Samenvatting

Elke periode kent zijn eigen revolutie en elke revolutie brengt zijn eigen organisatorische model met zich mee. We bevinden ons nu in de 4e industri¨ele
revolutie, waar het internet van dingen ons verbindt met autonome embedded systemen. Deze systemen zijn actief in de virtuele ’cyber’ wereld, alsook
in de echte ’fysieke’ wereld om ons heen. Deze zogenoemde ’Cyber-Fysieke’
Systemen volgen daarmee een modern organisatorisch model, namelijk zelfmanagement, en zijn dan ook in staat zelf proactieve acties te ondernemen.
Dit proefschrift belicht productiesystemen vanuit het Cyber-Fysieke perspectief. De productiesystemen zijn hier herconfigureerbaar, autonoom en
zeer flexibel. Dit kan enkel worden bereikt door het ontwikkelen van nieuwe
methodes en het toepassen van nieuwe technologie¨en die flexibiliteit verder
bevorderen. Echter, effici¨entie is ook van belang, bijvoorbeeld door productassemblage zo flexibel te maken dat het daardoor kosteneffici¨ent is om de
productie van diverse producten met een lage oplage, zogenaamde high-mix,
low volume producten, te automatiseren. De mogelijkheid om zo flexibel te
kunnen produceren moet bereikt worden door de creatie van nieuwe methoden
en middelen, waarbij nieuwe technologie¨en worden gecombineerd; een belangrijk aspect hierbij is dat dit toepasbaar getest moet worden door gebruik
van simulatoren en speciaal hiervoor ontwikkelde productiesystemen. Dit onderzoek zal beginnen met het introduceren van het concept achter de bijbehorende productiemethodologie, welke Grid Manufacturing is genoemd. Grid
Manufacturing wordt uitgevoerd door autonome entiteiten (agenten) die zowel
de productiesystemen zelf, als de producten representeren. Producten leven
dan al in de virtuele cyber wereld voordat zij daadwerkelijk zijn gebouwd,
en zijn zich bewust uit welke onderdelen zij gemaakt moeten worden. De
producten communiceren en overleggen met de autonome herconfigureerbare
productiesystemen, de zogenaamde equiplets. Deze equiplets leveren generieke
diensten aan een grote diversiteit aan producten, die hierdoor op elk moment
geproduceerd kunnen worden. Het onderzoek focust hierbij specifiek op de
equiplets en de technische uitdagingen om dynamisch geautomatiseerde productie mogelijk te maken.
Om Grid Manufacturing mogelijk te maken is er een set van technologische
uitdagingen onderzocht. De achtergrond, onderzoeksaanpak en concepten zijn
dan ook de eerste drie inleidende hoofdstukken. Daarna begint het onderzoek
met Hoofdstuk 4 Object Awareness. Dit hoofdstuk beschrijft een dynamische
manier waarop informatie uit verschillende autonome systemen gecombineerd
wordt om objecten te herkennen, lokaliseren en daarmee te kunnen manipuleren. Hoofdstuk 5 Herconfiguratie beschrijft hoe producten communiceren
met de equiplets en welke achterliggende systemen ervoor zorgen dat, ondanks
| Dutch Summary
232
dat het product niet bekend is met de hardware van de equiplet, deze toch in
staat is acties uit te voeren. Tevens beschrijft het hoofdstuk hoe de equiplets
omgaan met verschillende hardwareconfiguraties en ondanks de aanpassingen
zichzelf toch kunnen besturen. De equiplet kan dan ook aangepast worden
zonder dat deze opnieuw geprogrammeerd hoeft te worden. In Hoofdstuk 6
Architectuur wordt vervolgens dieper ingegaan op de bovenliggende architectuur van de equiplets. Hier worden prestaties gecombineerd met flexibiliteit,
waarvoor een hybride architectuur is ontwikkeld die het grid van equiplets controleert door het gebruik van twee platformen: Multi-Agent System (MAS) en
Robot Operating System (ROS). Nadat de architectuur is vastgesteld, wordt er
in Hoofdstuk 7 onderzocht hoe deze veilig ingezet kan worden. Hierbij wordt
een controlesysteem ingevoerd dat het systeemgedrag bepaalt, waarmee het
gedrag van de equiplets transparant wordt gemaakt. Tevens zal een simulatie
met input van de sensoren uit de fysieke wereld ’live’ controleren of alle bewegingen veilig uitgevoerd kunnen worden. Nadat de basisfunctionaliteit van het
Grid nu compleet is, wordt in Hoofdstuk 8 Validatie en Utilisatie gekeken naar
hoe Grid Manufacturing gebruikt kan worden en welke nieuwe mogelijkheden
deze kan opleveren. Zo wordt er besproken hoe zowel een hi¨erarchische als een
heterarchische aanpak, waar alle systemen gelijk zijn, gebruikt kan worden.
Daarnaast laat het hoofdstuk o.a. aan de hand van enkele voorbeelden en
simulaties zien welke effecten herconfiguratie kan hebben, en welke voordelen
deze aanpak zoal kan bieden..
Het proefschrift laat zien hoe met technische middelen geautomatiseerde
flexibiliteit mogelijk wordt gemaakt. Hoewel het gehele concept nog volwassen
zal moeten worden, worden er enkele aspecten getoond die op de korte termijn toepasbaar zijn in de industrie. Enkele voorbeelden hiervan zijn: (1) het
combineren van gegevens uit diverse (autonome) bronnen voor 6D-lokalisatie;
(2) een data-gedreven systeem, de zogeheten hardware-abstractielaag, die herconfigureerbare systemen controleert en de mogelijkheid biedt om deze productiesystemen aan te passen zonder deze te hoeven herprogrammeren; en (3)
het gebruik van Cyber-Fysieke systemen om de veiligheid te verhogen.