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Transcripción

1 francisco pérez maciá Arquitectura y Tecnología de Computadores [Curso 2010/2011] por Paco Maciá 1

2 Maquinaria Industrial como Servicio [] Maquinaria Industrial como Servicios Semánticos [] Cloud Manufacturing [C] Maquinaria Industrial como Servicio [] 2

3 definción 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 implementación Maquinaria Industrial + Hardware Sistemas Embebidos + Software Web Service = IMaaWS Intrinsic Service of Industrial Machinery Management Services Production Services Management services Security services Quality services Productio n services Utility Services Adquisition services Execution services Embedded Middleware Events Discovery Transactions Coordination Addressing SOAP HTTP Management Security Configuration Persistence Maintenance Embedded Operative System Industrial Machinery TCP/IP Embedded Device Red de Computadores 3

4 implementación Maquinaria Industrial + Hardware Sistemas Embebidos + Software Web Service = IMaaWS Escenario SOA integración IMaaWS + BMPS SOA: IMaaWS+BPMS [Service Broker] [Service Provider] Production System Industrial Machine as a WS Service (IMaaWS) WS Gateway Services Description WSDL-BPEL Register Manager Execution Engine Information System Publication [UDDI] WSDL-BPEL DB Internet SOA Discovery [UDDI] Consumption [SOAP] UDDI Registry [Service Requester] Business Process Management System (BPMS) WS Client 4

5 vídeo con el caso de uso integración en el negocio 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 5

6 integración en el negocio nivel de empresa Mapa de Procesos de la Organización Introducción Nuevo Mapa de Procesos de la Organización Soluciones propietarias y ad-hoc nivel de proceso ámbito de aplicación Modelado de procesos de fabricación Soporte para nuevos modelos de negocio, como fabricación ágil Integración de la cadena de suministro en la externalización de los procesos de fabricación 6

7 trabajo futuro (Industrial Machine as a Semantic Service) basada en la incorporación de semántica mediante ontologías IMaaWS-* basada en nuevo paradigma SOA y la tecnología WS-* C basada en el concepto de Cloud Computing para incorporar los procesos de producción como Servicios en la Nube Maquinaria Industrial como Servicios Semánticos [] 7

8 Evolución de Internet y de las TIC Nuevos modelos de producción y negocio Producción Masiva Personalización Masiva Necesidad de modelos de producción ágil Solución en entornos de fabricación BPMS + +BPMS 1 Machine Services Publication (UDDI) 2 Inquiry and Discovery Information (UDDI+WSDL) 3 Consumer Services (SOAP) [Service Broker] Information System [Service Provider] Production System Industrial Machine as a Service () WS Gateway Services Description Register Manager Execution Engine UDDI Register 1 2 Internet 3 [Service Requester] Business Process Management System (BPMS) 8

9 +BPMS Boring and Milling Cutting Horizontal boring and milling Production Scheduling Horizontal cutting machine Business Process Servers Intrinsic Service of Industrial Machinery Management Services Production Services Management services Security services Quality services Production services Utility services Adquisition services Execution services Events Discovery Embedded Middleware Transactions Coordination Addressing Management Security Configuration Persistence Maintenance SOAP HTTP Embedded Operative System Embedded device Industrial Machinery Red de Comunicaciones TCP/IP Communication Network 9

10 motivación Continuo cambio en la gestión de los procesos industriales Incremento en las tareas de modelado de procesos Poca automatización en la composición y ejecución de servicios Procesos modelados en función de la estructura física de la empresa Pequeños cambios en los procesos implican rehacer el proceso Automatizar el modelado de procesos de fabricación en función de los objetivos motivación Procesos y elementos de fabricación mostrados como servicios Incorporar conocimiento para la definición de los procesos y servicios de fabricación BPMS + + Ontologías 10

11 antecedentes 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) (Gilart, 2006) SAP (Stamatis,2007) antecedentes Automatización 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 11

