A indústria carece de sistemas produtivos que atendam a diversidade de demanda do mercado, com eficiência e capacidade de adaptação rápida. As novas soluções para estas necessidades remetem ao uso de novas tecnologias de automação. Porém, a maioria dos sistemas integrados de manufatura implantados em indústria possui seu gerenciamento por controladores lógicos programáveis, assim como suas interligações elétricas e lógicas de controle. A tese proposta faz uso de Sistemas Multiagentes em controladores lógicos programáveis, para que estes possam controlar seus sistemas de manufatura, propiciando-lhes os requisitos de diversidade, agilidade e auto-organização no meio produtivo. A comprovação desta tese se dá pelo método desenvolvido para que tal implementação aconteça, bem como pela análise de abrangência deste método, a fim de verificar em quais cenários ele é eficaz. O método proposto analisa o controlador lógico programável e descreve uma rotina de ações a serem seguidas para que ele se insira em Sistemas Multiagentes, valendo-se das funcionalidades que um agente pode oferecer. Sua análise de aplicação ocorreu em três cenários distintos, onde a abordagem por sistemas auto-organizáveis apresentou melhores resultados para atingir os requisitos de diversidade, agilidade e auto-organização, a partir de sistemas multiagentes interagindo com os controladores lógicos programáveis e suas lógicas locais. / The industry needs production systems that attend the diversity of market demand, with efficiency and fast adaptability. The new solutions to these needs refer to the use of new automation technologies. However, most integrated manufacturing systems deployed in industry have its management by programmable logic controllers as well as their electrical interconnections and logics of control. The thesis proposal indicates the use of multi-agent systems on programmable logic controllers, so that they are able to control their manufacturing systems, addressing the requirements of diversity, self-organizing and agility to the productive environment. The proof of this thesis is given by the method developed for such implementation to happen, as well as analysis of the scope of this method in order to verify in what scenarios it is effective. The proposed method analyzes the programmable logic controller and describes a routine of actions to follow so that it may enter into a multi-agent system, using the features that an agent can offer. Its application analysis took place in three different scenarios where the approach by self-organizing systems showed better results for achieving the requirements of diversity, agility and self-organization from multi-agent systems interacting with programmable logic controllers and their local logic.

De acordo com as tendências de demanda por produtos cada vez mais personalizados com menor time-to-market possível, evidencia-se a necessidade da composição de sistemas produtivos (SPs) com uma estrutura reconfigurável para manter a competitividade frente aos crescentes desafios de um mercado globalizado. Esta capacidade de reconfiguração envolve não só as estruturas internas dos SPs, mas também a participação destes na execução de forma integrada e coordenada em um processo produtivo mais complexo. Dessa maneira, esta dissertação introduz uma arquitetura de supervisão e controle que integra e coordena um conjunto de SPs fisicamente dispersos, cujas funcionalidades estão disponibilizadas como serviços para a execução dos processos produtivos e que, para a supervisão e controle desses SPs dispersos adota-se a técnica de orquestração junto com o conceito de SOA (Service-Oriented Architecture) de modo que em caso de indisponibilidade de algum SP, ocorra a seleção de outro SP de acordo com um critério de prioridade que melhor atende aos requisitos para a manufatura dos produtos. Desta forma tem-se uma solução para a inclusão dinâmica de SPs no sistema. Como o SP disperso pode ser caracterizado como um sistema a eventos discretos, as funcionalidades das partes que compõem a arquitetura proposta é desenvolvida segundo uma metodologia de projeto baseada em modelos em rede de Petri cujas propriedades são exploradas para a avaliação desta arquitetura. O texto apresenta ainda um exemplo ilustrativo das principais funcionalidades da arquitetura proposta implementada para um SP disperso. / According to trends in demand for customized products with less time-tomarket possible, it is noticeable the need for a composition of productive systems (PSs) with a reconfigurable structure to maintain competitiveness against the increasing challenges of globalized market. This ability to reconfigure involves not only the internal structure of the PS, but also their participation implementing an integrated and coordinated environment in a more complex productive process. Thus, this work presents a supervisory control architecture that integrates and coordinates a set of physically dispersed PSs, whose functionalities are made available as services for the execution of productive processes and, for the supervision and control of dispersed PSs it is adopted the \"orchestration\" technique, through the approach of SOA (Service-oriented architecture), that allows, in case of unavailability of any PS, the selection of another PS according to priority criteria that best meet the requirements for the manufacture of products. This is a solution for dynamic inclusion of PSs into the system. Since the dispersed PS can be characterized as a discrete event system, the functionalities of the parts that compose the proposed architecture is developed according to a design methodology based on Petri Net models, whose properties are explored to evaluate the architecture. Also is presented an illustrative example of the main functionalities of the proposed architecture implemented for dispersed SPs.

