PROCEDIMIENTO PARA DESARROLLAR E IMPLEMENTAR UN MODELO PARA LA DESCRIPCION FORMAL DE UN SISTEMA COLABORATIVO COMPUESTO POR MULTIPLES COMPONENTES DISTRIBUIDOS, ESPECIALMENTE, PARA UN SISTEMA DE AUTOMATIZACION DE PRODUCCION Y/O PROCESO INTELIGENTE FLEXIBLE.

Procedimiento para desarrollar e implementar un modelo (ASM) para la descripción formal de un sistema colaborativo (AS) compuesto por múltiples componentes distribuidos (HW1- HWN),

en el cual, a través de procesos de simulación, se generan modelos analizables de los componentes (HW1-HWN), caracterizado porque el procedimiento comprende los siguientes pasos de procedimiento:

- Generación de modelos (M1-MN) de unidades colaborativas (CAU1-CAUN), analizables a través de procedimientos de simulación, a modo de módulos básicos autónomos, en base a los modelos de los componentes, asimismo, un modelo (M1-MN) de una unidad colaborativa (CAU1-CAUN) también comprende, adicionalmente a sus componentes de hardware (HW1-HWN), sus componentes de software (ASE1-ASEN) así como su inteligencia (I1-IN) en forma de informaciones para su comportamiento autónomo en relación con la cooperación con otros modelos (M1-MN) de unidades colaborativas (CAU1-CAUN),

- Facilitación de un catálogo (K) de modelos (M1-MN) de las unidades colaborativas (CAU1, CAUN), asimismo, el catálogo (K) de los modelos (M1-MNN) contiene resultados de una validación formal de las especificaciones estructurales y/o de comportamiento de las unidades colaborativas (CAU1-CAUN),

- Asignación de un conjunto de reglas (R) al catálogo (K) para la especificación de interacciones entre los modelos autónomos (M1-MN) de las unidades colaborativas (CAU1-CAUN) así como para el desarrollo del modelo (ASM) del sistema complejo colaborativo (AS),

- Ensamblado del modelo deseado (ASM) utilizando modelos seleccionados (M1-MN) de las unidades colaborativas como modelos básicos del catálogo (K) y teniendo en cuenta reglas seleccionadas (R),

- Adaptación automática (ASM) a través de derivación de nuevas reglas (R) teniendo en cuenta parámetros de valoración para cada caso de aplicación en una sola operación

Procedimiento para desarrollar e implementar un modelo para la descripción formal de un sistema colaborativo compuesto por múltiples componentes distribuidos, especialmente, para un sistema de automatización de producción y/o proceso inteligente flexible.

La presente invención comprende un procedimiento para desarrollar e implementar un modelo para la descripción formal de un sistema colaborativo compuesto por múltiples componentes distribuidos, acorde al término genérico de la reivindicación 1.

Las tecnologías de producción más nuevas muestran una tendencia mundial tanto en dirección de tamaños menores y medianos de lote, como así también en familias de productos de mayor variedad. Esta tendencia frecuentemente se contradice con la exigencia de una productividad mejorada en el sentido de una reducción del tiempo de producción y, al mismo tiempo, un incremento del grado de utilización de las máquinas.

En el estado actual de la técnica se conocen sistemas de producción industriales flexibles que tienen la capacidad de alcanzar un espectro amplio de diferentes familias de productos o de diferentes tipos de productos de manera eficiente y con mínimas modificaciones en su entorno de producción. Sin embargo, tales conceptos de flexibilidad requieren de métodos de diseño y sistemas de control complejos, dado que el grado de flexibilidad de los sistemas completos no sólo depende de la flexibilidad de los componentes individuales del sistema de producción, sino mucho más del sistema de automatización en el cual están basados y, por ejemplo, su inteligencia, su arquitectura, su interfaz y su distribución en el sistema global.

Entre un sistema de producción y el sistema de control correspondiente existen interacciones y complejas relaciones en lo referente a su estructura y comportamiento.

Hoy hay una carencia en cuanto a los métodos y procedimientos que se refieren a la reducción de costos y un proceso de diseño detallado para un sistema de producción industrial flexible.

En el ensayo de Süssmann, B., y otros "Configuration of agent-oriented manufacturing systems using a petri net-based simulation approach", en: Simulation in Industry 2001. 13th ESS' 2001. SCS Europe Bvba, 18-20 de octubre de 2001, páginas 929-933), se describe un procedimiento para la configuración de un sistema de fabricación basado en agentes utilizando un suplemento basado en la simulación de una red de Petri. A su vez, los modelos de red de Petri de componentes de hardware del sistema de fabricación son unidos conformando un denominado modelo de control de coordinación. A partir del modelo de control de coordinación se derivan entonces, a través del análisis, mediante procedimientos discretos de simulación orientados a eventos, las informaciones para la descripción del sistema y la optimización tanto del diseño de la instalación como así también del procedimiento de fabricación.

Al mismo tiempo, el modelo de control de coordinación conforma un esqueleto para una estructura discreta de control orientada a eventos, a partir de la cual se pueden derivar informaciones para el control.

