introducción introducción

(1)

Arquitectura y Tecnología de Computadores [Curso 2010/2011]

francisco maciá pérez

introducción IMaaS IMaaSS cloud manufact

Contenido

introducción

(2)

Contenido

introducción

Maquinaria Industrial como Servicio [IMaaS]

Maquinaria Industrial como Servicios Semánticos [IMaaSS]

Cloud Manufacturing [CIMaaSS]

Contenido

IMaaS

Maquinaria Industrial como Servicio

[IMaaS]

IMaaS

(3)

Contenido

IMaaS

definción

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

Contenido

IMaaS

implementación

IMaaS

Maquinaria Industrial

+ Hardware  Sistemas Embebidos + Software  Web Service

= IMaaWS

Embedded Device Industrial

Embedded Operative System Embedded Middleware

HTTP

SOAP Management Security Configuration Persistence Maintenance Events Discovery Transactions Coordination Addressing

Intrinsic Service of Industrial Machinery Intrinsic Service of Industrial Machinery Management Services

Management services

Quality services

Productio n services Production Services

Utility Services Adquisition

services Execution

services Security services

(4)

Contenido

IMaaS

implementación

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 Execution

Engine Services

Description WSDL-BPEL

SOA

(5)

vídeo con el caso de uso

http://www.dtic.ua.es/grupoM

Contenido

IMaaS

integración 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

nivel de empresanivel de proceso

Contenido

IMaaS

ámbito 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 externalización

de los procesos de fabricación

(7)

Contenido

IMaaS

trabajo futuro

IMaaS

IMaaSS (Industrial Machine as a

Semantic Service)

 basada en la incorporación de semántica mediante 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

Contenido

IMaaSS

Maquinaria Industrial como

Servicios Semánticos

[IMaaSS]

IMaaSS

(8)

Contenido

IMaaSS

introducción

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]

Industrial Machine as a Service (IMaaS)

Engine

Internet

Information System

UDDI Register [Service Broker]

1 2

3 Services

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

Production Scheduling Task

Task Task

Business Process Servers

Task Task Task

Task

Task Task

Task

Task Task

Task

Task Task

IMaaS

Industrial Machinery Embedded device Embedded Operative System

Embedded Middleware

SOAPHTTP Management Security Configuration Persistence Maintenance Events Discovery Transactions Coordination Addressing

Intrinsic Service of Industrial Machinery Management Services

Management services

Quality services

Production services Production Services

Utility services Adquisition

services

Execution services Security

services

(10)

Contenido

IMaaSS

motivación

IMaaSS

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

Contenido

IMaaSS

motivación

IMaaSS

Automatizar 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

(11)

Contenido

IMaaSS

antecedentes

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)

Contenido

IMaaSS

antecedentes

IMaaSS

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

(12)

Contenido

IMaaSS

propuesta de solución

IMaaSS

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

Sistema de fabricación

Semantic Modeling Node Semantic Business Process Management System (SBPMS)

[Service Providers]

Industrial Machine as a Service (IMaaS)

Engine

Internet

New Global Process

Register Node Reasoning

Engine

Service Composition Register

Manager Services Manager Information System

Services Description

[Service Broker]

New

1 2

3

Information Research Ontology

Services Description Production System Machine Services Publication 1

2 Inquiry and Discovery Information 3 Consumer Services

(13)

Sistema de fabricación

Information System

Semantic Management

Prototype

Service Register

New Process Request Process Manager

Process Modeling

NewServiceRegister Ontology Request

Ontology Response

Service Consumption PublicationRequest, Search& DiscoveryConsumption BPMSSemanticManager

Service Request

Service Discovery Alt

Service Request

Service Discovery Business Study Machine Analisys Process Modeling New Process Request Loop

Loop Par

Service Composition Service Composition IMaaS

Contenido

IMaaSS

ontología

IMaaSS

Integrar procesos de fabricación y de negocio

Conceptualización del dominio

 Estudio del dominio (Groveer, 2001)

 Componentes físicos

• Clasificación

• Relaciones fisicas

(14)

Contenido

IMaaSS

ontología

IMaaSS (∀tr1,tr2)hasAxisX+(tr1,tr2) (∀tr1,tr2)hasAxisX-(tr1,tr2)

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

Contenido

IMaaSS

ontología

IMaaSS

Integrar procesos de fabricación y de negocio

Conceptualización del dominio

 Estudio del dominio (Groveer, 2001)

 Componentes físicos

 Procesos de fabricación

• Clasificación

• Relaciones

(15)

Contenido

IMaaSS

ontología

IMaaSS

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

Contenido

IMaaSS

ontología

IMaaSS

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

(16)

Contenido

IMaaSS

ontología

IMaaSS

Integrar procesos de fabricación y de negocio

Conceptualización del dominio Razonamiento

 Objetivos  Proceso funcional

 Conocimiento  Ontología

 Resultado  Proceso físico

Contenido

IMaaSS

ontología

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

(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="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:ObjectProperty rdf:about=“isOnAxisX+"/>

</owl:inverseOf>

</owl:ObjectProperty>

Caso de uso

CB2 CB3 CB4 CB5

CB7 CB8

CB9CB1 CB6MT1

RC1

MT3MT2

TT1

TT3 TT4

TT2 MMT2

Grinding

Starting machine CB9

Drilling Painting

(18)

Entorno de modelado

Entorno de ejecución

(19)

Caso de uso

CB2 CB3 CB4 CB5

CB7 CB8

CB9CB1 CB6MT1

RC1

MT3MT2

TT1

TT3 TT4

TT2 MMT2

Contenido

IMaaSS

validación

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

(20)

Contenido

IMaaSS

conclusiones

IMaaSS

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…

Contenido

Cloud Ágile Manufacturing

Cloud Agile Manufacturing

cloud manufact

(21)

Contenido

cloud manufact

Cloud Ágile Manufacturing

introducción

Contenido

cloud manufact

Cloud Ágile Manufacturing

beneficios e inconvenientes

Los heredados directamente de Cloud Computing

(22)

Contenido

cloud manufact

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

Contenido

cloud manufact

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

(23)

Contenido

cloud manufact

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 (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

o Maciá