Este documento é resultado de uma pesquisa que envolve a proposta de uma arquitetura com orientação a serviços de um sistema que integra e coordena um conjunto de sistemas produtivos teleoperados e geograficamente dispersos, no qual se adota uma abordagem de modelagem baseada em uma ferramenta formal, como é a rede de Petri, a fim de estruturar um procedimento não só para a construção dos modelos como também para a análise funcional das partes que compõem o sistema e que, posteriormente, são implementadas em uma arquitetura de controle distribuído. O texto apresenta a motivação e justificativa da pesquisa envolvendo o histórico do desenvolvimento dos sistemas produtivos (SPs); uma revisão da literatura onde, entre outros aspectos, mostram-se abordagens de outros pesquisadores para assegurar uma flexibilidade estrutural dos SPs; a proposta de uma arquitetura baseada numa formulação com orientação a serviços; a proposta de um procedimento de modelagem; e um exemplo de implementação dessas propostas. O desenvolvimento deste trabalho contribui para a área de SPs permitindo-lhes assegurar uma flexibilidade estrutural que facilita a reconfiguração do sistema frente a mudanças do ambiente produtivo. Neste sentido, considerando a heterogeneidade dos SPs, este trabalho propõe uma abordagem modular, com orientação a serviços, onde são conciliadas duas importantes características: o alto grau de autonomia dos módulos e a ampla interoperabilidade dos mesmos. Adicionalmente, a proposta desenvolvida assegura uma especificação precisa da troca de mensagens entre os módulos do SP. / This document is derived from a research that involves the proposal of a service-oriented architecture for a system that integrates and coordinates a set of teleoperated production systems. This system is physically located in a dispersed way and adopts a modeling approach based on a formal tool known as Petri net. This approach structures a procedure to model construction to develop functional analysis of the parts integrating the system and that subsequently are implemented in distributed control architecture. The text presents the motivations for the research regarding the history of development of productive systems (PSs), a review of the literature where, among other aspects, it is shown the approaches of other researchers to ensure the structural flexibility of the PSs; the proposal for an architecture based on a formulation of a service-oriented approach, a proposal for modeling procedure, and an implementation example of these proposals. The development of this work contributes to the area of PSs enabling them to ensure a structural flexibility that facilitates the reconfiguration of the system against changes in the productive environment. In this sense, considering the heterogeneity of PSs, this work proposes a modular approach with service-oriented principles, where two important features are conciliated: high degree of autonomy and global interoperability of the modules. Additionally, the developed proposal ensures a precise specification of the messages exchange among the modules of the PSs.

Este documento é resultado de uma pesquisa que envolve a proposta de uma arquitetura com orientação a serviços de um sistema que integra e coordena um conjunto de sistemas produtivos teleoperados e geograficamente dispersos, no qual se adota uma abordagem de modelagem baseada em uma ferramenta formal, como é a rede de Petri, a fim de estruturar um procedimento não só para a construção dos modelos como também para a análise funcional das partes que compõem o sistema e que, posteriormente, são implementadas em uma arquitetura de controle distribuído. O texto apresenta a motivação e justificativa da pesquisa envolvendo o histórico do desenvolvimento dos sistemas produtivos (SPs); uma revisão da literatura onde, entre outros aspectos, mostram-se abordagens de outros pesquisadores para assegurar uma flexibilidade estrutural dos SPs; a proposta de uma arquitetura baseada numa formulação com orientação a serviços; a proposta de um procedimento de modelagem; e um exemplo de implementação dessas propostas. O desenvolvimento deste trabalho contribui para a área de SPs permitindo-lhes assegurar uma flexibilidade estrutural que facilita a reconfiguração do sistema frente a mudanças do ambiente produtivo. Neste sentido, considerando a heterogeneidade dos SPs, este trabalho propõe uma abordagem modular, com orientação a serviços, onde são conciliadas duas importantes características: o alto grau de autonomia dos módulos e a ampla interoperabilidade dos mesmos. Adicionalmente, a proposta desenvolvida assegura uma especificação precisa da troca de mensagens entre os módulos do SP. / This document is derived from a research that involves the proposal of a service-oriented architecture for a system that integrates and coordinates a set of teleoperated production systems. This system is physically located in a dispersed way and adopts a modeling approach based on a formal tool known as Petri net. This approach structures a procedure to model construction to develop functional analysis of the parts integrating the system and that subsequently are implemented in distributed control architecture. The text presents the motivations for the research regarding the history of development of productive systems (PSs), a review of the literature where, among other aspects, it is shown the approaches of other researchers to ensure the structural flexibility of the PSs; the proposal for an architecture based on a formulation of a service-oriented approach, a proposal for modeling procedure, and an implementation example of these proposals. The development of this work contributes to the area of PSs enabling them to ensure a structural flexibility that facilitates the reconfiguration of the system against changes in the productive environment. In this sense, considering the heterogeneity of PSs, this work proposes a modular approach with service-oriented principles, where two important features are conciliated: high degree of autonomy and global interoperability of the modules. Additionally, the developed proposal ensures a precise specification of the messages exchange among the modules of the PSs.