12 propuesta de solución Sistema 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 1 Machine Services Publication 2 Inquiry and Discovery Information [Service Broker] 3 Consumer Services Information System Services Description Sistema de fabricación Ontology [Service Requester] Semantic Business Process Management System (SBPMS) Information Research [Service Providers] Production System Industrial Machine as a Service () WS Gateway Services Description Register Manager Execution Engine 1 2 Internet 3 Semantic Modeling Node Reasoning Engine Register Manager Services Manager Register Node New Global Process Service Composition New Services 12

13 Publication Information System Par Loop Service Register Sistema de fabricación Process Manager Semantic Management Prototype Request, Search & Discovery BPMS Semantic Manager Alt Loop Ontology Request Service Request Service Request New Process Request Ontology Response Process Modeling Service Discovery Service Composition Business Study Machine Analisys Process Modeling New Process Request Service Discovery Service Composition Consumption NewServiceRegister Service Consumption ontología Integrar procesos de fabricación y de negocio Conceptualización del dominio Estudio del dominio (Groveer, 2001) Componentes físicos Clasificación Relaciones fisicas 13

14 ( tr1,tr2)hasaxisx+(tr1,tr2) ( tr1,tr2)hasaxisx-(tr1,tr2) ( tr1,tr2)hasaxisx+(tr1,tr2) hasaxisx- (tr1,tr2) hasdirectconectiononaxisx(tr1,tr2); ontología ontología Integrar procesos de fabricación y de negocio Conceptualización del dominio Estudio del dominio (Groveer, 2001) Componentes físicos Procesos de fabricación Clasificación Relaciones 14

15 ( ts,mhp)implements(ts,mhp) ( mt,mp)implements(ms,mp) ontología ontología Integrar procesos de fabricación y de negocio Conceptualización del dominio Estudio del dominio (Groveer, 2001) Componentes físicos Procesos de fabricación Relación entre componentes físicos y procesos Procesos Servicios Maquinaria 15

16 ontología Integrar procesos de fabricación y de negocio Conceptualización del dominio Razonamiento Objetivos Proceso funcional Conocimiento Ontología Resultado Proceso físico ontología Conceptualización del dominio PROTÉGÉ OWL DL SWRL Sistema de modelado de procesos Eclipse STP plug-in BPMN Modeling plug-in BPMN2BPEL plug-in Fábrica () Fábrica a escala Staudineger 16

17 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=" #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:objectproperty rdf:about= isonaxisx+"/> </owl:inverseof> </owl:objectproperty> Caso de uso CB9 Starting machine CB9 TT4 CB8 RC1 CB7 TT3 MT1 MMT2 MT2 CB6 MT3 Grinding TT1 CB2 CB3 CB4 CB5 TT2 CB1 Drilling Painting 17

18 Entorno de modelado Entorno de ejecución 18

19 Caso de uso CB9 TT4 CB8 RC1 CB7 TT3 MT1 MMT2 MT2 CB6 MT3 CB2 CB3 CB4 CB5 CB1 TT1 TT2 validación 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 19

20 conclusiones Modelado de procesos de alto nivel en entornos de fabricación ágil Uso de ontologías para formalizar el dominio industrial Implementación del sistema Validación de la propuesta en escenario realista Trabajo en progreso Adaptación para el uso de SWS Recuperación y re-adaptación de procesos en tiempo real Hacia Cloud Manufacturing Cloud Ágile Manufacturing Cloud Agile Manufacturing 20

21 Cloud Ágile Manufacturing Cloud Ágile Manufacturing beneficios e inconvenientes Los heredados directamente de Cloud Computing 21

22 Cloud Ágile Manufacturing beneficios Los heredados directamente de Cloud Computing 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 Cloud Ágile Manufacturing inconvenientes Los heredados directamente de Cloud Computing Controversia entre las ingenierías industriales, mecánica, eléctrica y electrónica y la incorporación de la ingeniería informática 22

23 Cloud Ágile Manufacturing conclusiones 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 (S) 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 francisco pérez maciá Arquitectura y Tecnología de Computadores [Curso 2006/2007] por Paco Maciá 23