Studiu de fezabilitate privind satisfacerea obiectivelor

1. Descriere tehnică și științifică a proiectului

1.1 Concept și obiective 1.1.1 Context

Domeniul sistemelor flexibile de fabricație și al tehnologiilor asociate fabricației necesită dezvoltarea de noi generații de dispozitive, roboți, senzori, mecanisme de antrenare și componente de control. Domeniul permite identificarea de combinații optime de componente pentru implementarea acestora într-o linie de fabricație reală. Un progres important în reducerea timpului de proiectare și în găsirea unor soluții arhitecturale optime în raport cu parametri specifici de performanță îl ofera implementarea prealabilă și testarea într-un mediu virtual, cu alte cuvinte crearea de sisteme virtuale de fabricație (SVF). Rezultate deosebite în proiectarea SVF pot fi obținute menținând o strânsă legătură cu progresul înregistrat de IT&C (tehnolgia informației și comunicații). Acest aspect este unul interdisciplinar și complex, deoarece SVF integreaza treptat concepte și tehnologii noi cum ar fi: sisteme inglobate, grid computing, cloud computing sau rețele de senzori. Având în vedere tehnologiile IT disponibile, principala provocare în proiectarea SVF este dată de precizia modelelor și a simularii, mai precis de platforma de simulare folosită ca suport pentru un cadru de simulare adaptivă care ar permite elaborarea de modele complexe și optimizarea arhitecturilor software prin generarea dinamica a modulelor reutilizabile ca răspuns la cerințele explicite ale utilizatorilor.

Pentru a putea satisface astfel de cerințe, este propusă o platforma (denumită Platforma hibrida de Simulare pentru Sisteme Virtuale de Fabricație, PHS_SVF) care ofera cadrul de corespondență între un dispozitiv virtual și echivalentul sau fizic. PHS_SVF va oferi posibilitatea de dezvoltare de noi tehnici dedicate proiectarii și exploatării proceselor de fabricație și totodată va furniza serviciile necesare creșterii competitivității și productivității. Validarea soluției se va face prin confirmarea modului de proiectare, simulare, analiză și reconfigurare a unei linii de fabricație folosind modele virtuale ale unor dispozitive existente sau viitoare. Modelul virtual este reprezentat pe baza unui model analitic obținut de la fabricant. Sistemul de control este dezvoltat folosind metodologia ingineriei concurente. Mediul de dezvoltare este prezentat ca un concept funcțional pentru aplicații de simulare a proceselor hibride (SPH). Platforma va permite accesul utilizatorilor pentru procesarea datelor integrate cu simularea proceselor, astfel ca utilizatorul va putea controla în timp real producția, procesele de asamblare, planificarea și reconfigurarea sistemelor de producție pentru creșterea eficienței și siguranței sistemelor de fabricație.

Industria prelucrătoare nu poate să rămână competitivă și să supraviețuiască pe piața de astăzi fără o adaptare agilă la cererile schimbătoare ale clienților. Acesta este principalul motiv pentru a concepe un cadru care să permită reproiectarea și replanificarea sistemelor de fabricație mai frecvent și cu un timp de livrare mai mic. Cadrul propus (numit în continuare Mediu Virtual de Dezvoltare - MVD) îndeplinește abordarea integrală, ceea ce a devenit un factor cheie în modelarea matematică a sistemelor industriale. Modelarea multinivel în cadrul MVD este posibilă prin conectarea modelelor cu instrumente adecvate pentru modelare și simulare, care permit atât moștenirea, cât și împărțirea resurselor la diferite niveluri. Una dintre provocările principale ale cadrului MVD este dezvoltarea și validarea standardelor pentru schimbul de informație între modele, pentru a asigura interoperabilitatea semantică. De aceea, informația la diverse scări și niveluri poate fi consultată folosind predefinita

ontologie și modelele stocate în baze de date Web (în Cloud, mai exact). O altă provocare este de a dezvolta instrumente open-source pentru creare, vizualizare și rulare de modele de simulări.

Platfoma PHS_SVF este infrastructura care suportă MVD pentru a simula diferite SVF prin folosirea unor modele de dispozitive virtuale. Modelul virtual este dezvoltat folosind software de simulator obținut de la vânzătorul dispozitivului real, astfel încât modelul oferă aceeași funcționalitate precum dispozitivul real. Trei tipuri de tehnologii de modelare și simulare sunt puse la dispoziție, și anume: modelarea și simularea produsului, modelarea și simularea procesului și modelarea și simularea sistemului de fabricație. De menționat este faptul că proccesul de modelarea și tehnologia de simulare a procesului inclusiv procesul de prelucrare al produsului, procesul de asamblare, planificarea sistemul de producție, reorganizarea și tehnologia de simulare, toate acestea sunt foarte importante pentru îmbunătățirea eficienței și fiabilității sistemului de fabricație, pentru a conștientiza optimizarea resurselor de producție și a procesului de prelucrare, pentru transferarea modului de la fabricația tradițională la fabricația predictibilă.

Atunci când se folosesc modele și simulari în proiectarea și reconfigurarea sistemelor de fabricație, este dificil să se garanteze fidelitatea modelului, în special dacă sistemul modelat nu există în momentul respectiv. Modelul nu poate fi validat în mod normal până când sistemul nu este implementat. Pentru a depăși acest impediment, se va implementa conceptul de Simulare Hibridă de Proces (SHP), o extensie a tehnologiei Hardware-in-Loop (HIL), care va constitui o punte de legătură între simularea pură și sistemul fizic final. Modelul virtual este dezvoltat folosind software de simulare obținut de la vânzătorul dispozitivului real, astfel încât modelul să ofere aceeași funcționalitate precum dispozitivul real. Cadrul este prezentat ca un proof-of-concept pentru aplicații SHP în proiectarea și reconfigurarea unei linii de producție PHS_SVF oferă o metodă pentru analiza sistemelor de fabricație prin aplicarea optimizării multi-obiectiv a modelelor de simulare cu evenimente discrete, ceea ce oferă o privire mai în detaliu asupra parametrilor care afectează performanța măsurătorilor, precum și obținerea unei înțelegeri mai profunde a problemelor tehnice.

Asociat cu MVD, un alt cadru definit ca Adaptation Framework (ADFRAM) oferă suport pentru evoluția adaptării, precum și multiple preocupări de adaptare. În comparație cu alte cadre, ADFRAM poate îmbunătăți considerabil reutilizarea modelelor de adaptare în mai multe contexte. Acest cadru va fi validat utilizând studii de caz privind rezistența industrială și rafinat în continuare pe baza rezultatului obținut din validare. Prin urmare, cadrul se adresează nevoii de software evolutiv, sigur, contextual și auto-adaptabil în sisteme conectate și interoperabile, astfel încât să se poată dezvolta un sistem software mai rezistent și, prin urmare, eforturile de întreținere pot fi reduse.

