Applications of reconfigurable manufacturing systems:A laboratory case study

Abstract

Ayrık olaylı sistemlerde yeniden yapılandırılabilir kontrol, ¨uretim sistemlerinin¨ur¨un ¸ce¸sitlili˘gi ve kalitesini de˘gi¸stirmek i¸cin kullanılır. Bu noktada, yenidenyapılandırılabilir kontrol, istek yapıldıktan sonra farklı sistem konfig¨urasyonlarınınger¸cekle¸stirilmesini ama¸clamaktadır. Yeniden yapılandırılabilir kontrol yapısınıkullanan ¨uretim sistemleri, yeniden yapılandırılabilir ¨uretim sistemleri (reconfigurablemanufacturing systems - RMS) olarak adlandırılmaktadır. Yenidenyapılandırılabilir ¨uretim sistemleri, farklı bir¸cok ¨uretim birimlerindenolu¸sabilmekte ve bunun sonucunda y¨uksek tasarım karma¸sıklı˘gına sahip olabilmektedir.Bu tezde, geni¸s¨ol¸cekli yeniden yapılandırılabilir ¨uretim sistemleri tasarımı veyeniden yapılandırılabilir makina ara¸cları (reconfigurable machine tool - RMT)tasarımı i¸cin bir metod geli¸stirilmi¸stir. ¨Oncelikle, istenen konfig¨urasyonlar i¸cinmod¨uler yeniden yapılandırılabilir kontrolc¨uler olu¸sturulmu¸stur. Sonrasında, farklıkonfig¨urasyonları birle¸stirmek i¸cin model boyutlarını k¨u¸c¨ulten soyutlama tabanlıkontrol algoritması kullanılmı¸stır. Sonu¸cta, herhangi bir zamanda istenilen konfig¨urasyona ge¸ci¸si sa˘glayan hiyerar¸sik yapıda yeniden yapılandırılabilir kontrolc¨uelde edilmi¸stir. Hiyerar¸sik yeniden boyutlama metodu kullanıldı˘gı i¸cin, literat¨urde tanımlı monolitik ¸c¨oz¨umlerin aksine farklı bir¸cok birimden olu¸san geni¸s ¨ol¸cekliyeniden yapılandırılabilir ¨uretim sistemlerine uygulanabilen bir metodgeli¸stirilmi¸stir. Bu metodun uygulanabilirli˘gini g¨ostermek i¸cin, laboratuvarda,18 farklı birimden ve 4 seviye hiyerar¸sik kontrolc¨uden olu¸san geni¸s ¨ol¸cekli yenidenyapılandırılabilir ¨uretim sistemi modellenmi¸stir.

Reconfiguration control for discrete events system (DES) is applicable to the designof industrial manufacturing systems in order to support changes in the varietyand the quantity of products. Hereby, reconfiguration control is concerned withthe realization of different system configurations that become active on request. Amanufacturing system that is subject to reconfiguration control is denoted as a reconfigurablemanufacturing system (RMS). In practice, RMS are of large size withmany manufacturing components and hence come with a large design complexity.In this thesis, we develop a method for the reconfiguration control of largescaleRMS and reconfigurable machine tools (RMT). We propose to first constructmodular reconfiguration supervisors that realize the desired configurations andconfiguration changes for modular components of the overall RMS. Then, we applyabstraction-based control in order to combine the operation of the different RMSmodules. As a result, we obtain a hierarchy of reconfiguration supervisors thatallow changes to any desired configuration at any time. Since, we use the techniqueof hierarchical abstraction, our method is applicable to large-scale RMS, differentfrom all existing approaches in the literature that focus on a monolithic design.We demonstrate the applicability of our method by a large-scale laboratory RMSwith 18 manufacturing components and a controller hierarchy with 4 levels.