cada producto tiene su propia “receta” la cual describe las partes que constituyen el producto y cómo son ensambladas.

Figura 6: Diseño en holones del control de la célula.

Cuando una orden llega, el holon de producto generado busca y selecciona los recursos de material que necesita, tales como una caja vacía y los productos a introducir en la caja. También es necesario seleccionar los recursos de hardware negociando con sus holones asociados. Los holones de producto aplican entonces la receta para producir el producto. Una fase de control de calidad asegura que la receta ha sido completada y que el producto ha sido ensamblado correctamente.

Para dar flexibilidad y capacidad de respuesta al sistema, los holones de producto tienen una prioridad asociada de forma que es posible otorgar preferencia de paso a aquellas partes asociadas a productos prioritarios. En un caso extremo, productos parcialmente creados de baja prioridad pueden ser desensamblados para permitir que se completen productos asociados a órdenes de mayor prioridad. Para incrementar la agilidad del sistema un objetivo adicional de diseño es permitir cambios de última hora sobre las órdenes. Esto se puede presentar como un cambio en uno de los tipos de producto a empaquetar, a cualquier otro cambio en la receta o a un incremento o decremento en la calidad. La Figura 6 resume el diseño teórico de la célula de empaquetado. Nótese que los holones de carga/descarga proporcionan similar funcionalidad y podrían ser unidos para dar lugar a un único holon capaz de gestionar ambas operaciones. Esto parece ser una buena simplificación ya que en ambas operaciones se utiliza el mismo recurso.

Figura 7: Los holones se componen de agentes

software y de recursos Hardware. 4.3 SISTEMA FINAL Una característica fundamental de los holones es la de estar constituidos por recursos físicos con cohesión funcional. Estos recursos pueden incluir personal, software, maquinaria y partes. Dos ejemplos de holones incluidos en el diseño de la célula de empaquetado son el holon del robot y los de los cambios de vía. Tal como muestra la Figura 7 el holon del robot está compuesto por un agente software, una imagen del estatus del sistema físico total (denominado Black Board), una interfase de comunicaciones y el propio robot. El agente software interacciona escribiendo mensajes que mantienen actualizada la imagen del sistema. La interfase de comunicaciones busca instrucciones en esa imagen del sistema y cuando las encuentra se las envía al robot. Los comandos mantienen una forma

homogénea, coger algo de un sitio y depositarlo en otro. El holon de los cambios de vía opera de forma similar. Las instrucciones le son enviadas al cambio de vía a través de la imagen del sistema. En este caso es un PLC el que se encarga de comprobar la imagen del sistema y actuar sobre el sistema físico. Cada holon de cambio de vía controla un par de puertas. 4.3.1 Tipos de Holon Los tipos de holon que han sido implementados en el sistema de control (con el número de unidades) son: holon de pedido (se genera una unidad por cada caja pedida), holon de gestión de la producción (1), holon de cambio de vía (2), holon de lector de identificación (7), holon de estación de carga/descarga (2), holon de robot (1), holon de almacenamiento (1), holon de gestión de las cajas (1) y holon del sistema de transporte (1). Se discute seguidamente el holon de robot pues se trata de uno de los holones de recurso más complejos y sus procesos tipifican las interacciones que un holon autónomo tiene consigo mismo y con el exterior. Se puede apreciar que el holon de robot da soporte a las operaciones de manipulación de materiales por medio de: x Tareas de planificación basadas en un sistema de

recompensas. x Realizar diferentes operaciones de “pick and

place” para empaquetar cajas, llenar y ordenar el almacén.

x Interaccionar con el robot físico. Cada una de estas funciones se ha modelado como una prestación (conteniendo las estructuras adecuadas de eventos, planes y creencias) asociada al robot (Figura 8). En un futuro próximo se pretende que una capacidad adicional para manejar fallos.

Figura 8: Diseño por medio de agentes.