Sistemele conștiente de context și auto-adaptive au un obiectiv comun de adaptare a sistemului ca răspuns la schimbările de context. Sistemele Conștiente de Context (SCC) sunt "sisteme capabile să își adapteze operațiunile la schimbările de context fără intervenția explicită a

utilizatorului". Sistemele Software Auto-adaptative (SSA) sunt "sisteme care își modifică structura și/ sau comportamentul ca răspuns la modificările cerințelor și/ sau al mediului de funcționare". Deci, în cercetare, SCC precum SSA pot pune accentul pe aspecte diferite. În primul rând, sistemele contextuale se concentrează pe modelarea informațiilor de context, prelucrarea datelor extrase la nivelul cel mai de jos, pentru a deduce informații de context la nivel înalt, iar apoi aceste informații sunt stocate pentru a fi utilizate de sistemul funcțional (prin operațiile de detectare și prelucrare). În al doilea rând, o serie de cadre și software intermediar și-au propus să faciliteze dezvoltarea sistemelor software auto-adaptive. Aceste cadre iau în considerare patru operații ale buclei de control (monitorizare, acțiune, decizie și analiză) pentru a face sistemul să își schimbe structura și/ sau comportamentul ca răspuns la modificările contextului/ cerințelor. Pentru a aborda atât CSS, cât și SSA, se poate utiliza un model care suportă în mod explicit în interfața componentă definirea funcționalităților, a informațiilor de context și a acțiunilor de gestionare necesare și furnizate și

sprijină, de asemenea, generarea implementărilor sistemelor de software adaptive contextuale din modelele lor.

Pe lângă simularea structurii și comportamentului SVF, PHS_SVF permite, de asemenea, rularea și testarea diferitelor strategii de control în cadrul modelului de simulare. Cele mai eficiente sisteme automate dedicate controlului proceselor de fabricație sunt caracterizate în zilele noastre de o structură ierarhică care implică existența a cel puțin două niveluri de automatizare: un nivel executiv însărcinat cu controlul clasic al valorilor cheie ale parametrilor de proces și un nivel de supraveghere responsabil de monitorizarea instalației și a procesului de luare a deciziilor. Din păcate, eficiența algoritmului se reduce proporțional cu creșterea complexității sistemelor. Este necesar să se acorde întreținere și actualizări periodice, care sunt scumpe și care consumă timp. Pentru a rezolva toate acestea, PHS_SVF vine ca o platformă cloud, cu servicii care vor oferi o bibliotecă gratuită cu suport direct și acces la soluții standardizate algoritmice. Biblioteca gratuită constă în algoritmi, secvențe și strategii de control optimizate pentru procesele specifice de fabricație, care permit o creștere importantă a eficienței și fiabilității, reducând riscul funcționării eronate și facilitează evaluarea experimentală a diferitelor scenarii.

Cloud Computing reprezintă o modalitate diferită de a proiecta și de a gestiona de la distanță resursele de calcul. Serviciile furnizate de cloud sunt robuste și pot fi ajustate pentru nevoile specifice ale utilizatorilor SVF. Cloud Computing oferă servicii bazate pe protocoale de Internet, care permit accesul la resurse scalabile în mod dinamic și adesea virtualizate. Acest concept este în continuă extindere și oferă suport pentru găzduirea hardware-ului într-un centru de date extern (uneori numit infrastructură ca serviciu, cu acces la resurse precum servere), pentru utilitare (posibilitatea utilizării resurselor de calcul din cloud ca și cum ar fi locale), servicii ca platformă (uneori denumite software intermediar ca serviciu, cum ar fi un server de domeniu) și găzduire de aplicații (uneori denumite software sau aplicație ca serviciu). Algoritmii dezvoltați în biblioteca gratuită se vor concentra pe următoarele aspecte: optimizarea procesului de fabricație și siguranța operațională. Deși aceste două aspecte au fost tratate separat până acum, evoluțiile făcute în domeniul proiectării și controlului sistemelor complexe sugerează că nu mai sunt acceptabile și nici nu este posibil să se neglijeze gradul lor ridicat de interdependență.

În general, optimizarea regimului de operare constă în identificarea condițiilor de funcționare care asigură maximizarea unuia sau mai multor criterii de calitate atent selectate în funcție de natura procesului și/ sau de interesele proprietarilor. Exemple de astfel de criterii sunt eficiența consumului de energie sau de resurse, cantitatea de produse obținute într-o anumită perioadă de timp sau calitatea acestor produse. Au fost dezvoltați și implementați algoritmi pentru rezolvarea problemelor de optimizare complexă cu un număr mare de parametri și în prezența unor restricții diferite dictate de domeniile de variație admisibile ale acestor parametrii. Este esențial să se înțeleagă că optimizarea comportamentului complex al procesului este în strânsă legătură cu identificarea și utilizarea corectă a acestor restricții.

În ceea ce privește siguranța operațională, supraveghetorul ar trebui să detecteze situațiile în care unul sau mai mulți dintre parametrii de proces depășesc domeniile de variație admisibile și să ia măsuri fie pentru a forța parametrul respectiv să revină la starea sa normală sau pentru a modifica instalația astfel încât să includă noul punct de operare. Cu alte cuvinte, atunci când o variabilă de proces monitorizată nu reușește să se comporte normal, supraveghetorul ar trebui să determine dacă a apărut sau nu o defecțiune, care este componenta defectuoasă, cauza și amploarea anomaliei, indiferent dacă reprezintă sau nu o amenințare pentru funcționarea în siguranța, iar dacă da, în ce măsură, dacă defecțiunea poate fi rezolvată și dacă este cazul, care sunt parametrii de control. În cazul în care această analiză indică faptul că sistemul funcționează în condiții nesigure, trebuie luate acțiuni pentru a îl închide.

1.1.2 Obiectivele proiectului

Obiectivul principal al proiectului este proiectarea unei platforme de simulare în cloud și a serviciilor asociate (PHS_SVF) care vor furniza resursele și serviciile de calcul pentru simularea hibridă a sistemelor virtuale de producție. Producția virtuală este un punct central al tehnologiei moderne de fabricație, la fel ca producția flexibilă, producția de calculatoare, producția inteligentă și producția agilă. Serviciile furnizate de PHS_SVF vor permite utilizatorului să efectueze analize de risc on-line și prevenirea pericolelor, utilizând algoritmi generici de control, optimizare, detectare a erorilor și diagnosticare.

În urma acestei direcții, proiectul are mai multe obiective specifice, care ar putea părea separate, dar ele concurează și stimulează inovarea și progresul, în principal datorită abordării holistice menționate anterior. Obiectivele principale, alături de motivația acestora în acest context, sunt: 1. Dezvoltarea unui mediu de dezvoltare virtuală (MVD) capabil să emuleze mai multe structuri de

simulare. MVD permite integrarea diferitelor concepte și tehnologii noi, cum ar fi sistemele încorporate, hardware-in-loop, arhitecturile bazate pe modele, rețelele de cloud computing sau senzori.

2. Elaborarea procedurilor de integrare a tehnologiilor bazate pe rețele de senzori (cu fir sau fără fir) cu sisteme de fabricație virtuale. Acestea includ interconectarea unui nod senzor fizic cu MVD și transferul datelor reale către cloud (interfața Sensor Cloud). Acest obiectiv duce la transformarea întregii arhitecturi SVF într-o arhitectură hibridă.

3. Implementarea suportului de simulare a proceselor hibride (SPH) ca extensie a tehnologiei Hardware-in-Loop (HIL) pentru crearea unei configurații de testare utilizând simulări care sunt conectate la hardware/ software real. Simularea rulează în timp real și este utilizată pentru analizele de validare și deciziile de proiectare. Folosind această abordare, putem integra cu ușurință simularea în procesul de dezvoltare și pe tot parcursul ciclului de viață al produsului.

