Un enfoque de ingeniería de sistemas basado en modelos para sistemas automatizados de flujo de materiales

Abstract

[ES] Hoy en día, en la industria, los sistemas de producción necesitan disponer de una gran flexibilidad, ya que los clientes tienen la capacidad de customizar una gran variedad de productos. Este hecho de dar más valor a las necesidades de los clientes, junto con la alta competitividad del mercado y la rapidez de los avances tecnológicos, ha hecho que los productos cambien constantemente y evolucionen a lo largo del tiempo. Los sistemas centralizados de control del flujo de materiales de hoy en día, no son capaces ni adecuados para hacer frente a la creciente complejidad de los sistemas intralogísticos, ya que carecen de la flexibilidad y adaptabilidad necesarias. En consecuencia, algunos investigadores ya han llegado a la conclusión de que las arquitecturas modulares son la clave para obtener un control descentralizado y sistemas flexibles de flujo de materiales. Para ello, es necesario definir ciertos módulos, o sistemas ciber-físicos, que actúan como una unidad encapsulada del sistema que es capaz de interaccionar con el resto de módulos. Los sistemas de producción deben estar preparados para hacer frente a los cambios rápidamente y para poder reconfigurarse, permitiendo cambios a nivel funcional y una capacidad escalable mediante la adición, eliminación o modificación de estos módulos. Para poder diseñar e integrar estos módulos en la línea de producción es necesaria la colaboración de diversas disciplinas de la ingeniería.

En este trabajo se presenta un enfoque de ingeniería de sistemas basado en modelos para el diseño de sistemas automatizados de flujo de materiales considerando este entorno multidisciplinar, los conceptos asociados a la industria 4.0 y las arquitecturas ya existentes para sistemas de producción industrial ciber-físicos.

[EN] The present thesis analyses the current state of the art for designing automated material flow systems and cyber-physical production systems and proposes a step-by-step methodology with the aim of serving as a guide for the designers of an automated material flow system. The integration of cyber-physical modules in the system, which are interconnected through the IoT technologies, enables a decentralised and highflexible production system that can react and adapt to changes robustly. The proposed methodology is a model-based systems engineering approach based mainly on the extended V-Model and includes a cooperation framework for the different engineering disciplines involved in the development process. The methodology splits the process in seven different phases and assigns their associated designing tasks into the following engineering disciplines: mechanical, electrical and electronics, software and useware. For supporting the methodology, a process and cooperation diagram with the BPMN2.0 modelling language is presented. As well, the requirements for the system are analysed and their dependencies are shown in a requirements diagram in SysML. The model also includes a set of tools or reference frameworks that may be useful in each step of the design process.