Considérese una operación interna del robot como la decisión sobre cuál va a ser la próxima acción de “pick and place” a realizar. El plan “ScheduleRobot” lanza un evento “RobotJobArrived” (Figura 9) indicando que el robot debe ejecutar una tarea (aquella con la máxima prioridad o recompensa). Cuatro planes de la capacidad de ejecución pueden

manejar este evento. La selección de cuál plan va a manejar este evento en concreto inicialmente es determinada en tiempo de ejecución utilizando el contexto de dichos planes. Aquí el contexto utiliza el número de objetos y de cajas sobre una lanzadera. La interacción que un holon tiene con otros es orquestada por el intercambio de mensajes. La Figura 10 muestra un ejemplo de esta interacción entre los holones de robot y de pedido.

Figura 9: Diagrama mostrando el evento

RobotJobArrived. 4.3.2 Interacción entre Holones Los diferentes agentes de holones interactúan entre sí por medio del intercambio de mensajes (que pueden ser contemplados como servicios ofrecidos), unido a un sistema de costes. Por tanto, el mecanismo encapsula el intrincado modelo del sistema físico; cómo se controla el hardware así como los procesos íntimos de toma de decisiones dentro de cada holon. Para coordinar las acciones y decisiones de los agentes, los eventos son enviados síncrona o asíncronamente. Ningún agente es obligado a responder a un mensaje puesto que cada agente es autónomo pero, por lo general, se fomenta una buena cooperación en la que los agentes respondan con datos fiables y ejecuten planes apropiados para conseguir los objetivos asociados con los eventos entrantes.

Figura 10: Interacción entre el holon de robot y los

de pedido. La negociación entre los holones de pedido y de recursos, así como entre holones de recursos (para la tolerancia a fallos), es manejada en términos únicamente de precio. El cliente pone precio a cada caja, el pedido compuesto es lanzado y este precio es utilizado a través de los procesos de fabricación para secuenciar la creación de agentes de pedido que “compran” cajas vacías y productos, usan una

lanzadera o reservan un espacio de tiempo en el uso de una estación de carga/descarga o del robot. Por tanto la demanda y la oferta son ajustadas en el curso de la negociación a través de un protocolo sencillo: los holones de pedido necesitados de un servicio en particular distribuyen peticiones a instancias predefinidas de la clase del agente de recurso. Los holones de recurso a su vez evalúan las peticiones en términos de su propia disponibilidad y estatus, y proporcionan respuestas a los holones de pedido con el coste del trabajo. Esos costes son utilizados por el holon de pedido para seleccionar los recursos más baratos. En diseño por agentes clásico esto sería contemplado como el establecimiento de un contrato. Por ejemplo, una vez reservado los servicios de una determinada lanzadera cargada con una caja del tipo requerido, se considera la negociación entre un holon de pedio y la estación de carga/descarga para que la caja sea llenada. El protocolo procede como sigue: el holon de pedido anuncia al holon de la estación de carga que quiere que se realice un trabajo y que está dispuesto a pagar un determinado precio que es el fijado cuando el cliente cuando se estableció el pedido. La estación de carga considera el trabajo, determinando si está en condiciones de realizarlo. Si la estación está averiada devuelve un precio infinito por el trabajo. Si no, determina el momento en que el trabajo será abordado y queda a disposición de insertar otros trabajos con una mayor prioridad (capaces de pagar un precio mayor), con lo que el trabajo anterior sería desplazado y habría de asumir un retraso. Los holones de pedido asociados con el trabajo desplazado (retrasado) no son informados del cambio de secuencia; solo el holon de pedido asociado al trabajo recién insertado será informado para confirmar el contrato. El holon de pedido informa entonces al sistema de transporte para que éste lleve a la lanzadera seleccionada a la estación asignada. Por encima de su capacidad de respuesta y la posibilidad de resolver situaciones de avería en una de las estaciones, este protocolo cuenta con la ventaja de que la carga de trabajo se distribuye de forma uniforme entre las estaciones a lo largo del tiempo. Este es un ejemplo de interacción entre holones de pedido y de recurso. Considérese ahora un ejemplo de interacción entre recursos. Cuando una lanzadera se aproxima a un cambio de vía pasa por un lector de radio frecuencia. El EPC de la etiqueta pegada a la lanzadera es leído y procesado por los sistemas software de Auto-ID [4] denominados Savant y servidores PML. Un holon del lector continuamente chequea el servidor en busca del EPC de la última lanzadera que entró en el rango del lector.