4. Necesități de reutilizare pentru dezvoltarea de software. Reutilizarea software are scopul de a crește în mod semnificativ calitatea și productivitatea artefactelor. Calitatea software-ului este favorizată prin utilizarea componentelor testate și validate. Productivitatea software-ului este îmbunătățită prin reducerea timpului de piață pentru aplicațiile software. O abordare eficientă este utilizarea sistematică a experienței și a sistemelor dezvoltate anterior ca active. Termenul de activ se referă la orice produs reutilizabil în ciclul de viață al software-ului (modele și arhitecturi de domeniu, cerințe, desene, cod, componente de bază de date, documentație, teste).

5. Furnizarea de noi mecanisme de variabilitate pentru aplicarea conceptului de inginerie a produselor software (IPS). IPS constă în două procese cunoscute sub denumirea de inginerie de domeniu și inginerie de aplicație. Procesul de prezentare a activelor software (în domeniul ingineriei) se numește modelarea variabilității. Obiectivul principal al ingineriei de aplicație este de a configura un produs software de succes specific din procesul de inginerie domeniu, prin gestionarea activelor IPS folosind tehnica de modelare a variabilității.

6. Proiectarea și dezvoltarea arhitecturilor de calcul și a modelelor de programare ale arhitecturii cloud și a noilor servicii asociate (cum ar fi Satisfacția unei nevoi ca serviciu (SNcS) și rezolvarea problemelor ca serviciu (RPcS)), pentru a asigura o utilizarea eficientă a resurselor disponibile.

7. Asigurarea accesului la o bibliotecă on-line open source, care va oferi suportul necesar pentru dezvoltarea modelelor și selectarea strategiilor specifice în domeniul controlului și optimizării proceselor de fabricație

8. Furnizarea de învățământ implicit prin intermediul unui sistem bazat pe cunoștințe (SBC). Dezvoltarea progresivă continuă a sistemelor de software de proiectare și gestionare asistată de calculator necesită un proces de învățare constant al utilizatorilor, pentru ca aceștia să fie capabili să

valorifice întregul potențial. SBC va include cunoștințele necesare privind produsele și procesele, care pot fi accesate de utilizator în funcție de fiecare situație specifică. Pe de altă parte, SCB va fi, de asemenea, un instrument educațional, în special pentru masteranzi și doctoranzi

1.1.3 Rezultate așteptate

Îndeplinirea obiectivelor menționate mai sus va conduce la rezultate importane în trei direcții principale: 1. Oferirea unei noi proceduri logistice de operare ca platformă grauită pentru modelarea,

simularea, identificarea și optimizarea modulelor orientate obiect. 2. Furnizarea unei generalizări a arhitecturilor hardware și software inovatoare, cu accent pe

sistemele hibride. 3. Susținerea aplicațiilor eficiente în diverse domenii, fiind utilă nu numai în proiectarea și

gestionarea sistemelor de fabricație virtuală, dar și în educație, cercetare științifică, dezvoltare tehnologică și inovare.

Următoarele realizările pot fi considerate rezultate ale utilizării PHS_SVF: - Prototipuri virtuale ale fabricilor controlate de rețele de senzori bazate pe modele. - Sistem de producție bazat pe Cloud pentru controlul automat al liniilor flexibile de fabricație. - Sprijin pentru fabricarea contextuală și adaptabilă. - Arhitecturi de supraveghere și control pentru platforme de control și platforme robotizate. - Aplicații în mediul de servicii "Internet of Things". - Dezvoltarea algoritmilor de detecție, analiză a riscurilor și prevenirea pericolelor. - Implementarea noilor algoritmi într-un format de bloc de funcții reutilizabile standardizat. - Implementarea, testarea și validarea unei biblioteci de active software (modele, algoritmi, structuri de date, standarde) ce pot fi utilizate cu ușurință ca elemente structurale din diverse aplicatii.

1.2 Descrierea proiectului

1.2.1. Componentele principale

Mediul Virtual de Dezvoltare (MVD)

In centrul MVD sunt doua activitati: i. activitatea de modelare, care trebuie sa determine ce va

face modelul si ce nivel de abstractizare este necesar pentru acest obiectiv; ii. Abilitatea de a reprezenta modelul intr-un mediu asistat de calculator si de a-l corela cu raspunsul sistemului real cu un grad mare de acuratete a descrierii si rezultatelor obtinute. Urmatoarele activitati sunt necesare pentru a descrie un sistem SVF in MVD: 1. Achizitia, masurarea si analiza variabilelor care influenteaza transformarea materialului in timpul procesului de fabricatie; 2. componente ale structurii si parametrii acestora de masa, elasticitate, temperatura; uneltele de taiere, CAD, muchii de taiere, sisteme de conducere, caracteristici; 3. Modelarea si reprezentarea tehnologiilor; ofera diverse tipuri de modele pentru reprezentare, abstractizare, standardizare; 4. toate tehnologiile necesare pentru toate tipurile de informatii asociate cu proiectarea si fabricatia produselor incorporate intr-o masina unealta si procesarea intr-o maniera in care informatia poate fi partajata intre toate aplicatiile software (sisteme bazate pe cunostinte, orientate pe obiect, modele bazate pe trasaturi); 5. Vizualizare, tehnologii de dezvoltare a mediului contextual; reprezentarea informatiei pentru utilizator intr-o maniera facila si convingatoare. Include tehnologii de Realitate Virtuala, Interfete grafice cu utilizatorul, analiza multi-contextuala si prezentare; 6. Testare, masurare si validare: toate instrumentele si metodologiile necesare pentru a realiza verificarea si validarea unui sistem virtual de masina unealta (metrica, instrumente de decizie); 7. Optimizare multi-parametrica

In tabelul 1 sunt prezentate cele mai importante instrumente de simulare prezente in MVD, ordonate in functie de nivelul de complexitate al simularii.

Nivel de fabricație Tip de simulare Obiective simulare Nivel

detaliu

Fabrica / nivel Simulare de flux Simulare de proces

Logistica si depozitare Principii de productie

Planificare si control productie

scazut

Sisteme de productie/ linii de

productie

Simulari de flux Configuratie sistem Flux materiale

Strategii de control Capacitate sistem

Planificare personal

intermediar

Celula de fabricatie/ Masina unealta/

Robot

Simulari de flux Grafica 3D

Configuratie celula Programare

Test de coliziune

ridicat

Componente Analiza Elemente Finite Simulare multi-obiect

Simulare bloc

Structura (mecanica si termica) Circuite electronice Dinamica neliniara

complex

Procese de fabricatie Analiza Elemente Finite Procese de taiere: proprietati ale suprefetei, efecte termice, uzura unelte, aschii

Procese de formare metal: turnare, flux material, stress, crapaturi

Foarte complex

Tabel 1. Instrumente de simulare in MVD Elementele de baza ale unei aplicatii MVD focusate pe descrierea modului de exploatare a

unei masini unelte incluse in VML si instrumentele necesare sunt toate descrise in Figura 1.