De acordo com as tendências de demanda por produtos cada vez mais personalizados com menor time-to-market possível, evidencia-se a necessidade da composição de sistemas produtivos (SPs) com uma estrutura reconfigurável para manter a competitividade frente aos crescentes desafios de um mercado globalizado. Esta capacidade de reconfiguração envolve não só as estruturas internas dos SPs, mas também a participação destes na execução de forma integrada e coordenada em um processo produtivo mais complexo. Dessa maneira, esta dissertação introduz uma arquitetura de supervisão e controle que integra e coordena um conjunto de SPs fisicamente dispersos, cujas funcionalidades estão disponibilizadas como serviços para a execução dos processos produtivos e que, para a supervisão e controle desses SPs dispersos adota-se a técnica de orquestração junto com o conceito de SOA (Service-Oriented Architecture) de modo que em caso de indisponibilidade de algum SP, ocorra a seleção de outro SP de acordo com um critério de prioridade que melhor atende aos requisitos para a manufatura dos produtos. Desta forma tem-se uma solução para a inclusão dinâmica de SPs no sistema. Como o SP disperso pode ser caracterizado como um sistema a eventos discretos, as funcionalidades das partes que compõem a arquitetura proposta é desenvolvida segundo uma metodologia de projeto baseada em modelos em rede de Petri cujas propriedades são exploradas para a avaliação desta arquitetura. O texto apresenta ainda um exemplo ilustrativo das principais funcionalidades da arquitetura proposta implementada para um SP disperso. / According to trends in demand for customized products with less time-tomarket possible, it is noticeable the need for a composition of productive systems (PSs) with a reconfigurable structure to maintain competitiveness against the increasing challenges of globalized market. This ability to reconfigure involves not only the internal structure of the PS, but also their participation implementing an integrated and coordinated environment in a more complex productive process. Thus, this work presents a supervisory control architecture that integrates and coordinates a set of physically dispersed PSs, whose functionalities are made available as services for the execution of productive processes and, for the supervision and control of dispersed PSs it is adopted the \"orchestration\" technique, through the approach of SOA (Service-oriented architecture), that allows, in case of unavailability of any PS, the selection of another PS according to priority criteria that best meet the requirements for the manufacture of products. This is a solution for dynamic inclusion of PSs into the system. Since the dispersed PS can be characterized as a discrete event system, the functionalities of the parts that compose the proposed architecture is developed according to a design methodology based on Petri Net models, whose properties are explored to evaluate the architecture. Also is presented an illustrative example of the main functionalities of the proposed architecture implemented for dispersed SPs.

Apresenta uma análise da estimação de custos em sistemas de manufatura utilizando rede de Petri (PN), ferramenta gráfica e matemática para modelagem e simulação. Esta análise permite a apresentação de um sistema aplicável à programação e otimização de processos de fabricação aliadas à estimação dos custos ao longo do processo. Para uma determinada peça, a partir de conceitos sobre custeio de produtos, é proposto um modelo que visa conectar as transições da PN com as informações de custos de produção. O estudo de caso mostra que informações importantes à tomada de decisão podem ser obtidas através do uso de uma metodologia que incorpore planejamento de processos, métodos de custeio e redes de Petri. Finalmente, traz sugestão de um trabalho subseqüente: a partir do modelo proposto, implementar um template no editor/simulador de redes de Petri, Petri Net Tools 2000, capaz de realizar os cálculos necessários para estimativas de custo e fornecer resultados relevantes para um planejamento real. / This work presents a cost estimation analysis in manufacturing systems based in Petri net (PN), which is a graphical and mathematical tool. This analysis allows the presentation of a system, applicable to the programming and optimizing of manufacturing processes joined with cost estimation. A cost model is proposed using concepts of product costing. It seeks for connecting PN transitions to the data manufacturing cost of a certain part. The case study shows that important information to decision support can be found through the use of a methodology which joins process planning, costing systems and Petri nets. There is also a suggestion of a later work: a template implementation, on Petri Net Tools 2000 editor/simulator of PN models, which is able to accomplish the necessary calculations for cost estimates and, to supply important results to a real planning.