A su llegada, el holon del lector informa al holon del cambio de vía de la presencia de la lanzadera. Cada cambio de vía tiene dos entradas y dos salidas de forma que se ha de decidir cuál de las dos posibles lanzaderas en espera pasa en primer lugar. Esta decisión se hace en la actualidad de acuerdo con una pila FIFO. El holon del cambio de vía interactúa con el holon de la línea de transporte para determinar el destino de la lanzadera entrante y comprobar que existe un hueco en la vía hacia el que la lanzadera puede moverse. El holon de la línea mantiene una representación de la situación de las lanzaderas en las diferentes zonas por medio de un sistema de colas. La cola es incrementada cuando una lanzadera llega a una zona y decrementada cuando la abandona. El holon de la línea dispone de un modelo con el número de lanzaderas que pueden estar presentes en cada zona; lo que se ha determinado en el arranque y está íntimamente ligado con la configuración del sistema de transporte. De esta forma el holon de la línea es capaz de decidir si otra lanzadera puede entrar en una determinada zona basándose en su destino. Si existe espacio se informa de ello al holon del cambio de vía de forma que éste pueda dar paso a la lanzadera. 5 CONCLUSIONES Existen ventajas considerables en la combinación de la tecnología Auto-ID con la filosofía de control altamente distribuido basado en holones. Esto se puede apreciar si se tiene en cuenta que uno de los inconvenientes tradicionales de este tipo de control es la dificultad en la integración. La tecnología Auto-ID proporciona la información necesaria de forma eficiente. Por tanto la combinación presenta grandes posibilidades. 5.1 VENTAJAS DEMOSTRADAS EN LA CÉLULA DE EMPAQUETADO El estado y localización de los productos puede ser determinado en los lugares y momentos oportunos mediante la colocación de lectores RFID en lugares estratégicos. Esto, combinado con la arquitectura de control distribuida utilizada, da lugar a un comportamiento intrínsecamente flexible en el que la ruta de un producto puede varía dinámicamente en función de la disponibilidad de recursos. Si se produce una avería en cualquiera de las estaciones de empaquetado y descarga de productos la estación restante puede asumir todas las tareas. De forma similar el sistema puede manejar devoluciones de pedidos a la vez que la fabricación de lotes pequeños no supone un problema. Además el sistema es capaz

de responder con rapidez ante la llegada de pedidos urgentes. 5.2 VENTAJAS GENÉRICAS Las ventajas obtenidas de la integración de los datos proporcionados por la tecnología Auto-ID en un sistema de control distribuido y demostradas en la célula de empaquetado son aplicables de forma mucho más genérica. Se puede destacar que el control basado en tecnología Auto-ID: x Incrementa las posibilidades de caracterización

de productos permitiendo lotes pequeños y fabricación particularizada bajo pedido.

x Facilita la integración de nuevas técnicas de gestión de la producción permitiendo una rápida respuesta a situaciones inesperadas.

x Hace mejor uso de los diferentes elementos de la planta.

x Proporciona vías de degradación paulatina ante averías.

x Habilidad para gestionar productos de diferentes tipos en rápida sucesión.

x Capacidad para particularización tardía de productos (late customisation).

x Habilidad para responder ante una llegada aleatoria de materia prima.

x Posibilidad de reponerse a perturbaciones en el almacén.

5.3 DESARROLLOS FUTUROS Se están contemplando diversas vías de mejora y ampliación de los trabajos aquí expuestos. Esas mejoras incluyen: x Abstracción y extensión del control distribuido

utilizando Auto-ID. Puesto que se trata de un nuevo concepto se plantea la necesidad de estudiar su posible utilización en un entorno industrial.

x Creación de un entorno de producción más dinámico con mayor tolerancia a fallos.

x Considerar el flujo de datos entre diferentes compañías que pueden ser integradas de la misma forma que se integran diferentes células de fabricación en una misma línea. Por tanto sería interesante analizar la posibilidad de integrar la arquitectura de control basado en holones mejorada con Auto-ID con paquetes software de gestión tradicionales de más alto nivel (ERP).