Fig. 1. Aborarea unei masini unelte ca parte a unei linii virtuale de fabricatie

Sunt definite astfel: 1. Performanta structurala a unei masini unelte; 2. Cunostinte avansate legate de procesul de taiere 3. Probleme specifice ale sistemului de angrenare si lanturilor cinemtice precum si ale

elementelor specifice ale masinilor 4. Cunostinte legate de caracteristicile statice si dinamice ale structurilor elastic,

dispozitivelor de fixare si pieselor de uzura 5. Un model matematic avansat pentru intercorelarea tuturor proceselor printr-o stuctura

flexibila, respective elementul central al oricarei masini unelte 6. Intercorelarea dintre procesele elastice si cele termale, statice si tranzitorii si ponderarea

acestora 7. Managemetul retelelor de senzori, fuziunea de date, module pentru modelarea si

simularea IWSN Figura 2 prezinta o descrie mai complexa in MVD a unei VML cu cateva masini unelte (M) si

Roboti Industriali (RI). Aceste elemente sunt sisteme dinamice cu un grad mare de complexitate si performante foarte ridicate. Sunt caracterizate prin grad ridicat de automatizare si operatii auxiliare. Liniile flexibile care incorporeaza M si RI intampina probleme noi in ceea ce priveste nivelul de cunostinte, managementul si interactiunea dintre procese.

Fig. 2. Linii virtuale de fabricatie ce incorporeaza masini unelte si roboti

Se poate concluziona ca MVD, in masura in care ofera posibilitati de simulare in realitatea

virtuala, se incadreaza in tendinta care va domina stiinta si tehnologia pentru mult timp de acum inainte. Prin utilizarea MVD se pot construi modele ale masinilor unelte reale sau ale unor masini unelte in faza de proiectare pentru a analiza comportamentul acestora si a invata mai mult din realitate prin modelare.

Interfata cu senzorii

Asa cum s-a specificat in lista de obiective, interfata este una dubla, incluzand: i) interconectarea unui nod senzor fizic cu MVD ii) ii) transferul de date reale catre Cloud (interfață senzor-cloud). Pentru primul punct este

prevăzut un stand folosind un număr mare de porturi I / O configurabile, care va servi drept simulator de mediu real pentru nodul în cauză (Fig 3).

Fig. 3 Cadru de interfata pentru emulare si testare

Acest lucru va crea capacitatea de a simula și monitoriza un număr mare de parametri, ceea ce va conduce la un proces de modelare foarte precis. In plus, orice dezvoltare a platformei de simulare poate fi validata prin utilizarea acestui tip de structura hibrida. Din acest punct, vor fi putini pasi de facut pentru a implementa mini-simulatoare pe arhitecturi inglobate, pozitionate in apropierea nodului/modulului masinii unelte (sau robotului) si care vor monitoriza erorile pe care procesul real le va intalni in comparatie cu procesul estimat. Aceasta abordare deschide drumuri catre alte inovatii, ceea ce poate genera mediul necesar atacarii unpr proiecte legate de mentenanta si fiabilitate. In acelasi timp, asigura schimbul unui dispozitiv virtual cu echivalentul sau real, permitand o implementare HIL a aplicatiilor de simulare a proceselor hibride in proiectarea si reconfigurarea unei linii de fabricatie

Cadrul de adaptare (ADFRAM)

ADFRAM ofera o fuziune specifica contextului a comportamentului de adaptare. In functie

de context, un set de strategii candidate poate fi selectat si transformat intr-un modul de adaptare globala bazat pe preferintele utilizatorului, care sa corespunda conditiilor de mediu. In plus, acesta asigura dezvoltarea de mecanisme care permit modulului de adaptare globala sa evolueze si sa se imbunatateasca prin transformarea dinamica in module de adaptare reutilizabile ca raspuns la schimbarile de context.

Fig.4 prezinta arhitectura software a ADFRAM Sunt 5 componente principale ale cadrului: Managerul de servicii, Managerul de depozit,

Managerul de adaptare, Monitorul de context, Interfata de dispozitiv si Adaptor de protocol. Pe scurt, semnificatia fiecarei componente este: • Managerul de servicii. Este reprezentat de o componenta multi-fir care va favoriza diverse

cereri pentru servicii si va pune cererile intr-o coada de cereri. De indata ce o cerere este pusa in coada, nucleul acesteia va activa Managerul de depozit

• Managerul de depozit. Are rolul de a cauta informatii legate serviciul web solicitat si de a pune rezultatul in coada de raspunsuri.

• Managerul de adaptare. Este format din doua componente: Planificatorul de adaptare si Configuratorul de adaptare. Planificatorul de adaptare are rolul de a achizitiona informatii privind schimbarea mediului. Configuratorul de adaptare primeste planurile pentru toate dispozitivele si le stocheaza.

• Monitorul de context. Rolul sau este acela de a monitoriza mediul de operare, verificand existenta unor dispozitive defecte sau de a adauga noi dispozitive. Informatiile despre orice modificari aparute in mediul de operare vor fi puse in coada (de informatii) de context.

• Interfata de dispozitiv. Este interfata cu API si va fi incarcata dinamic la cerere.

Fig.4. Arhitectura cadrului de adaptare

Integrarea platformei de simulare in cloud Cel mai ambitios obiectiv al proiectului este reprezentat de proiectarea PHS_SVF ca o

platforma cloud cu servicii asociate. Astfel vor fi oferite resurse computationale si servicii de acces la algoritmi de control avansat si optimizare indiferent de gradul de complexitate al sistemelor si proceselor de fabricatie si chiar al unor facilitati de productie industriala de scara mare. Aceste servicii vor permite utilizatorului sa efectueze analize de risc on-line si proceduri de preventie a pericolelor folosind metode de control generic, optimizari, detectie si diagonoza a defectelor, ajustare a defectelor si algoritmi de analiza a riscului. Astfel devine posibila utilizarea oricaror instrumente oferite de evolutia tehnologiei informatiei, mai precis utilizarea celor mai avansate tehnologii din domeniile: cloud computing, stiinta serviciilor bazate pe Internet, optimizarea sistemelor complexe, control tolerant la erori, analiza riscului si multe altele

Arhitectura sistemului propus este prezentata in Fig.5.

Fig. 5 Arhitectura pentru integrarea PHS_SVF in cloud Schmea de interconectare prezentata in Fig.5 raspunde unei ordini ierarhice de procesare a

operatiilor executate ed module dedicate. Rolul si functiile fiecarui modul sunt descrise in continuare:

Modulul de Stocare si Analiza amplasat la nivelul 0, se ocupa de stocarea informatiilor incarcate de utilizatori prin intermediul Interfetei de aplicatie. Aici pot fi regasite doua servere pentru baze de date, unul pentru stocarea datelor iar celalalt pentru stocarea algoritmilor. La acest nivel se regaseste o aplicatie de data mining care este capabila sa faca un prim pas in procesul KDD (Knowledge Discovery in Databases) al sistemului (KBES - Knowledge-Based Engineering System).

Modulul de testare si validare este capabil sa faca verificari de cunostinte, colectate de la nivelul inferior si sa transmita o reactie. Atunci cand cunostintele sunt pre-procesate, sunt trasnmise la nivelul 2, Modulul de Modelare, unde sunt dezvoltati si simulate algoritmi complecsi iar rezultatul este transmis catre client, prin intermediul interfetei aplicatiei. Modelarea este necesara pentru configurarea unui algoritm pentru o locatie de productie specifica; simularea va arata cum algoritmul isi indeplineste sarcina pentru acel sistem specific si reactia provenita de la process va fi inclusa in optimizarea algoritmului. Algoritmul astfel dezvoltat va fi stocat in biblioteca de algoritmi astfel incat acestia vor fi accesibili oricui este interesat de folosirea lor.

