Infraestrutura para gest˜ao de sistemas de automaç˜ao h´ıbridos baseados em controladores ...

147 Pages·2015·9.32 MB·Portuguese

Tiago Peralta Santos
Licenciado em Ciˆencias da Engenharia Electrot´ecnica e de
Computadores
Infraestrutura para gest˜ao de sistemas de
automa¸c˜ao h´ıbridos baseados em
controladores lo´gicos program´aveis e
agentes
Dissertac¸a˜o para obtenc¸˜ao do Grau de Mestre em Engenharia
Electrot´ecnica e de Computadores
Orientador : Jos´e Anto´nio Barata de Oliveira, Professor Doutor,
UNINOVA/CTS, FCT-UNL
Co-orientador : Lu´ıs Domingos Ferreira Ribeiro, Professor Doutor,
Linko¨ping University
Ju´ri:
Presidente: Prof. Doutor Tiago Oliveira Cardoso
Arguente: Prof. Doutor Paulo Jorge Pinto Leit˜ao
Vogal: Prof. Doutor Jos´e Ant´onio Barata de Oliveira
Mar¸co, 2015

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Infraestrutura para gest˜ao de sistemas de automa¸c˜ao h´ıbridos baseados em
controladores lo´gicos program´aveis e agentes.
Copyright © Tiago Peralta Santos, Faculdade de Ciˆencias e Tecnologia, Universidade
Nova de Lisboa
A Faculdade de Ciˆencias e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa tˆem o direito,
perp´etuoesemlimitesgeogr´aficos,dearquivarepublicarestadisserta¸c˜aoatrav´esdeexem-
plares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer outro meio
conhecido ou que venha a ser inventado, e de a divulgar atrav´es de reposit´orios cient´ıficos
e de admitir a sua c´opia e distribui¸c˜ao com objetivos educacionais ou de investiga¸c˜ao, n˜ao
comerciais, desde que seja dado cr´edito ao autor e editor.
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Para a minha Fam´ılia
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Agradecimentos
A fim de expressar os meus agradecimentos `aqueles que contribu´ıram para a realizac¸˜ao
deste trabalho, dedico a todos eles as seguintes palavras como forma de agradecimento
por todo o apoio que manifestaram.
Em primeiro lugar, agradec¸o a toda a minha fam´ılia, mais particularmente aos meus
Pais e ao meu irm˜ao, por todo o apoio e oportunidades que possibilitaram a realiza¸c˜ao
do meu curso superior. Sem eles nunca teria conseguido concretizar este trabalho, o seu
apoio nos momentos mais dif´ıceis e o reconhecimento nos desafios superados deram-me
a for¸ca necess´aria para realizar tudo aquilo que sempre desejei. Muito obrigado sou um
privilegiado por vos ter sempre ao meu lado.
Ao meu orientador Professor Doutor Jos´e Barata, um especial obrigado, pelo voto
de confian¸ca e pela oportunidade u´nica de participar no projeto PRIME. Num ano de
trabalho, aprendi e conheci muitas pessoas o que me fez crescer pessoalmente e profissio-
nalmente, ficarei para sempre grato por tudo o que me proporcionou. Muito obrigado n˜ao
s´o pelo u´ltimo ano, mas tamb´em por estes anos como meu professor.
Ao meu co-orientador Professor Doutor Lu´ıs Ribeiro, quero agradecer por tudo aquilo
que me ensinou nos meus u´ltimos anos de formac¸˜ao acad´emica e todo o apoio expresso na
realiza¸c˜ao deste trabalho. O seu contributo foi essencial no alcance dos meus objetivos.
A sua dedicac¸˜ao e profissionalismo permitiram que super´asse todos os desafios impostos,
por isso, o meu sincero obrigado por todo o seu apoio incondicional.
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N˜ao podia deixar de agradecer ao Andr´e Rocha pelo apoio e companheirismo na rea-
liza¸c˜ao deste projeto. A sua ajuda incondicional e todo o seu apoio foram muito impor-
tantes para mim, foi sem du´vida um privil´egio trabalhar ao seu lado neste u´ltimo ano,
obrigado por tudo.
N˜ao menos importantes na realiza¸c˜ao deste trabalho, gostaria de agradecer a todos
aqueles com quem tive o prazer de trabalhar neste projeto. Ao Ricardo Peres agrade¸co
o apoio e desejo muita sorte na continua¸c˜ao deste trabalho, ao Elkin Medina, ao Nikolas
Antzoulatos, ao Daniele Scrimieri e ao Juergen E↵enberger agrade¸co a forma espantosa
como me receberam na Universidade de Nottingham, o esforc¸o e a dedicac¸˜ao na validac¸˜ao
deste trabalho, obrigado foi um prazer trabalhar ao vosso lado.
