02 CU - SIMaaS - RUA, Repositorio Institucional de la ... CU - SIMaaS... · producción ágil...

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© 2

000-

2005

por

Pac

o M

aciá

Arquitectura y Tecnología de Computadores[Curso 2010/2011]

francisco pérezmaciá

introducciónIMaaS

IMaaSScloud manufact

Contenido

introducción

introducción

introducción

2

introducciónIMaaS


Contenido

introducción

introducción

Maquinaria Industrial como Servicio [IMaaS]

Maquinaria Industrial como Servicios Semánticos [IMaaSS]

Cloud Manufacturing[CIMaaSS]

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaS

Maquinaria Industrial como Servicio

[IMaaS]

IMaaS

3

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSdefinción

IMaaS Donde el eBusiness no llega: brecha tecnológica entre los niveles del negocio y los de fabricación

Modificar el diseño de la Maquinaria Industrial para que se muestre como Servicios

Los servicios ofrecidos son Procesos de Fabricación

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSimplementación

IMaaS Maquinaria Industrial+ Hardware Sistemas Embebidos+ Software Web Service= IMaaWS

Embedded Device

Industrial Machinery

Embedded Operative System

Embedded Middleware

HTTPSOAP M

anag

emen

t

Sec

urity

Con

figur

atio

n

Pers

iste

nce

Mai

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ance

Even

ts

Dis

cove

ry

Tran

sact

ions

Coo

rdin

atio

n

Add

ress

ing

Intrinsic Service of Industrial MachineryIntrinsic Service of Industrial MachineryManagement Services

Management services

Quality services

Production services

Production Services

Utility Services

Adquisitionservices

Executionservices

Security services

TCP/IP Red de Computadores

4

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSimplementación

IMaaS Maquinaria Industrial+ Hardware Sistemas Embebidos+ Software Web Service= IMaaWS

Escenario SOA integración IMaaWS + BMPS

SOA: IMaaWS+BPMS

Business Process Management System

(BPMS)

[Service Provider]

[Service Requester]Internet

Information System

WSDL-BPEL DB

[Service Broker]

Production System

WS Client

UDDI Registry

Discovery [UDDI]

Publication [UDDI]

Consumption [SOAP]

Industrial Machine as a WS Service (IMaaWS)

WS Gateway

Register Manager

ExecutionEngine

Services Description WSDL-BPEL

SOA

5

vídeo con el caso de usohttp://www.dtic.ua.es/grupoM

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSintegración en el negocio

IMaaS Mapa de Procesos de la organización (manufacturera) compuesto fundamentalmente por: Procesos de Negocio

Maquinaria Industrial que ofrece sus servicios como: Procesos de Fabricación

Nuevo Mapa de Procesos: P. de Negocio + P. Fabricación

6

integración en el negocio

Nuevo Mapa de Procesos de la Organización

Introducción

Mapa de Procesos de la Organización

Soluciones propietarias y

ad-hoc

nive

l de

empr

esa

nive

l de

proc

eso

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSámbito de aplicación

IMaaS Modelado de procesos de fabricación

Soporte para nuevos modelos de negocio, como fabricación ágil

Integración de la cadena de suministro en la externalizaciónde los procesos de fabricación

7

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaStrabajo futuro

IMaaS IMaaSS (Industrial Machine as a Semantic Service) basada en la incorporación de semánticamediante ontologías

IMaaWS-* basada en nuevo paradigma SOA y la tecnología WS-*

CIMaaS basada en el concepto de Cloud Computing para incorporar los procesos de producción como Servicios en la Nube

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSS

Maquinaria Industrial como

Servicios Semánticos[IMaaSS]

IMaaSS

8

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSintroducción

IMaaSS

Evolución de Internet y de las TIC Nuevos modelos de

producción y negocio

Necesidad de modelos de producción ágil

Solución en entornos de fabricación BPMS + IMaaS

Producción Masiva

Producción Masiva

Personalización Masiva

Personalización Masiva

IMaaS+BPMS

Business Process Management System

(BPMS)

[Service Provider]

[Service Requester]Industrial Machine as a Service (IMaaS)

WS Gateway

RegisterManager

ExecutionEngine

Internet

Information System

UDDI Register

[Service Broker]