Finalmente, se describe un suplemento para la unión de la simulación basada en redes de Petri del hardware de un sistema de producción o fabricación con técnica de control de fabricación, orientada a los agentes. En el caso de este modo de funcionamiento, también se genera primero un modelo de control de coordinación a partir de modelos de componentes individuales de hardware del sistema de fabricación predeterminado. A partir de ello se genera una plataforma de control multiagente para el sistema de fabricación. A partir de este sistema global pueden desprenderse decisiones relacionadas a los agentes y diseñarse el modelo de interacción entre agentes para el control del procedimiento de fabricación. Un análisis se lleva a cabo mediante un proceso de simulación.

En un ensayo de A.W. Colombo, "Integration of High-Level Petri Net-based Formal Methods for the Supervision of Flexible Production Systems", Tutorial Lecture at the 1st Online Symposium of Electronics Engineers, 2001, se hace referencia a herramientas y métodos para el diseño, la prueba y la implementación de un sistema de producción flexible, asimismo, se debe tener en cuenta que estas herramientas y estos métodos se diferencian de aquellos para el diseño, la prueba y la implementación del correspondiente control.

Los suplementos descritos solamente se adecuan a sistemas de fabricación conocidos, es decir, de diseño y componentes de hardware conocidos para el modelado y la descripción y, eventualmente, derivar las estructuras de software en un segundo paso.

Los ensayos de K. Feldmann, A.W. Colombo, y otros "Specification Design and Implementation of Logic Controllers Based on Colored Petri Net Models and the Standard IEC 1131 Part II: Specification and Design" (IEEE, noviembre de 1999, VOL 7, páginas 657-665) así como K. Feldmann, A.W. Colombo, y otros, "Specification, Design and Implementation of Logic Controllers Based on Colored Petri Net Models and the Standard IEC 1131 part II: Design and Implementation" (IEEE Nov. 1999, VOL. 7, páginas 666 - 674), hacen referencia a la descripción y diseño, así como a la implementación de sistemas de reglas en base a las redes de Petri coloreadas. Otro ensayo de A. W. Colombo y R. Carelli "Petri Nets for Determining Manufacuring Systems" de Sypros G. Tzafestas "Computer-Assisted Management And Control ofManufacturing Systems", Editorial Springer, cuyo contenido es incorporado a la presente declaración, se refiere a la utilización de redes de Petri para la simulación de sistemas de producción. En estos ensayos no se menciona ninguna referencia a sistemas de control basados en multiagentes.

Sin un software de control adecuado, un sistema de producción es inútil. Justamente, el software de control organiza la producción, planifica y sincroniza la facilitación de recursos. Además, la fiabilidad y el grado de flexibilidad del sistema de producción no sólo se determina por la fiabilidad y la flexibilidad de los componentes mecatrónicos como la estación de trabajo, apoyo, sistemas de manipulación y transporte, etc., sino también, en gran medida, por la fiabilidad y flexibilidad del sistema de control. Debido a las enormes interacciones entre los diferentes componentes del sistema de producción y de la diversidad de las funciones ejecutadas, un sistema de control de un sistema de producción inteligente, acorde al estado actual de la técnica, se construye y realiza por separado.

Sobre todo, la implementación de un sistema de control basado en agentes, acorde al estado actual de la técnica, es realizada manualmente. En este caso se trata de un proceso interactivo que generalmente comprende múltiples pasos. Además, sólo se puede confirmar la corrección o la ausencia de errores del diseño cuando se ha completado la implementación del sistema de producción flexible. Debido a la conformación del software de control de manera separada del diseño y de la implementación del sistema de producción por controlar, todo el proceso requiere de mucho tiempo, es susceptible de generar malentendidos y errores y, como consecuencia, es muy costoso.

Por la declaración de patente alemana 102 24 650 se conoce un procedimiento que mediante un proceso formal discreto de simulación orientado a eventos, preferentemente, en base a redes de Petri de alto nivel, en adelante, redes HLP, y/o redes de Petri coloreadas expandidas, en adelante, redes KOLP, todo el proceso de desarrollo de un sistema de producción industrial flexible y su sistema de control basado en multiagentes es apoyado por el análisis de requerimientos, del modelado a la validación. Tales procedimientos son capaces de unir modelos con la realidad, es decir, por ejemplo, procesar señales del sensor utilizadas durante la simulación.

A su vez, se lleva a cabo una integración de modelado y validación del sistema de producción flexible y de su sistema de control basado en multiagentes dentro de una sola fase de diseño.

Las redes HLP, como método para establecer modelos de un sistema de producción industrial, se caracterizan, especialmente, porque los modelos generados a través de este método se transforman directamente en modelos de una lógica de control basada en multiagentes y pueden ser implementados posteriormente. Además, se garantiza que se satisfaga la exigencia de la aplicabilidad y flexibilidad del sistema global.

Partiendo de una configuración predeterminada de hardware y software de un sistema de producción industrial flexible...

1. Procedimiento para desarrollar e implementar un modelo (ASM) para la descripción formal de un sistema colaborativo (AS) compuesto por múltiples componentes distribuidos (HW1- HWN), en el cual, a través de procesos de simulación, se generan modelos analizables de los componentes (HW1-HWN), caracterizado porque el procedimiento comprende los siguientes pasos de procedimiento: