Search results

Agent Technology in Agile Multiparallel Manufacturing and Product Support

Dit proefschrift heeft als onderwerp de toepassing van agenttechnologie in productie en productondersteuning. Onder een agent verstaan we in deze context een autonoom opererende software entiteit die gemaakt is om een zeker doel te realiseren en daartoe met de omgeving comuniceert en zelfstandig acties kan uitvoeren. In moderne productiesystemen streeft men ernaar om de tijd van ontwerp tot productie zo kort mogelijk te houden en de productie af te stemmen op de wensen van de individuele eindgebruiker. Vooral dit laatste streven past niet in het concept van massaproductie. Een methode moet gezocht worden om kleine hoeveelheden of zelfs unieke producten tegen een lage kostprijs te fabriceren. Om dit te verwezenlijken zijn voor dit onderzoek speciale goedkope productieplatforms ontwikkeld. Deze hercongureerbare productiemachines noemen we equiplets. Een verzameling van deze equiplets in een gridopstelling geplaatst en gekoppeld met een snelle netwerkverbinding is in staat om een aantal verschillende producten tegelijk te produceren. Dit noemen we exibele parallelle productie. Voor de softwareinfrastructuur is agenttechnologie toegepast. Twee typen agenten spelen hierin een hoofdrol. Een productagent is verantwoordelijk voor de totstandkoming van een enkel product. De productiemachines worden voorgesteld door zogenoemde equipletagenten. De productagent weet wat er moet gebeuren voor het maken van een product terwijl de equipletagent weet hoe een of meer productiestappen moeten worden uitgevoerd. Het hier voorgesteld concept verschilt in veel opzichten van standaard massaproductie. Elk product in wording volgt zijn eigen, mogelijk unieke pad langs de equiplets, de productie wordt per product gescheduled en niet per batch en er is geen sprake van een productielijn. Dit proefschrift stelt de softwarearchitectuur voor en beschrijft oplossingen voor de routeplanning waarbij het aantal wisselingen tussen equiplets geminimaliseerd is, een scheduling die gebaseerd is op schedulingschema's zoals toegepast in real-time operating systems en een op autonome voertuigen gebaseerd transportsysteem. Bij al deze oplossingen speelt de productagent een belangrijke rol. (uit de samenvatting van het proefschrift) SIKS Dissertation Series No. 2014-31 The research reported in this thesis has been carried out under the auspices of SIKS, the Dutch Research School for Information and Knowledge Systems.

Demonstration of the Feasibility of Real Time Application of Machine Learning to Production Scheduling

Industry 4.0 has placed an emphasis on real-time decision making in the execution of systems, such as semiconductor manufacturing. This article will evaluate a scheduling methodology called Evolutionary Learning Based Simulation Optimization (ELBSO) using data generated by a Manufacturing Execution System (MES) for scheduling a Stochastic Job Shop Scheduling Problem (SJSSP). ELBSO is embedded within Ordinal Optimization (OO), where in the first phase it uses a meta model, which previously was trained by a Discrete Event Simulation model of a SJSSP. The meta model used within ELBSO uses Genetic Programming (GP)-based Machine Learning (ML). Therefore, instead of using the DES model to train and test the meta model, this article uses historical data from a front-end fab to train and test. The results were statistically evaluated for the quality of the fit generated by the meta-model.

Application of lean manufacturing tools for a workshop production system.

Quick Respons Manufacturing in de Nederlandse en Belgische mkb maakindustrie

De laatste decennia is tijd een strategische concurrentiefactor geworden in de maakindustrie (Demeter, 2013; Godinho Filho et al., 2017a; Gromova, 2020). Naast tijdige levering verwacht de klant ook keuze, maatwerk, hoge kwaliteit en een lage prijs (Siong et al., 2018; Suri, 2020). Om de door de klant gewenste korte doorlooptijd te kunnen realiseren en daarbij ook te voldoen aan zijn andere eisen, zijn flexibiliteit en aanpassingsvermogen essentieel geworden (Godinho Filho et al., 2017b; Siong et al., 2018). Quick Response Manufacturing (QRM) heeft als doel de doorlooptijd te verkorten in productieomgevingen die gekenmerkt worden door een hoge variëteit in producten en maatwerk (Suri, 2020; Siong et al., 2018). QRM kent zijn oorsprong begin jaren negentig van de vorige eeuw (Suri, 2020) en vertoont sterke gelijkenis met lean manufacturing. Het verschil met lean manufacturing is echter dat QRM zich richt op bedrijven in een omgeving met veel productvariatie. Daarnaast heeft QRM nieuwe elementen toegevoegd, zoals Paired-cell Overlapping Loops of Cards with Authorization (POLCA) en Manufacturing Critical Path Time’ (MCT)’ (Godinho Filho et al., 2017b).

Grid manufacturing

Elke periode kent zijn eigen revolutie en elke revolutie brengt zijn eigen organisatorische model met zich mee. We bevinden ons nu in de 4e industri¨ele revolutie, waar het internet van dingen ons verbindt met autonome embedded systemen. Deze systemen zijn actief in de virtuele ’cyber’ wereld, alsook in de echte ’fysieke’ wereld om ons heen. Deze zogenoemde ’Cyber-Fysieke’ Systemen volgen daarmee een modern organisatorisch model, namelijk zelfmanagement, en zijn dan ook in staat zelf proactieve acties te ondernemen. Dit proefschrift belicht productiesystemen vanuit het Cyber-Fysieke perspectief. De productiesystemen zijn hier herconfigureerbaar, autonoom en zeer flexibel. Dit kan enkel worden bereikt door het ontwikkelen van nieuwe methodes en het toepassen van nieuwe technologie¨en die flexibiliteit verder bevorderen. Echter, effici¨entie is ook van belang, bijvoorbeeld door productassemblage zo flexibel te maken dat het daardoor kosteneffici¨ent is om de productie van diverse producten met een lage oplage, zogenaamde high-mix, low volume producten, te automatiseren. De mogelijkheid om zo flexibel te kunnen produceren moet bereikt worden door de creatie van nieuwe methoden en middelen, waarbij nieuwe technologie¨en worden gecombineerd; een belangrijk aspect hierbij is dat dit toepasbaar getest moet worden door gebruik van simulatoren en speciaal hiervoor ontwikkelde productiesystemen. Dit onderzoek zal beginnen met het introduceren van het concept achter de bijbehorende productiemethodologie, welke Grid Manufacturing is genoemd. Grid Manufacturing wordt uitgevoerd door autonome entiteiten (agenten) die zowel de productiesystemen zelf, als de producten representeren. Producten leven dan al in de virtuele cyber wereld voordat zij daadwerkelijk zijn gebouwd, en zijn zich bewust uit welke onderdelen zij gemaakt moeten worden. De producten communiceren en overleggen met de autonome herconfigureerbare productiesystemen, de zogenaamde equiplets. Deze equiplets leveren generieke diensten aan een grote diversiteit aan producten, die hierdoor op elk moment geproduceerd kunnen worden. Het onderzoek focust hierbij specifiek op de equiplets en de technische uitdagingen om dynamisch geautomatiseerde productie mogelijk te maken. Om Grid Manufacturing mogelijk te maken is er een set van technologische uitdagingen onderzocht. De achtergrond, onderzoeksaanpak en concepten zijn dan ook de eerste drie inleidende hoofdstukken. Daarna begint het onderzoek met Hoofdstuk 4 Object Awareness. Dit hoofdstuk beschrijft een dynamische manier waarop informatie uit verschillende autonome systemen gecombineerd wordt om objecten te herkennen, lokaliseren en daarmee te kunnen manipuleren. Hoofdstuk 5 Herconfiguratie beschrijft hoe producten communiceren met de equiplets en welke achterliggende systemen ervoor zorgen dat, ondanks | Dutch Summary 232 dat het product niet bekend is met de hardware van de equiplet, deze toch in staat is acties uit te voeren. Tevens beschrijft het hoofdstuk hoe de equiplets omgaan met verschillende hardwareconfiguraties en ondanks de aanpassingen zichzelf toch kunnen besturen. De equiplet kan dan ook aangepast worden zonder dat deze opnieuw geprogrammeerd hoeft te worden. In Hoofdstuk 6 Architectuur wordt vervolgens dieper ingegaan op de bovenliggende architectuur van de equiplets. Hier worden prestaties gecombineerd met flexibiliteit, waarvoor een hybride architectuur is ontwikkeld die het grid van equiplets controleert door het gebruik van twee platformen: Multi-Agent System (MAS) en Robot Operating System (ROS). Nadat de architectuur is vastgesteld, wordt er in Hoofdstuk 7 onderzocht hoe deze veilig ingezet kan worden. Hierbij wordt een controlesysteem ingevoerd dat het systeemgedrag bepaalt, waarmee het gedrag van de equiplets transparant wordt gemaakt. Tevens zal een simulatie met input van de sensoren uit de fysieke wereld ’live’ controleren of alle bewegingen veilig uitgevoerd kunnen worden. Nadat de basisfunctionaliteit van het Grid nu compleet is, wordt in Hoofdstuk 8 Validatie en Utilisatie gekeken naar hoe Grid Manufacturing gebruikt kan worden en welke nieuwe mogelijkheden deze kan opleveren. Zo wordt er besproken hoe zowel een hi¨erarchische als een heterarchische aanpak, waar alle systemen gelijk zijn, gebruikt kan worden. Daarnaast laat het hoofdstuk o.a. aan de hand van enkele voorbeelden en simulaties zien welke effecten herconfiguratie kan hebben, en welke voordelen deze aanpak zoal kan bieden.. Het proefschrift laat zien hoe met technische middelen geautomatiseerde flexibiliteit mogelijk wordt gemaakt. Hoewel het gehele concept nog volwassen zal moeten worden, worden er enkele aspecten getoond die op de korte termijn toepasbaar zijn in de industrie. Enkele voorbeelden hiervan zijn: (1) het combineren van gegevens uit diverse (autonome) bronnen voor 6D-lokalisatie; (2) een data-gedreven systeem, de zogeheten hardware-abstractielaag, die herconfigureerbare systemen controleert en de mogelijkheid biedt om deze productiesystemen aan te passen zonder deze te hoeven herprogrammeren; en (3) het gebruik van Cyber-Fysieke systemen om de veiligheid te verhogen.