Bilioteca web-based de active software

Constructia modelelor ce vor fi rulate pe PHS_SVF presupune utilizarea de functii bloc

predeterminate care vor fi asamblate conform unei strategii care depinde de experienta

utilizatorului. Aceste strategii sunt stocate in baza de date fiind, la fel ca si functiile bloc si algoritmii, definite ca active software. Rezultatele obtinute dupa integrarea functiei bloc vor fi procesate astfel incat algoritmii vor fi ajustati in functie de cazurile reale. Pentru a extinde si mai mult interoperabilitatea solutiei propuse si pentru a oferi suportul necesar crearii unei platforme solide de schimb dedicate profesionistilor din domeniu, toate activele software vor fi introduse intr-o biblioteca on-line de tip “open”. Practic, oricine va fi interesat va avea acces la biblioteca nu doar pentru a vizualiza activele ci si pentru a le testa si a oferi o reactie sau chiar pentru a contribui la extinderea bibliotecii. Fig.6 prezinta arhitectura platformei bibliotecii web-based care sta in centrul proiectului PHS_SVF.

Un aspect foarte important al aplicatiei consta in primirea si analiza reactiei de la utilizatori. Acestia vor fi incurajati sa testeze functiile bloc pentru diverse aplicatii industriale. Pe baza reactiei primite de la utilizatori, se va derula un proces de selectie astfel incat doar cele mai eficiente active software vor fi pastrate in biblioteca iar cele mai putin performante vor fi ori eliminate, ori optimizate pentru a satisface cerintele clientilor

Fig. 6 Arhitectura de tip biblioteca deschisa

Rezumand cele scrise, dezvoltarea si obtinerea de active software pentru scopurile mentionate

mai sus ar trebui sa fie foarte simple si rapide daca va fi folosit PHS_SVF. Prin utilizarea tuturor resurselor oferite de Cloud Computing, platforma poate fi vazuta ca un cadru de integrare ce ofera o abordare de integrare orientata pe servicii cu interfete standardizate si unelte ajutatoare. Fiecare modul al platformei va fi accesat printr-o interfata cloud. In acest fel, APIul clodu-ului va permite posibilitatea de adaugare de noi aplicatii avand interfete proprii cu cadrul, aplicatii care sunt dezvoltate pentru alte scopuri decat cele acoperite de algoritmii din biblioteca. Prin dezvoltarea PHS_SVF ca o PaaS (Platform as a Service – Platforma ca serviciu), beneficiarii serviciilor vor obtine acces la aplicatii multi-tier de scara larga. PHS_SVF are toate calitatile necesare, simplificand programarea aplicatiilor, facand posibila crearea unui mediu in care pot fi dezvoltati algoritmi de control dedicati proceselor complexe si oferind posibilitatea de gazduire a aplicatilor care provin de la diversi dezvoltatori si are pot fi particularizate pentru diversi utilizatori. Proiectul ofera suport si pentru activitati de cercetare in domeniu, prin crearea unei baze de date de cunostinte solide din domeniul industriei fabricatiei.

1.2.2. Rezumatul rezultatelor cuantificabile

Un rezumat al rezultatele cuantificabile şi corespondenţa acestora cu obiectivele proiectului

PHS_SVF sunt prezentate în tabelul 2.

Tabel 2. Sinteza rezultatelor preconizate Obiective PHS_SVF Rezultate preconizate Simularea continua și discretă a proceselor de fabricație, prognozarea comportamentului sistemelor și proceselor de fabricație

Analiza a trei tipuri de tehnologii de modelare și simulare în productia digitala, pentru produse, procese și sisteme de productie

Dezvoltarea rapidă a prototipului software care oferă cel puţin o parte din funcţionalitatea unui sistem şi permite testarea unui produs înainte de scrierea codului sursă sau construirea hardware-ului.

Proiectarea produselor într-o măsură mai mare prin metode de optimizare virtuală, incluzând procesul de prelucrare a produselor, procesul de asamblare, planificarea sistemului de producţie, reorganizarea şi reconfigurarea

Preluarea soluțiilor avansate TI&C în ceea ce priveşte puterea de calcul de înaltă performanţă şi viteza de comunicare, și a tehnologiilor inteligente pentru generarea şi exploatarea "big data"

Platforma PHS_SVF implementează o nouă infrastructură numită Sensor-Cloud Infrastructure (ISC), care poate gestiona senzori fizici pe infrastructura IT.

Standardizarea produselor de tip activ software în cadrul standardului de funcții bloc.

Dezvoltarea unui format de bloc standard care garantează interoperabilitatea activelor.

O nouă generație de metode și instrumente de modelare, simulare, prognoză și suport decizional.

Integrarea în modele a factorilor stocastici care afectează eficiența de echilibrare a liniilor de asamblare a modelelor mixte în mediul virtual de asamblare.

Vizualizarea multimodală și tehnologiile de interacțiune, susținând un control al producției în timp real

Dezvoltarea unei arhitecturi Hardware-in-Loop (HIL) care permite ca vizualizarea să fie atașată unui model comportamental specific.

Metode de modelare şi simulare, inclusiv modele hibride discret/continuu multiple şi integrate, care permit reducerea timpului de comutare

Implementarea procedurilor HPS, care oferă planificatorului de proces posibilitatea de a integra componente într-un sistem care se află în faza de simulare

Instrumente multidisciplinare și multi-obiectiv de optimizare a proiectări printr-o abordare holistică;

Dezvoltarea unei metodologii de proiectare a structurilor fractale multi-agent care permit auto-reconfigurarea printr-un proces dinamic de restructurare

Integrarea în timp real a experimentelor virtuale şi reale bazându-se pe combinaţia de date experimentale simulate şi din lumea reală.

Utilizarea de modele multiple de simulare exactă cu support de procesare paralelă.

Dezvoltarea de sisteme integrate bazate pe cunoştinţe ce acopera ciclul complet de viaţă al produsului cu analize avansate,

Dezvoltarea unei Ontologii HPS care oferă o arhitectură conceptuală pentru implementarea oricărui tip de sistem de fabricaţie.

Exploatarea potențialului de servicii bazate pe Internet, inclusiv cloud computing și software în rețea, utilizând abordări Open Source

Implementarea unei Biblioteci on-line care furnizează servicii Cloud pentru acces și procesare a unei cantități mari de active software

Creșterea gradului de conștientizare a beneficiilor serviciilor în cloud prin utilizarea resurselor de calcul eterogene şi distribuite

Platforma oferă flexibilitate cu privire la testarea continuă şi actualizări în ceea ce priveşte algoritmii şi modulele care sunt implicat eîn "ciclul de viaţă" al secvenţei de control.

Implementarea paradigmei de programare orientate pe necesități care constă în îmbunătăţirea pachetelor software, exploatând dimensiunile colaborative ale dezvoltării software-ului

Platforma oferă utilizatorilor posibilitatea de a testa activele și de a trimite feedback. Ei au, de asemenea, posibilitatea de a trimite rapoarte şi rezoluţii cu privire la întreaga aplicație care se poate adapta astfel la cerințele utilizatorilor.

