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Programación flexible de la producción en tiempo real con MES 4.0 e IoT a partir de averías de máquinas

Publicamos Artículo de investigación de 4/3/2024 de IEEE Access en el que se explica un nuevo modelo algoritmico para la programación flexible de la producción en fábricas (Flexible Job Shop Scheduling Problem- FJSSP) en tiempo real a partir de los datos del MES y el IoT. Recordemos que el FJSSP aborda las interrupciones causadas por averías aleatorias de máquinas, integrando estrategias Shift Right, cambio de ruta y reducción de brecha desplazada.

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Este artículo explora la gestión de averías de máquinas en sistemas de ejecución de fabricación (MES) basados en la Industria 4.0. Aborda el problema de la programación de talleres flexibles (FJSSP) en entornos dinámicos, donde las máquinas pueden sufrir averías aleatorias. Se propone un modelo de programación dinámico en tiempo real que utiliza datos de dispositivos del Internet de las cosas (IoT) para detectar averías y generar horarios actualizados de forma eficiente. El sistema utiliza un algoritmo genético (GA) para crear un horario inicial y un enfoque multi-estratégico llamado RCSGR para realizar el reprogramación en tiempo real, que combina las estrategias de Right Shift (RS), Route Changing (RC) y Shifted Gap Reduction (SGR).

El estudio destaca la importancia de una integración efectiva entre MES, la planificación y control de la producción (PPC) y la programación de talleres (JSS) para lograr una toma de decisiones ágil y optimizar los procesos de producción. Se introduce un marco de digitalización de la planta basado en IoT para monitorear las máquinas en tiempo real y brindar información instantánea sobre su estado. Este sistema permite una detección temprana de averías, lo que facilita la reprogramación proactiva y reduce la interrupción de la producción.

El modelo RCSGR se basa en tres estrategias complementarias para abordar las averías de máquinas:

El artículo presenta un estudio de caso que demuestra la eficacia del modelo RCSGR en comparación con otras estrategias de reprogramación existentes. Los resultados muestran que RCSGR proporciona una mejor combinación de robustez y estabilidad del horario, lo que lleva a una reducción significativa del tiempo de finalización de la producción y una mayor resistencia a las interrupciones.

La investigación concluye con recomendaciones para futuras investigaciones, como la integración de módulos adicionales de MES en el marco propuesto, la consideración de otros tipos de interrupciones, y la exploración de métricas de rendimiento adicionales, como el rendimiento, la utilización de recursos y la eficiencia energética. El artículo destaca la importancia de la integración de tecnologías de IoT en entornos de fabricación para mejorar la eficiencia y la resiliencia de los procesos de producción.

Más información sobre FJSSP:

Processes | Free Full-Text | Dynamic Job-Shop Scheduling Based on Transformer and Deep Reinforcement Learning (mdpi.com)

¿Qué es Job Shop? Clasificando procesos productivos – Geinfor ERP

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