In manufacturing, both industry and academia are more and more considering optimisation of the manufacturing system as a whole. This calls, amongst others, for integration of scheduling and control. However, disturbances from within or outside the manufacturing system constitute a major problem to achieve the desired optimisation.
Aiming at industrially relevant solutions to solve the gap between scheduling research and shop floor control, the objective of this thesis is to design a manufacturing control system with a high performance, also under disturbances. A promising concept to realise this objective is the paradigm of holonic manufacturing -- a highly distributed approach to manufacturing that provides sufficient structure to tackle the complexity of industrial-size manufacturing systems.
This thesis presents three generic concepts for holonic manufacturing control:
These concepts result in a control architecture and an interaction mechanism that combine the best of hierarchical and heterarchical control. This approach requires, next to reactive scheduling, also algorithms to autonomously execute a given schedule under disturbances. This thesis presents several heuristic algorithms for schedule execution and one based on perturbation analysis. The results are illustrated with an implementation and experiments on a flexible assembly system testbed.
Een globale aanpak voor het besturen van productiesystemen wordt meer en meer een noodzaak, en leidt bijvoorbeeld tot de integratie van fijnplanning en besturing. Een belangrijk probleem daarbij is dat storingen in de productie het uitvoeren van een planning bemoeilijken, in die mate dat het nut van plannen soms in twijfel wordt getrokken.
Het doel van deze thesis is het ontwerp van een productiebesturing die effectief gebruik kan maken van een geoptimaliseerde planning, ook als er storingen optreden. Daarvoor werd inspiratie gevonden bij het concept van holonische systemen. Dat zijn sterk gedistribueerde systemen die bestaande uit intelligente, autonome en samen-werkende agenten die een gemeenschappelijk doel nastreven.
De resultaten van deze thesis bestaan uit een aantal concepten voor holonische werkvloerbesturing, die uitgewerkt zijn in een besturingsarchitectuur en een aantal besturings- algoritmen. Een holonische besturingsarchitectuur bestaat uit machine- en orderagenten, die door onderlinge onderhandeling snel reageren op storingen, en geadviseerd worden door een centrale fijnplanner, die de planning optimaliseert. Daarbij is het belangrijk dat de beslissingsbevoegdheid aanwezig blijft op de verschillende hiërarchische niveaus, en dat de fijnplanning en planningsuitvoering gelijktijdig gebeuren. Deze aanpak vergt -- naast de reactieve-planningsalgoritmen, die reeds in de literatuur beschreven staan -- de ontwikkeling van planningsuitvoeringsalgoritmen. Voor deze thesis zijn vier dergelijke algoritmen ontwikkeld en geïmplementeerd (drie heuristische en één gebaseerd op perturbatie-analyse). Experimenten hebben aangetoond dat deze aanpak een hogere performantie kan leveren dan hiërarchische en heterarchische besturing.