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Modelos y plataforma IEC 61499 adaptados al control distribuido de máquinas herramienta en sistemas de fabricación ágil

Catalán Cantero, Carlos
Blesa Gascón, Alfonso (dir.) ; Colom Piazuelo, José Manuel (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2015

Resumen: Los sistemas de fabricación han ido evolucionando para adaptarse a las cada vez más cambiantes demandas del mercado, pasando de los sistemas de fabricación en masa a los sistemas flexibles y, finalmente, a los sistemas ágiles. Estos últimos están soportados por sistemas reconfigurables, capaces de ser modificados sin parar su funcionamiento, así como por tecnologías de la información y la comunicación, por lo que pueden adaptarse muy rápidamente a cambios en la producción. Para denominar estos nuevos sistemas han surgido también términos como e-manufacturing, cloud-manufacturing, industrie 4.0. El estándar actual de referencia para el desarrollo de software de control en los sistemas de fabricación es IEC 61131, del que algunos trabajos han indicado su poca adecuación frente a los requisitos de los nuevos sistemas. Por este motivo ha surgido el más complejo IEC 61499, que define arquitecturas y modelos para un software de control distribuido y reconfigurable. La industria demanda a este estándar la capacidad para desarrollar software de control: predecible, escalable, mantenible y extensible. A este respecto, aunque ha sido objeto de múltiples trabajos por parte de la comunidad académica, a día de hoy IEC 61499 no ha adquirido esa capacidad, por lo que no es aceptado todavía por la industria. El objeto de la presente tesis es aportar propuestas que contribuyan a que el estándar alcance dicha capacidad. Con este fin, se propone el uso de metodologías y modelos de componentes software adaptados al dominio de aplicación, en particular, al control de máquinas herramienta en sistemas de fabricación ágil. Este dominio ha sido elegido por su complejidad, frente a los sencillos tipos de aplicación y casos de uso considerados en anteriores propuestas relacionadas con IEC 61499. Para establecer dichas metodologías y modelos adaptados se estudia en primer lugar el dominio indicado, determinando los principios de diseño de su software de control. Estos principios sirven de base para efectuar una revisión del estado actual del estándar. Seguidamente, se propone y modela el control distribuido de una máquina herramienta genérica, a partir del cual se establecen los modelos de bloque función y de ejecución IEC 61499 adaptados a ese dominio. Dichos modelos facilitan el establecimiento de una metodología de diseño, a la vez que permiten una implementación del estándar determinista, eficiente, escalable y que cumple restricciones de tiempo real. A la hora de verificar experimentalmente la metodología y los modelos adaptados es necesaria una plataforma de ejecución. Debido a que las plataformas IEC 61499 existentes no soportan dichos modelos se ha especificado, diseñado e implementado la plataforma COSME. A diferencia de anteriores plataformas, ésta incorpora características que hacen posible su empleo en entornos industriales. En este sentido, la plataforma COSME ha sido desarrollada dentro de un proyecto de investigación, transferencia y colaboración tecnológica entre la universidad y un grupo industrial fabricante de máquinas herramienta. Dicho proyecto ha permitido que esta plataforma, la metodología y los modelos adaptados hayan sido validados en casos de uso reales.