x Prueba de diversas nuevas tecnologías que están siendo desarrolladas por el Auto-ID Centre y empresas colaboradoras. Entre estos desarrollos

cabe destacar diversas mejoras en el software para la estructura de gestión de la información además de nuevos desarrollos hardware que han de ser probados en entornos industriales.

x Integración de datos adicionales, tales como la información procedente de sensores instalados en el entorno.

x Investigación de soluciones alternativas para la representación de la posición de objetos basada en datos proporcionados por Auto-ID. Existe la posibilidad de que objetos colocados en los límites del campo de actuación de un lector sean detectados unas veces y otras no en lecturas sucesivas. Para estos casos podría resultar conveniente el desarrollo de un modelo probabilístico del entorno así como de los objetos en él contenidos.

x Consideración de diversas variables para la implantación de esta tecnología tales como velocidad y coste añadido.

Con el objetivo de profundizar en estos y otros temas se está desarrollando una tercera y definitiva fase de esta demostración [12]. En esta nueva fase se incluirán nuevos elementos que constituirán nuevas células de trabajo, almacenamiento tal como se puede apreciar en la Figura 11 que representa una simulación de este nuevo entorno que ya se encuentra operativa.

Figura 11: Siguiente fase del desarrollo.

Agradecimientos El Autor desea expresar su más sincero agradecimiento a sus compañeros del “Institute for Manufacturing” de la “University of Cambridge”; y en particular al Director del “Cambridge Auto-ID Centre” D.C. MacFarlane, así como a A. Thorne, S. Hodges, M. Fletcher, M. Harrison y J. Brusey.

Referencias [1] S. Bussmann, (1998), “Agent-Oriented

Programming of Manufacturing Control Tasks”. Proceedings of Third International Conference on Multi-Agent Systems (ICMAS'98), pages 57–63, IEEE Computer Society.

[2] J. Brusey, M. Fletcher, M. Harrison, A. Thorne,

S. Hodges, D. McFarlane, (2003), “Auto-ID Based Control Demonstration”. Auto-ID Centre White Papers. MIT.

[3] H. Van Brussel, J. Wyns, P. Valckenaers, L.

Bongaerts & P. Peeters, (1998), “Reference architecture for holonic manufacturing systems: PROSA”. Computers in Industry, 37, pp. 255-274.

[4] M. Fletcher, J. Brusey, D. McFarlane, A.

Thorne, (2003), “Auto-ID Based Control Demonstration”. Auto-ID Centre White Papers. MIT.

[5] A. García, D. McFarlane, M. Fletcher, A.

Thorne, (2003), "The Impact of Auto-ID Technology in Materials Handling Systems". 7th IFAC Workshop on Intelligent Manufacturing Systems IMS 2003. April 2003, Budapest, Hungary. Pp. 187-192. ISBN: 0 08 044289 7.

[6] J.H. Gilmore & B.J. Pine, (2000), “Markets of

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[7] M. Harrison & D. McFarlane, (2002),

“Development of a Prototype PML Server for an Auto-ID Enabled Robotic Manufacturing Environment”. Auto-ID Centre White Papers. MIT.

[8] S. Hodges, A. Thorne, A. Garcia, J.L. Chirn, M.

Harrison & D. McFarlane, (2002), “Auto-ID Based Control Demonstration Phase 1: Pick and Place Packing with Conventional Control”. Auto-ID Centre White Papers. MIT.

[9] 9�� 0DÙULN�� 0�� )OHWFKHU� � 0�� 3ÙHFKRXÙFHN��

(2002), “Holons & Agents: Recent developments and mutual impacts”, Multi-Agent Systems and Applications II. LNAI 2322, Springer, Berlin.

[10] F. Maturana, W. Shen & D.H. Norrie, (1999),

“MetaMorph: An Adaptive Agent-Based Architecture for Intelligent Manufacturing”. International Journal of Production Research, 37(10), 2159–2174.

[11] D. McFarlane, (2002), “Auto-ID Based Control – An Overview”. Auto-ID Centre White Papers. MIT.

[12] A. Thorne, D. McFarlane, S. Hodges, S. Smith,

M. Harrison, J. Brusey, A. Garcia, (2003), "The Auto-ID Automation Laboratory: Building Tomorrow´s Systems Today", Auto-ID Centre White Papers. MIT.