1 2

3Services

Description

Production System

Machine Services Publication (UDDI)1

2 Inquiry and Discovery Information (UDDI+WSDL)

3 Consumer Services (SOAP)

9

IMaaS+BPMS

Horizontal boring and milling

Horizontal cutting machine

Boring and Milling

Cutting

Task

Task Task

Task Task

Production Scheduling

Task

Task Task

Business Process Servers

Task Task Task

Task

Task Task

Task

Task Task

Task

TaskTask

TaskTask

IMaaS

TCP/IPRed de Comunicaciones

Industrial Machinery

Embedded device

Embedded Operative System

Communication Network

Embedded Middleware

HTTPSOAP M

anag

emen

tSec

urity

Con

figur

atio

nPe

rsis

tenc

eM

aint

enan

ce

Even

tsD

isco

very

Tran

sact

ions

Coo

rdin

atio

nAdd

ress

ing

Intrinsic Service of Industrial Machinery

Management Services

Management services

Quality services

Production services

Production Services

Utility services

Adquisition services

Execution services

Security services

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introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSmotivación

IMaaSS

Continuo cambio en la gestión de los procesos industrialesIncremento en las tareas de modelado de procesosPoca automatización en la composición y ejecución de serviciosProcesos modelados en función de la estructura física de la empresaPequeños cambios en los procesos implican rehacer el proceso

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSmotivación

IMaaSSAutomatizar el modelado de procesos de fabricación en función de los objetivos

Procesos y elementos de fabricación mostrados como servicios

Incorporar conocimiento para la definición de los procesos y servicios de fabricación BPMS + IMaaS + Ontologías

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introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSantecedentes

IMaaSS

Precondición para sistemas ágiles Integración de los procesos de

negocio y de fabricación

Elementos de fabricación como procesos de negocio ofrecidos como servicios

Principales aproximaciones Manufacturing low level integration

(Kalogeras, 2004)

ITEA project (Jammes, 2005)

IMaaS (Gilart, 2006)

SAP (Stamatis,2007)

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSantecedentes

IMaaSSAutomatización Conceptualización del dominio Las ontologías son una herramienta

útil• Nivel de planta Dominio estable

Propuestas de ontologías de fabricación ADACOR, MASON SWS (Martinez-Lastra & Dalamer, 2006)

Propuestas que conceptualizan el dominio de fabricación de manera aislada

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introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSpropuesta de solución

IMaaSSSistema de fabricación ágil Automatización del modelado de

procesos de negocio Traducción automática del proceso

modelado a un entorno de ejecución Sistema flexible y tolerante a fallos

Sistema de fabricación

Semantic Modeling Node

Semantic Business ProcessManagement System (SBPMS)

[Service Providers]

[Service Requester]

Industrial Machine as a Service (IMaaS)

WS Gateway

RegisterManager

ExecutionEngine

Internet

New Global

Process

Reg

iste

r N

ode

ReasoningEngine

Service Composition

RegisterManager

ServicesManager

Information System

ServicesDescription

[Service Broker]

New Services

1 2

3

Information Research

Ontology

Services Description

Production System

Machine Services Publication1

2 Inquiry and Discovery Information

3 Consumer Services

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Sistema de fabricación

Information System

Semantic Management Prototype

Service Register

New Process Request

Process Manager

Process Modeling

NewServiceRegister

Ontology Request

Ontology Response

Service Consumption

Publication

Request,Search&Discovery

Consumption

BPMS

SemanticManager

Service RequestService Discovery

Alt

Service RequestService Discovery

Business Study

Machine AnalisysProcess Modeling

New Process Request

Loop

Loop

Par

Service Composition

Service Composition

IMaaS

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSontología

IMaaSS

Integrar procesos de fabricación y de negocioConceptualización del dominio Estudio del dominio (Groveer, 2001)

Componentes físicos• Clasificación

• Relaciones fisicas

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introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSontología

IMaaSS (∀tr1,tr2)hasAxisX+(tr1,tr2)(∀tr1,tr2)hasAxisX-(tr1,tr2)(∀tr1,tr2)hasAxisX+(tr1,tr2) ∨ hasAxisX-(tr1,tr2)→hasDirectConectionOnAxisX(tr1,tr2);

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSontología

IMaaSS


Componentes físicos Procesos de fabricación

• Clasificación

• Relaciones

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introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSontología

IMaaSS (∀ts,mhp)Implements(ts,mhp)(∀mt,mp)Implements(ms,mp)

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSontología

IMaaSS


Componentes físicos Procesos de fabricación Relación entre componentes

físicos y procesos• Procesos Servicios Maquinaria

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introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSontología

IMaaSS

Integrar procesos de fabricación y de negocioConceptualización del dominioRazonamiento Objetivos Proceso funcional Conocimiento Ontología Resultado Proceso físico

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSontología

IMaaSS

Conceptualización del dominio PROTÉGÉ OWL DL SWRL

Sistema de modelado de procesos Eclipse STP plug-in BPMN Modeling plug-in BPMN2BPEL plug-in

