Online herconfiguratie en coördinatie van robotsystemen in een assemblagefabriek

Dit doctoraatsproject zal deel uitmaken van een groter Flanders Make SBO-project, AssemblyRecon, dat actuele problemen aanpakt met configuraties van het herconfigureerbare assemblagesysteem (RAS). Ze resulteren doorgaans in een suboptimale benutting van ruimte en kapitaaluitgaven omdat (1) ze niet continu op volle toeren draaien (bv. Volumeveranderingen als gevolg van productstijging, marktschommelingen of einde levensduur) en (2) ze moeten drastisch en regelmatig opnieuw worden ontworpen (bijv. nieuwe producten of volumewijzigingen). AssemblyRecon zal zich concentreren op herconfigureerbare assemblagesystemen en de volgende belemmeringen aanpakken, die hun industriële acceptatie belemmeren: - Gebrek aan een beslissingskader om te beslissen over herconfiguratie van assemblagefabrieken op drie niveaus: werkstationniveau (1 dag tot 1 maand), systeemarchitectuurbeheerniveau (1 dag tot 1 maand) en online taakuitvoering (1 tot 10 seconden) . De eerste twee reageren op productiewijzigingen, zoals productmix, varianten of volume, terwijl de laatste reageert op binnenkomende assemblageorders en mogelijke uitvoeringsstoringen, zoals voorraadtekort, spoedorders, kwaliteitsproblemen en storingen. - Gebrek aan een proof of concept in een relevante omgeving die het potentieel van RAS laat zien in termen van optimalisatie van capex en ruimtegebruik, mogelijk gemaakt door een nieuw beslissingskader en gevestigde technologieën (met betrekking tot flexibele stroomsystemen, inline kit- en picksystemen, industriële machine communicatieprotocollen voor machines en nieuwe ontwerpconcepten voor flexibele werkstations) Om dit te doen zal het project zowel een Assembly Configuration Recommender (ACR) als een Assembly Execution System (AES) opleveren, dat nauw met elkaar zal samenwerken. De ACR zal herconfiguratie voorstellen op basis van externe triggers die zijn verkregen uit productieveranderingen door middel van een tweestapsbenadering. In een eerste stap zullen initiële configuraties worden voorgesteld op basis van historische gegevens en configuraties. Daartoe zal een op grafieken gebaseerde database-aanpak worden gerealiseerd met daarin o.a. modellen die de kenmerken en mogelijkheden van het montagesysteem beschrijven. De ACR kan een beroep doen op zes verschillende optimalisatiemodules in twee categorieën (werkstation en systeemarchitectuur) om optimale configuraties van assemblagesystemen te berekenen, waarbij (meta-) heuristische benaderingen slim worden gecombineerd met generieke lokale zoekmachines. De AES volgt een gedistribueerde aanpak waarbij binnenkomende assemblageorders worden vertaald in dynamische taakuitvoeringscommando's voor de respectieve hardwaremodules. Elke module zal continu zijn beschikbaarheid en status aangeven. Omdat elke module eigenaar is van zijn eigen tijdslots, zijn snelle lokale optimalisaties mogelijk in geval van storingen, zoals storingen of voorraadtekorten. De AES zal de stochastische modellen voortdurend bijwerken om de prestaties te schatten, zoals de uitvoeringstijden van taken, de onzekerheid te verminderen en de behoefte aan wereldwijde herconfiguratieverzoeken voor de ACR te voorspellen. Dit PhD-project richt zich op het Assembly Execution System (AES) en de geselecteerde kandidaat zal dus ook nauw moeten samenwerken met onderzoekers die de ACR ontwikkelen. Belangrijke onderzoeksdoelen in dit doctoraatsproject zijn (1) semantische modellering van taakuitvoering in assemblagecontext; (2) toewijzing van middelen (planning) op basis van beslissingen op hoger niveau (geselecteerd lay-outontwerp, werkstation en transportopties); (3) omgaan met externe (bijv. Voorraadtekort, spoedorders, ...) en interne (bijv. Hardwarestoringen, assemblagestoringen, vertragingen, ...) storingen tijdens de uitvoering van assemblage, en ontwerp probabilistische modellen voor het schatten en voorspellen van prestaties om de robuustheid van de AES voor dergelijke storingen.