In the last decades, significant changes in the manufacturing environment have been
noticed: moving from a local economy towards a global economy, with markets asking
for products with high quality at lower costs, highly customized and with short life
cycle. In this environment, the manufacturing enterprises, to avoid the risk to lose
competitiveness, search to answer more closely to the customer demands, by
improving their flexibility and agility, while maintaining their productivity and
quality. Actually, the dynamic response to emergence is becoming a key issue, due to
the weak response of the traditional manufacturing systems to unexpected
disturbances, mainly because of the rigidity of their control architectures.
In these circumstances, the challenge is to develop manufacturing control and
scheduling systems that have autonomous and intelligence capabilities, fast
adaptability to the environmental changes, higher robustness against the occurrence of
disturbances, and is able to be easily integrated with manufacturing resources and
legacy systems. Currently, several architectures using emerging concepts and
technologies have been proposed, in particular those based on the agent based
manufacturing paradigm. Agent technology has been recognized as a promising
paradigm for the next generation manufacturing systems. Researchers have even
attempted to apply agent technology to manufacturing enterprise integration,
enterprise collaboration (including supply chain management and virtual enterprises),
manufacturing process planning and scheduling, shop floor control, and to holonic
manufacturing as an implementation methodology.
This dissertation intends to develop an agile and adaptive manufacturing control and
scheduling system for tackling the current requirements imposed in the manufacturing
enterprises. In order to meet the objective of this thesis, the following sub goal has
been developed; the first sub goal is to study the design and develop a new agent based
manufacturing system for a more realistic deployment in factories by taking into
consideration both the machine disturbances and customer demand. The proposed
agent based manufacturing system uses flexible flow line manufacturing system
(UPVC door and window) as its case study and then validates it in the company. The
second sub goal of this study with regards to lack of self-organization of the agent
based system in the manufacturing system is to improve the self-organization
mechanism in the agent-based system by utilizing the ant colony approach. The
proposed self-organization mechanism implements the reference architecture (RFID
based multi agent manufacturing system) at flexible manufacturing system. The
implementation of these kinds of manufacturing system in a real factory is very costly
and risky also existing simulation platforms are not efficient enough to cover the
implementation schema. Therefore, the last goal of this study is to design and develop
an effective simulation platform for an agent based manufacturing system. The
proposed simulation platform is explained based on the flexible assembly line
company. All proposes systems are implemented in the proposed simulation platform
and real scenarios are defined for the validation and verification of the proposed
system. The achieved simulation and experimental results show an improvement of in
key performance indicators.
Keywords: multi agent system, simulation, control and scheduling, agile
manufacturing, re-configurability
ÖZ :
Son yıllarda, imalat alanında önemli gelişmeler meydana gelmiştir. Yerel ekonomiden
küresel ekonomiye doğru ilerleme ile birlikte pazarlarda düşük maliyetli, yüksek
oranda özelleştirilmiş, yüksek kaliteli fakat kısa ömürlü ürünlerin talep edildiği
gözlemlenmiştir. Bu ortamda, imalat şirketleri, rekabet gücünü kaybetme riskinden
kaçınmak için verimliliklerini ve kalitelerini koruyarak esnekliği ve çevikliği
arttırmaya yönelik çalışmalar yaparak müşteri taleplerine daha tatminkar cevaplar
bulmak ve ortaya çıkan sonuçlar ile geleneksel imalat sistemlerinde beklenmedik
problemlere yanıt olması bakımından kilit bir konu haline gelmiştir.
Bu bağlamda, özerklik ve istihbarat özellikleri, çevre değişikliklerine hızlı adaptasyon,
bozuklukların ortaya çıkmasına karşı sağlamlık, imalat kaynaklarının ve eski
sistemlerin kolaylaştırılmış entegrasyonu ile üretim kontrol ve zamanlama sistemleri
geliştirilmesi amaçlanmıştır. Ortaya çıkan kavramları ve teknolojileri kullanan,
özellikle temel üretim bulgusuna dayanan birkaç mimari kavram önerilmiştir. Agency
teknolojisi, gelecek nesil üretim sistemleri için umut verici bir bulgu olarak kabul
edilmiştir. Araştırmacılar, imalat entegrasyonu, tedarik zinciri yönetimi ve sanal
işletmeler dahil olmak üzere kurumsal işbirliği, üretim planlama ve çizelgeleme, atölye
kontrolü ve bir uygulama metodolojisi olarak holonik imalatında acenta teknolojisini
uygulamaya teşvik edilmiştir.
Bu çalışma, imalat işletmelerinde uygulanan mevcut şartlarda, çevik ve uyarlanabilir
üretim kontrolü ve çizelgeleme sistemi geliştirmeyi amaçlamaktadır. Tezin amacını
açıklamak için aşağıdaki hedefler geliştirilmiştir; ilk hedef, makine arızasını ve
müşteri talebini göz önüne alarak fabrika için yeni bir acenta tabanlı imalat sistemi
tasarlamak ve geliştirmektir. Geliştirilen Agency tabanlı imalat sistemi, bir analiz
çalışması olarak sunulup, üretim sistemi (UPVC kapı ve pencere) olarak kullanılmış
ve şirket tarafından onaylanmıştır. Bu çalışmada, çoklu agency sistemlerinin imalat
sisteminde kendi kendine adaptasyonuna ilişkin ikinci hedef, karınca koloni
yaklaşımını kullanarak çoklu acenta sistemi üzerinde kendi kendini düzenleme
mekanizmasını geliştirerek adaptasyonu kendi kendine yapması sağlanmaktadır.
Geliştirilen otomatik adaptasyon mekanizması, analiz sistemlerinin imalatında
referans mimariyi (RFID tabanlı çok etmen imalat sistemi) uygulamıştır. Bu tür bir
imalat sisteminin gerçek fabrikada uygulanması çok masraflı ve mevcut simülasyon
platformu bulutunun riskli olması da uygulama şemasını etkin şekilde
kapsamamaktadır. Bu nedenle bu çalışmanın diğer bir hedefi ise, çoklu acenta sistemi
imalatı için etkili simülasyon platformunun tasarlanması ve geliştirilmesidir.
Geliştirilen simülasyon platformu, değişken montaj hattı şirketi ile bağlantılı olarak
açıklanmıştır. Geliştirilen sistemlerin tümü önerilen simülasyon platformunda
uygulanmaktadır. Ek olarak, gerçek senaryolar önerilen sistemin doğrulanması için
tanımlanmıştır. Elde edilen simülasyon ve deneysel verilere göre, ana performans
göstergelerinde de bir iyileşme olduğu gösterilmiştir. Beklenilen hedef, düşük
maliyetli ve düşük uygulama riski göz önüne alınarak daha çevik bir üretim sistemi
tasarlayan ve geliştiren bu çalışmanın asıl amacını oluşturmuştur.
Anahtar Kelimeler: çoklu agency sistemi, simülasyon, kontrol ve planlama, çevik
üretim, yeniden yapılandırılabilirlik