Fábrica (IMaaS) Fábrica a escala Staudineger

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Ontología<owl:Class rdf:about="IndustrialMachine">

<owl:disjointWith><owl:Class rdf:about=“Process"/>

</owl:disjointWith><owl:disjointWith>

<owl:Class rdf:about=“Service"/> </owl:disjointWith><rdfs:comment

rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string">Representa la maquinaria Industrial

</rdfs:comment></owl:Class>

<owl:ObjectProperty rdf:about=“hasOnAxisX+"><rdfs:domain

rdf:resource=“TransportMachine"/><rdfs:range

rdf:resource=“TransportMachine"/><owl:inverseOf>

<owl:ObjectPropertyrdf:about=“isOnAxisX+"/>

</owl:inverseOf></owl:ObjectProperty>

Caso de uso

CB2 CB3 CB4 CB5

CB7CB8

CB

9C

B1

CB

6MT1

RC1

MT

3

MT2

TT1

TT3TT4

TT2

MMT2

Grin

ding

Starting machineCB9

Drilling Painting

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Entorno de modelado

Entorno de ejecución

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Caso de uso

CB2 CB3 CB4 CB5

CB7CB8

CB

9C

B1

CB

6MT1

RC1

MT

3

MT2

TT1

TT3TT4

TT2

MMT2

introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSvalidación

IMaaSS

Gestión Inteligente de los sistemas de producción Adaptable ante fallos o cambios de la

maquinaria Independencia entre el modelado

funcional y el modelado físico de los procesos

Mejora de los procesos de producción Recuperación automática ante fallos

del sistema Despliegue automático en un entorno

ejecutable

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introducciónIMaaS


Contenido

IMaaSSconclusiones

IMaaSSModelado de procesos de alto nivel en entornos de fabricación ágilUso de ontologías para formalizar el dominio industrialImplementación del sistemaValidación de la propuesta en escenario realistaTrabajo en progreso

• Adaptación para el uso de SWS

• Recuperación y re-adaptación de procesos en tiempo real

Hacia Cloud Manufacturing…

introducciónIMaaS


Contenido

Cloud Ágile Manufacturing

Cloud Agile Manufacturing

cloud manufact

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introducciónIMaaS


Contenido

cloud manufact

Cloud Ágile Manufacturingintroducción

introducciónIMaaS


Contenido

cloud manufact

Cloud Ágile Manufacturingbeneficios e inconvenientes

Los heredados directamente de Cloud Computing

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introducciónIMaaS


Contenido

cloud manufact

Cloud Ágile Manufacturingbeneficios


Aprovechamiento recursos de fabricación de la organización

Uso eficiente de la energía pues se tiene un control mucho más exhaustivo del funcionamiento de la maquinaria

Adaptabilidad a las necesidades del mercado,

Externalización y la gestión integrada de la cadena de suministro

Especialización de los fabricantes

Integración fácil de aplicaciones y procesos tanto dentro de una organización como entre diferentes organizaciones que deseen colaborar

introducciónIMaaS


Contenido

cloud manufact

Cloud Ágile Manufacturinginconvenientes


Controversia entre las ingenierías industriales, mecánica, eléctrica y electrónica y la incorporación de la ingeniería informática

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introducciónIMaaS


Contenido

cloud manufact

Cloud Ágile Manufacturingconclusiones

En este artículo se ha presentado un nuevo paradigma de fabricación denominado Fabricación Àgil en la Nube. Este paradigma está basado en Internet y, sobre todo, en el concepto de Cloud Computing. Para asegurar la viabilidad práctica de la propuesta, se ha desarrollado sobre el concepto de Maquinaria Industrial Semántica como Servicio (SIMaaS) que permite ofrecer los recursos de un elemento de producción como procesos de fabricación mediante arquitecturas orientadas a servicios

Los sistemas desarrollados bajo este paradigma proporcionan grandes beneficios para los fabricantes que precisen desplegar modelos de fabricación ágil

Para ilustrar la viabilidad de la propuesta, así como algunos de sus beneficios, se ha diseñado un caso de estudio sencillo pero completo que ilustra cómo se pueden diseñar procesos de fabricación independientes de las fábricas en las que finalmente se desplieguen

Se trata de un trabajo ambicioso y que se encuentra en un estadio inicial, por lo que quedan muchas cuestiones tanto conceptuales como aplicadas que resolver. En la actualidad estamos definiendo un caso de uso mucho más completo y cercano a los problemas reales de la industria de forma que pueda servir de validación y, sobre todo, que proporcione la necesaria realimentación para refinar y ajustar los conceptos que se están definiendo

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