Depois da minha fam´ılia, professores e colegas, gostaria de deixar um especial agra-
decimento `a Fl´avia Moura e aos espantosos amigos que estiverem sempre ao meu lado,
`a Catarina Moura, `a Ana Moura, ao Alexander Fernandes, ao Igor Fernandes, ao Hugo
Pereira e ao Ant´onio Gonc¸alves.
A` Fl´avia Moura, por tudo o que significa para mim e por ter estado ao meu lado ao
longo de todos estes anos, sem o seu apoio e compreens˜ao tudo teria sido mais dif´ıcil.
A` Catarina Moura e `a Ana Moura um especial e carinhoso obrigado por todo o apoio
incondicional manifestado e acima de tudo por toda a amizade.
Para os meus amigos Alexander Fernandes, Igor Fernandes, Hugo Pereira e Ant´onio
Gon¸calves deixo aqui o meu profundo agradecimento, pelo o apoio e camaradagem, s˜ao
sem du´vida, uns grandes amigos.
Termino, assim, com um profundo agradecimento a todos e com o sentimento de que
sou um privilegiado por ter beneficiado do vosso apoio, muito obrigado.
Resumo
Atualmente a manufatura enfrenta diversos desafios devido `a customiza¸c˜ao em massa.
Esta customiza¸c˜ao deve-se `a constante necessidade de satisfazer anseios espec´ıficos de cli-
entes que exigem produtos diversificados, de baixo custo e prazo de entrega relativamente
curto.
Para responder a estes desafios as empresas sentiram a necessidade de produzir mui-
tos produtos diferentes no mesmo sistema. Uma soluc¸˜ao seria a reformulac¸˜ao de linhas
de produc¸˜ao, mas devido `a conjuntura atual esta hip´otese tornou-se impratic´avel para as
empresas, sendo necess´ario arranjar solu¸c˜oes com base em sistemas j´a existentes.
Para isso tˆem surgido nos dom´ınios da manufatura novos paradigmas, os Sistemas
Flexiveis de Manufatura (FMS), os Sistemas Reconfigur´aveis de Manufatura (RMS), os
Sistemas Hol´onicos de Manufatura (HMS), os Sistemas Bi´onicos de Manufatura (BMS)
ou os Sistemas Evolutivos de Produc¸˜ao (EPS), que visam solucionar muitos desses desa-
fios. Atrav´es da sua implementac¸˜ao pretende-se obter sistemas mais robustos, dinˆamicos,
reconfigur´aveis e com uma maior tolerˆancia a falhas.
Este trabalho foi integrado no ˆambito do projeto Plug and Produce Intelligent Multi-
Agent Environment based on Standard Technology (PRIME), onde ´e proposta uma arqui-
tetura auto-organizada capaz de reconfigurar sistemas de manufatura, sem comprometer
o seu desempenho ou necessidade de reestruturac¸˜ao.
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A presente dissertac¸˜ao contribui no projeto PRIME com a implementac¸˜ao da sua ar-
quitetura com base em conceitos Sistemas Multiagente (MAS), que lhe confere um car´ater
distribu´ıdo de elevada versatilidade e interoperabilidade. Onde foram implementados os
agentes,PrimeSystemAgent (PSA). ProductionManagementAgent (PMA)eSkillMana-
gementAgent (SMA),respons´aveispelosconceitosdeauto-organiza¸c˜aoeplugandproduce.
Estes agentes conferem `a arquitetura proposta pelo PRIME, escalabilidade, adaptabi-
lidade e reconfigurabilidade, pois a partir da implementa¸c˜ao apresentada´e poss´ıvel dividir
um sistema em v´arios subsistemas permitindo, assim, a sua gest˜ao consoante os requisitos
computacionais dispon´ıveis e a agrega¸c˜ao em diferentes n´ıveis permitem aumentar a gra-
nularidade do sistema, facilitando a sua descri¸c˜ao.
A reconfigurac¸˜ao do sistema ´e feita com base na descri¸c˜ao do produto, a elevada gra-
nularidade apresentada com a implementa¸c˜ao do trabalho proposto permite que a sua
descri¸c˜ao seja mais simples, facilitando a introduc¸˜ao por parte do operador.
Umavezque, otrabalhopropostoconsistiunaimplementa¸c˜aodaarquiteturaproposta
pelo PRIME, a sua validac¸˜ao esteve a par do segundo demonstrador do projeto. Neste
demonstrador o trabalho desenvolvido foi submetido a um ambiente real que permite a
montagem de uma dobradi¸ca utilizada na cabine de um cami˜ao. Para verificar a per-
formance de todo o sistema foi desenvolvido um caso de teste em ambiente virtual que
permite obter m´etricas associadas a tempos que permitem analisar o sistema.
Palavras Chave: Sistemas Reconfigur´aveis, Sistemas Multiagente, Tecnologia
Padra˜o, Plug and Produce, Auto-Organiza¸ca˜o.