Consolidarea colaborării industrie – cercetare prin schimbul de date tehnice

Schimbul de informaţii despre cei mai noi algoritmi cercetați poate construi relaţii mai puternice între cercetarea academică şi cea industrială, micșorând diferența dintre dezvoltarea matematică şi punerea în aplicare în timp real.

2. Stadiul actual 2.1. Comparație cu realizări asemănătoare în stadiul actual. Elementul principal de noutate al soluției propuse este reprezentat de integrarea unor tehnologii variate care pot fi folosite într-o manieră unitară. Pentru atingerea obiectivelor, este propusa integrarea de tehnologii din patru domenii majore: Realitate Virtuala (RV) - pentru vizualizarea multi-modală într-un spațiu virtual, Simularea Proceselor Hibride (SPH) - bazată pe dezvoltarea scenariilor de test de tip Hardware in the Loop, Managementul Activelor (MA) - bazat pe implementarea unei biblioteci online de active software reprezentate prin funcții bloc), Fabricație Cloud (FC) - pentru a asigura convergența tehnologiilor din lumea reala cu cele din Internet/Cloud. RV reprezinta o alternativa eficienta a procesului tradițional de fabricație de produse. În [1] sunt discutate motivele pentru care RV poate fi un instrument puternic pentru aplicarea în producţie: permite companiilor să reducă costurile de proiectare şi de producţie, asigura calitatea produsului şi reduce timpul necesar pentru a trece de la conceptul de produs la producţie, dar autorii nu prezinta nicio soluție de arhitectura. O astfel de soluție este prezentata în [2]. Sistemul virtual de fabricație include 3 module functionale: un modul de mediu virtual de fabricație, un modul de simulare a proceselor de producție și un modul de analiză. Deși distribuirea functiilor în module specializate reprezintă o soluție convenabilă, nu este indicata o metodă de virtualizare a datelor reale (oferita prin ISC în proiectul nostru) și nici pentru preluarea schimbărilor de context (asa cum este cazul ADFRAM în soluția noastra). În [3] autorii propun o combinațe între realitate virtuală și realitate îmbogățită, definită ca Realitate Mixtă. Putem considera că este un pas inainte care permite o îmbunătățire semnificativă a performanțelor în ceea ce privește execuția etapei de asamblare. Cu toate acestea, studiul respectiv nu abordeaza problema implementării unei platforme de simulare și nici nu sunt luate în considerare aspecte legate de proiectarea sistemelor de fabricație. Dezvoltarea sectorului de fabricație a generat și continuă să genereze un real interes. Lucrarea [4] prezintă o soluție interactiva ce se bazeaza pe realitatea virtuală pentru a reduce diferența dintre rezultatele numerice calculate și situația reala din teren, folosind o interfață om-mașină evoluată. Autorii propun un model implementat ca o platformă pentru evaluarea în timp real a performanțelor proiectului. Din păcate, platforma are o funcționalitate redusă și nu permite acces la date și nici transferul datelor în cloud. O idee mai ofertantă, de care am ținut și noi cont în studiul tehnic și care este prezentată în [5], descrie implicarea utilizatorilor în dezvoltarea unui cadru de realitate virtuala. Autorii insista asupra ideei de asistare a utilizatorilor în realizarea de sarcini interactive și de a realiza simulările în conformitate cu cerințele utilizatorilor. Pe platforma propusă de noi a fost adaugată o funcție care permite procesarea impresiilor utilizatorilor pentru a putea exploata experiența acestora. Pentru alte detalii legate de utilizarea realității virtuale în procesele de fabricație recomandăm parcurgerea lucrării [6]. Simularea proceselor hibride (SPH) este un domeniu care a atras atenția a numeroși cercetatori și care pune accent pe construirea de modele virtuale pentru simularea unor părțti sau chiar a unor linii integrale de fabricație. În etapele de început ([7],[8]) termenul de hibrid făcea referire la modele complexe reprezentate, de obicei, ca un sistem de ecuatii diferentiale combinate cu subsisteme de evenimente continue sau discrete. În prezent, termenul „hibrid” a căpătat semnificația de combinație între lumea reală și lumea virtuală în materie de procesare și transmisie de date. În prezent, pentru mulți cercetători, conceptul SPH este strâns legat de arhitecturi software de tip model-driven, unde scopul este reprezentat de realizarea unui cadru dedicat reutilizarii și interoperabilității între diverse modele informaționale active și pasive [9]. În [10], autorii prezintă o arhitectură hibridă rezultată din combinația arhitecturilor ierarhice și non-ierarhice (heterarhice). Arhitectura vizeaza optimizarea unui sistem de fabricație cu un efort computațional minim. În [11] autorii prezintă proiectarea și implementarea unei plaforme de

simulare „user-friendly” dedicată sistemelor de control al fabricației bazate pe multi-agenți. Ideea de a considera arhitectura hardware/software drept sistem multi-agent va fi folosita în cercetările noastre pentru a putea extinde flexibilitatea, agilitatea și reconfigurabilitatea sistemului. În lucrarea [12] este propusă o soluție de simulare bazata pe o implementare hibridă. Deși scopul soluției a fost acela de a crea linii de fabricație reconfigurabile dinamic, aplicațiile pe studii de caz sunt slab prezentate. Conceptul HIL (Hardware in Loop) este menționat în lucrările [13] și [14]. Prima lucrare descrie o structură de testare dedicată aplicațiilor din industria auto incluzând hardware, software, interfața și controlerul virtual. A doua lucrare propune o metodă virtualaă de prototipare bazata pe HIL și SPH și în care simularile interactive în timp real pot influenta performanțele finale reale chiar în conditiile unor scenarii variabile. Abordarea de tip HIL a fost adoptata în studiul nostru pentru a favoriza crearea unui scenariu de test folosind simulari bazate pe informatii provenite de la echipamente reale. Astfel sunt eliminate cateva dintre problemele intalnite în studiile mentionate anterior, inclusiv cele legate de lipsa unei metodologii acceptate la scara larga și a unor aplicații tipice. Managementul activelor (MA), deși este o tehnologie consacrată în alte domenii, este încă destul de puțin utilizată în industria fabricației. Cu toate acestea, există și cercetători care au remarcat avantajele MA și au propus diverse soluții. Lucrarea [15] prezintă o abordare care vizează combinarea tehnologiei de realitate virtuală și digitalizare pentru a crea un mediu virtual de planificare și de a facilita procese colaborative de luare de decizii. În lucrarea [16] autorii discută problematica reprezentării informațiilor legate de producția de active în baze de date de sisteme informaționale în sarcini de înregistrare a activelor. În privinta acestor realizări de pionierat, proiectul nostru aduce un element semnificativ de noutate prin introducerea conceptului de activ software și prin implementarea în cloud a unei bibloteci de astfel de active. Trebuie mentionat faptul ca am propus incapsularea ca active software a funcțiilor bloc definite de standardul IEC 61499 dedicat modelarii sistemelor automate distribuite, prin urmare aderând la tendința de a utiliza standardul indicat în domeniul fabricației ([17],[18]). Fabricația în Cloud (FC) este o paradigmă nouă de fabricație rezultată din combinarea unor tehnologii precum: Cloud Computing, IoT (Internet of Things), HPC (High Performance Computing) și tehnologii orientate pe servicii. În acest domeniu se poate constata faptul ca există numeroase contribuții. Din acest motiv, studiile la care vom face referire vor fi doar câteva dintre cele ce prezinta abordari și soluții similare celor descrise în acest studiu de fezabilitate. Trebuie menționat ca nu toate propunerile au fost implementate, unele urmând a fi introduse în stadii urmatoare ale cercetarii. Cele mai relevante lucrari sunt: [19], care prezinta extensii ale serviciilor de fabricație în spatiul cibernetic; [20], care reliefeaza interesul pentru analize de tip Big Data pregatind viitoarele sisteme virtuale de producție să suporte proceduri de învățare din date și cunoștințe existente; [21], care se axeaza pe utilizarea arhitecturilor multi-agent pentru a elimina problemele generate de congestii aparute la aplicațiile de fabricație cu suport Cloud. 2.2. Progresul estimat peste nivelul stadiului actual