Este trabalho apresenta uma Análise sobre os Comandos Numéricos Computadorizados de Arquitetura Aberta aplicado na automação de Máquina-ferramentas e no uso da manufatura. É realizado uma classificação das Arquiteturas Abertas (em relação ao hardware, software, funcionalidade e flexibilidade) e uma comparação entre os CNC\'s convencionais e os CNC\'s de Arquitetura Aberta. / This work presents an Open Architecture CNCs analysis. An Open Architecture classification using hardware, software, functionality and flexibility are presented. A comparison table with conventional CNCs and this new class of CNCs are elaborated.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3568.pdf: 2269626 bytes, checksum: abc81afada516e3439244198b3e60e74 (MD5) Previous issue date: 2007-12-14 / Search strategies have been used to solve the problem of scheduling of Manufacturing Systems with Shared Resources. However, depending on the size and complexity of the manufacturing system, the response time of the search becomes critical. Reseaches aim to use of Genetic Algorithms as a search method to solve the scheduling problem. This work proposes a modeling of Genetic Algorithm to solve this problem having as performance criteria the minimum makespan of the scheduling and obtaining a low response time of the search. / Várias estratégias de busca têm sido usadas para resolver o problema da programação da produção de sistemas de manufatura com recursos compartilhados. Entretanto, dependendo do tamanho e complexidade do sistema de manufatura, o tempo de resposta da busca torna-se crítico. Várias pesquisas apontam para o uso de Algoritmos Genéticos como método de busca para resolver o problema da programação da produção. O presente trabalho propõe uma modelagem de Algoritmo Genético para resolver tal problema de maneira eficiente, tendo como critério de desempenho o mínimo makespan da programação e obtendo baixo tempo de resposta da busca.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6263.pdf: 2838494 bytes, checksum: 852261a244b09c47cc828522a799cc8d (MD5) Previous issue date: 2014-06-26 / Petri Net (PN) is a graphical mathematical tool used to create models that provide a formal specification of systems, creating the possibility of running behavior analysis and property verification. PN models can be used to model several system types, for example, Manufacturing Systems. In general, using PN to model systems with too many characteristics cause the so-called state-space explosion problem, in other words, a great element profusion in the model. In order to mitigate the referred problem researchers developed reduction rules to synthetize models. Reduced models maintain original system properties and can be easily analyzed and simulated. A method to automate reduction rules application is proposed on the present research. A Genetic Algorithm heuristic is responsible for applying six reductions rules on Place-Transition Petri Nets given as input. The proposed algorithm, presented as a Matlab toolbox, may contribute when simulating and running property verification methodologies on Petri Net models. / Rede de Petri (RP) é uma ferramenta de modelagem com rigor matemático usada para especificar e formalizar sistemas e suas características. Modelos de RP podem ser avaliados quanto à seu comportamento dinâmico e suas propriedades estruturais. Diversos tipos de modelos podem ser especificados usando RP s, por exemplo, modelos de Sistemas de Manufatura. De maneira geral, modelos de sistemas complexos sofrem do problema da grande profusão de elementos. Esse problema é um limitante para diversas metodologias de verificação de propriedades e simulação de comportamento dinâmico dos modelos. Frequentemente metodologias baseadas em regras de redução são propostas para superar o problema da grande profusão de elementos. O presente trabalho apresenta uma ferramenta para automatizar a aplicação de regras de redução em modelos de RP. Um conjunto de regras foi selecionado para montar uma base de regras de redução e uma heurística baseada em algoritmos genéticos foi criada para aplicar reduções em modelos de RP Lugar-Transição. Os resultados obtidos mostraram que a ferramenta proposta, apresentada como uma toolbox do Matlab, pode ser utilizada para auxiliar no processo de análise, simulação e verificação de propriedades de sistemas modelados por meio de RP s.

Este trabalho apresenta uma Análise sobre os Comandos Numéricos Computadorizados de Arquitetura Aberta aplicado na automação de Máquina-ferramentas e no uso da manufatura. É realizado uma classificação das Arquiteturas Abertas (em relação ao hardware, software, funcionalidade e flexibilidade) e uma comparação entre os CNC\'s convencionais e os CNC\'s de Arquitetura Aberta. / This work presents an Open Architecture CNCs analysis. An Open Architecture classification using hardware, software, functionality and flexibility are presented. A comparison table with conventional CNCs and this new class of CNCs are elaborated.