Control distribuido auto-organizado para un sistema flexible de manufactura

Abstract

En la actualidad, la mayoría de los sistemas productivos automatizados o semiautomatizados están diseñados para trabajar de una forma poco flexible o centralizada. Esto trae consigo varias consecuencias; la dependencia del sistema completo del dispositivo de control central, la dependencia del sistema al estado de los diversos dispositivos (los sistemas automatizados en cadena en su gran mayoría se detienen si falla uno de los componentes intermedios), la pobre o inexistente reacción ante una posible falla en los dispositivos o en los canales de comunicación o ante un accidente fortuito en cualquier proceso (atoramiento, caída de materiales, etc.): en definitiva, la poca “inteligencia” del sistema, al tener que mantenerse operativo en un ambiente de trabajo, en el que las fallas o alteraciones de cualquier tipo atentan con el rendimiento de la productividad. Por estos motivos se hace necesario el modelamiento, implementación y testeo de un sistema de producción automatizado distribuido, en el que existan individuos virtuales (agentes) capaces de interactuar entre sí, totalmente independientes, proactivos, y con la capacidad de tomar determinadas acciones ante eventualidades que pudieren suscitarse. Al respecto son numerosas las aproximaciones que proponen los autores. Los sistemas biónicos, fractales y holónicos, entre otros, son motivo de muchos estudios y sus aplicaciones abarcan una infinidad de temas. Pero los que mayor revuelo han causado en la comunidad científica son los sistemas multi-agente, el mayor logro de la Inteligencia Artificial Distribuida. Estos sistemas son capaces de combinar los esfuerzos de un conjunto de agentes para el logro de un determinado objetivo. La característica principal de este tipo de sistemas es su carácter auto-organizado emergente, es decir, que el funcionamiento global del sistema nacerá de la interacción de los individuos. A esto se le llama enfoque Bottom-Up. En el presente trabajo se desarrollará, pues, un sistema multi-agente para solucionar la problemática de la programación de la producción en tiempo real, y a su vez, tratar de capear algunas de las deficiencias existentes en los sistemas automatizados jerárquicos centralizados. Para el desarrollo del proyecto se debe utilizar una metodología orientada a los sistemas multi-agente. Muchos autores se precipitan a utilizar metodologías basadas en la orientación a objetos, por su conocimiento, disponibilidad de herramientas y por los beneficios que ésta trae. Sin embargo, las metodologías orientadas a objetos no satisfacen completamente los requerimientos de determinados sistemas, tal es el caso de los sistemas multi-agentes. Si bien un objeto comparte ciertos atributos con un agente, no son lo mismo. Se habla entonces de Orientación a Agentes, y se han propuesto muchas metodologías al respecto. Una de estas metodologías es la extensión en GAIA y AUML, la que se adoptó en este trabajo por convinar una metodología netamente orientada a agentes con los beneficios de la orientaión a objetos. Durante el desarrollo del trabajo se llega al modelamiento de un sistema de producción automatizado que puede realizar el control de sus diversos componentes en forma distribuida, es decir, independientes a una unidad central (Manager) que organice y distribuya las tareas entre las células subordinadas. En particular se debía concebir un modelo del sistema del control distribuido, que pudiera ser implementado en un ambiente productivo real, dar autonomía a las distintas estaciones que controlan un sistema de producción automatizado, eliminando la dependencia de un control central, que tiene la gran mayoría de los sistemas, y disminuir la tasa de errores producidos por problemas en determinados periféricos, anticipando ciertas situaciones que podrían conducir a la falla total del sistema, entre otros objetivos. Era de particular interés la implementación de la propuesta en el Laboratorio de Sistemas Automatizados de Producción CIMUBB, de la Universidad del Bío-Bío, el que cuenta con un Sistema Flexible de Manufactura, con lo que se podría probar el modelo diseñado.