Proiectul Proiectul îşi propune să valorifice experienţa echipei UPB specializată în știinta sistemelor şi aplicaţii industriale ale tehnologiei informaţiei. Cea mai mare realizare a proiectului este aceea că propune o platformă de simulare care reuneşte mai multei tehnologii. Marele avantaj al acestui concept este deschiderea față de orice progres viitor în tehnologia informației, care asigură: i) capacitatea de a dezvolta soluții arhitecturale indifferent de complexitatea procesului de fabricație, ii) optimizarea arhitecturii software şi III) dezvoltarea continuă a bazei de cunoştinţe prin valorificarea expertizei utilizatorilor. Progresul dincolo de stadiul actual derivă din valorificarea la nivel superior a cunoştinţele deja dobândite, la care se adaugă un set larg de instrumente şi tehnici corespunzătoare abordării avansate de dezvoltare de software şi metodologii. În cele ce urmează sunt prezentate principalele realizări

preconizate care vor contribui la o arhitectura software inovatoare pentru sisteme cadru şi platformele care abordează nevoia de software evolutiv, sigur, conştient de context şi auto-adaptiv, în sisteme foarte conectate şi interoperabile. Platforma PHS_SVF va suporta dezvoltarea şi testarea software-ului utilizate în modelare și simulare pentru sistemele distribuite în medii eterogene, abordând aspecte precum consistența datelor, fiabilitatea, scalabilitatea şi utilizarea eficientă a resurselor. 1. Dezvoltarea software orientată pe obiecte evolutive (Evolutionary Object-oriented Software - EOS) Depășind limitele modelelor proceselor software tradiționale, abordarea EOS oferă: • Procesul de dezvoltare structurată: - pe nivele de ierarhie (sistem, componentă / subsistem, clasă) - prin faze (analiză, proiectare, implementare, operare) și activități • Ciclurile și fazele sunt legate într-o manieră sistematică. • Ciclurile de dezvoltare sunt planificate și executate la cerere și într-un mod dinamic. • Utilizarea generalizărilor parametrice combinate cu generalizarea procedurilor parametrice conduce la crearea unor programe mai flexibile de extindere evolutivă. 2. Software-ul ca serviciu - evoluția produselor software în cloud Diferite abordări (inginerie reversibilă, modernizare prin arhitectură (Architecture Driven Modernization - ADM) sau modernizare arhitectură orientată pe servicii (Service Oriented Architecture Modernization) trebuie analizate în funcție de limbajul sursă, de arhitectura, de piața țintă sau de resursele disponibile. Ca rezultat, ciclul complet de viață al software-ului, de la cerințe, la timpul de execuție și de livrare, trebuie adaptat la noile condiții tehnologice și de afaceri. Soluțiile dezirabile sunt acelea care pot automatiza transformarea sistemelor existente în cele moderne expuse ca servicii (SaaS) compatibile cu ofertele tehnologice moderne. 3. Automatizare bazată pe modele de servicii (Model Driven Service Automation - MDA) Ingineria bazată pe modeel în domeniul controlului industrial se bazează pe încapsularea modelelor hardware și software ale sistemelor de automatizare și control în artefacte modelate individual, stocate într-un depozit centralizat de cunoștințe și recompuse ierarhic în sistemul dorit. Viziunea noastră de proiectare pe bază de funcții bloc îmbunătățește reutilizarea software-ului și oferă modularitate orientată pe obiect a sistemului, contribuind astfel la proiectarea unui sistem de sisteme (Systems of Systems - SoS). 4. Descrierea instalatiilor industriale pe baza de ontologii Paradigma propusă permite interogarea și deducerea de noi cunoștințe. Soluția sprijină integrarea eficientă a diferitelor instrumente de inginerie, cum ar fi simulatoarele, sistemele SCADA sau chiar software-ul proprietar utilizat în anumite proiecte. Abordarea propusă sprijină tehnicile de raționament și utilizarea eficientă a limbajelor specifice. În sparticular, va fi pusă în aplicare o ontologie a procesului hibrid de simulare (HPS) care care sprijină proiectarea modelelor de simulare. O descriere de activități sau o structură de sistem va fi împărțită în două domenii: virtual și fizic. Entitățile pot exista într-unul sau ambele domenii, interacțiunile dintre entități fiind definite prin efectele lor. Cel mai important scop al unui HPS este testarea; aceasta poate include capacitatea componentelor, controlul corectitudini codului sau performanța sistemului de fabricație. 5. Sisteme cu auto-organizare și multiagent Gestionarea sistemelor de producție complexe (care sunt sisteme de scară largă, deschise, cu dinamică imprevizibilă și structură complexănecesită o revizuire a opiniilor, modelelor, arhitecturilor și tehnologiilor de dezvoltare. Un răspuns la această provocare este creșterea activității în domeniul principiilor și mecanismelor inteligenței artificiale, concentrându-se pe structurile de auto-organizare și multi-agent, precum și pe instrumentele software de dezvoltare, 6. Arhitecturi de fabricație auto-reconfigurabile Această problemă vizează valorificarea principalelor avantaje ale sistemelor fractale de fabricație multi-agent (Fractal Manufacturing Multi-agent System - FMMS), și anume capacitatea sa de

autoreconfigurare printr-un proces de restructurare dinamic, presupunând că agenții și modulele acestora sunt reconfigurabili. Prin urmare, este necesar să se proiecteze agenți fractali care să aibă proprietăți de auto-reconfigurare. Un agent în FMMS are nu numai caracteristici specifice agentului, ci și caracteristici specifice fractalilor, cum ar fi auto-similaritate și auto-organizare. Principalele avantaje ale utilizării acestei arhitecturi sunt ușurința de a modifica module și configurații în totalitate, de a proiecta și implementa un agent și de a adăuga agenți nou definiți. 7. Abordarea holistică în dezvoltarea de software Această abordare asigură sinergia între procesele de dezvoltare a software-ului, procesele IT în lucru și mediul de funcționare al programelor. Obiectivul principal este menținerea continuității fluxului de informații între fazele de dezvoltare / întreținere și fazele operaționale din ciclul de viață al software-ului, în combinație cu tehnologiile Semantic Web. 8. Abordarea holistică pentru a asigura complementaritatea cerințelor cu serviciile. Ingineria bazată pe cerințe (Requirements Engineering - RE) oferă mijloacele de a descoperi, modela și gestiona cerințele utilizatorilor unei linii de producție, în timp ce Software Product Line Engineering (SPLE) oferă mijloacele de a realiza cerințele pentru produse stocate într-o bază comună de active software. 9. Învățarea implicită prin intermediul unui sistem de inginerie bazat pe cunoștințe Dezvoltarea progresivă continuă a sistemelor software de management de proiectare și de gestionare asistată de calculator necesită un proces de învățare constant al utilizatorilor, pentru a se asigura că aceștia sunt capabili să epuizeze întregul potențial. Mai multe instrumente virtuale moderne pot fi utilizate pentru îmbunătățirea eficienței, fără a solicita cunoștințe specifice ale utilizatorului, de exemplu un sistem de inginerie bazat pe cunoștințe, care include cunoștințele necesare despre produs și proces. 10. Programarea orientată pe necesități (Needs oriented programming - NOP). NOP este orientat spre nevoile umane, nu spre obiecte, evenimente sau cazuri, folosind arhitecturi și standarde avansate în cloud, precum și resurse eterogene și distribuite de calcul, în scopul satisfacerii nevoilor curente ale utilizatorilor și rezolvării problemelor reale. Având în vedere feed-back-ul utilizatorilor, NOP permite îmbunătățirea pachetelor software, exploatând dimensiunile colaborative ale dezvoltării software și furnizarea de servicii, creând servicii inovatoare și auto-adaptive bazate pe Internet, utilizând tehnologii și instrumente software agile pentru orice fază din ciclul de viață al serviciului. 11. Cerințe de reutilizare pentru dezvoltarea software Reutilizarea software-ului este menită să creasca semnificativ calitatea şi productivitatea artefactelor software. Calitatea software-ului este favorizată prin utilizarea componentelor dovedite şi validate. Productivitatea software-ului este îmbunătăţită prin reducerea timpului de a ajunge pe piață a aplicaţiilor software. O abordare eficientă este utilizarea sistematică a experienţei şi a sistemelor dezvoltate anterior ca active. Termenul activ (asset) se referă la orice produs reutilizabil în ciclul de viaţă al software-ului (modele şi arhitecturi de domeniu, cerinţe, cod, componente de bază de date, documentaţie, teste) 12. Noi mecanisme de variabilitate Un mecanism de variabilitate este o tehnică de implementare a software-ului care realizează o alegere în caracteristicile care sunt încorporate într-un sistem software. Abordarea noastra constă în realizarea de modele de proiectare a software-ului care permit detectarea mai eficientă a erorilor de proiectare, predicţia comportamentului în timpul execuției şi optimizarea performanțelor.

Bibliografie

[1] Hamid, N.S., Aziz, F.A., Azizi, A. Virtual Reality Applications in Manufacturing System, Science and Information Conference, 2014, pp. 1034-1037

[2] Li, X. and Li, C. Development and application of virtual manufacturing technology, Advanced Materials Research, Vols 765-767, 2013, pp 151-155

[3] Zaldivar-Colado, U., Garbaya, S., Tamayo-Serrano, P., Zaldivar-Colado, X., Blazevic, P. A mixed reality for virtual assembly, Proceedings of the 26th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication, 2017, pp. 739-744

[4] Phoon, S.Y., Hwa-Jen, Y., Zahari, T., Pai, Y.S. Interactive solution approach for loop layout problem using virtual reality technology, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2017, Volume 89, Issue 5, pp. 2375-2385

[5] Xiong, W., Wang, Q. H., Huang, Z. D. A framework for interactive assembly task simulation in virtual environment, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, Volume 85, Issue 5, pp. 955-969

[6] Babiceanu, R. F., Seker, R. Big Data and virtualization for manufacturing cyber-physical systems: A survey of the current status and future outlook, Computers in Industry, 2016, Volume 81, pp. 128-137

[7] Park, S. C. A methodology for creating a virtual model for a flexible manufacturing system, Computers in Industry 56 (7), 2005, pp. 734–746

[8] Bohlmann, S., Klinger, V., Szczerbicka, H. HPNS – a Hybrid Process Net Simulation Environment Executing Online Dynamic Models of Industrial Manufacturing Systems, Proceedings of the 2009 Winter Simulation Conference, 2009, pp.874-885

[9] Weißenberger, B., Flad, S., Chen, X., Rösch, S., Voigt, T. and Vogel-Heuser, B. Model Driven Engineering of Manufacturing Execution Systems using a formal specification Extension of the MES-ML for the generation of MES code, IEEE 20th Conference on Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA), 2015, pp. 1-8

[10] Dassisti, M., Giovannini, A., Merla, P., Chimienti, M., Panetto, H. Hybrid Production-System Control-Architecture for Smart Manufacturing, On the Move to Meaningful Internet Systems (Otm 2017 Workshops), 2018, Vol. 10697, pp. 5-15

[11] Barenji, A.V., Dhaygan, R., Barenji, V. Simulation Platform for Multi Agent Based Manufacturing Control System Based on The Hybrid Agent, CIE45 Proceedings, arXiv:1603.07766, 2015

[12] Krenczyk, D., Skolud, B., Herok, A. Heuristic and Simulation Hybrid Approach for Mixed and Multi Model Assembly Line Balancing, Intelligent Systems in Production Engineering and Maintenance, 2017, Volume 637, pp. 99-108

[13] Liu, X., He, R., Liu, C., Zhang, E. Design and Establishment of HIL Testing Bench for Electromagnetic and Hydraulic Hybrid Brake System, Advanced Materials Research, 2014, Vols. 889-890, pp. 942-946

[14] Pellicciari, M., Vergnano, A., Berselli, G. Hardware-in-the-Loop Mechatronic Virtual Prototyping of a High-Speed Capsule Filling Machine, Proc. of IEEE/ASME 10th International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications, 2014

[15] Berglund, J., Gong, L., Sundström, H. Virtual Reality and 3D Imaging to Support Collaborative Decision Making for Adaptation of Long-Life Assets, Book chapter in Dynamics of Long-life Assets (Editors: Grösser, S., Reyes-Lecuona, A., Granholm, G.), 2017, pp. 115-132

[16] Kovin, R., Kudinov, A., Markov, N. Information Technologies in Industrial Enterprises Production Assets Management, Key Engineering Materials, 2016, Vol. 685, pp. 823-827

[17] Jovanović, M., Zupan, S., Prebil, I. Holonic control approach for the “green”-tyre manufacturing system using IEC 61499 standard, Journal of Manufacturing Systems, 2016, Volume 40, pp. 119-136

[18] Wanqi, H., Wenbin D., Peng, W. Real-time data acquisition support for IEC 61499 based industrial cyber-physical systems, Proceedings of the 43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2017, pp. 6689-6694

[19] Ngoc-Tu, N., Leu, M. C., Liu, X. Real-time communication for manufacturing cyber-physical systems, Proceedings of IEEE 16th International Symposium on Network Computing and Applications, 2017, pp. 1-4

[20] Li, X., Song, J., Huang, B, A scientific workflow management system architecture and its scheduling based on cloud service platform for manufacturing Big Data analytics, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, Volume 84, Issue 1, pp. 119-131

[21] Mishra, N., Singh, A., Kumari, S. Cloud-based multi-agent architecture for effective planning and scheduling of distributed manufacturing, International Journal of Production Research, 2016, Volume 54, Issue 23, pp. 7115-7128