Diseño de una arquitectura heterárquica de control de la producción centrada en el humano

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Date
2022-01-25Authors
Calderón Aguirre, Melida AdyanecDirectors
Zambrano Rey, Gabriel MauricioPublisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ingeniería
Program
Maestría en Ingeniería Industrial
Obtained title
Magíster en Ingeniería Industrial
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
COAR
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Citación
Metadata
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English Title
Design of a heterarchical architecture for human-centered production controlResumen
Esta investigación propone
el diseño de una arquitectura de control de la producción centrada en el
humano, la cual considera las operaciones realizadas por el operador humano y
el robot en el sistema de producción, los procesos de toma de decisiones y el
intercambio de información en tiempo real. Se parte de una revisión de las
arquitecturas descentralizadas para el control de la producción, y las
aplicaciones de las mismas usando diversos paradigmas, así como una revisión de
las investigaciones que se han realizado entorno a la aplicación de los
Sistemas Ciber-Físicos y Humanos de Producción (Cyber-Physical Production and
Human Systems – CPPHS).
Este documento
describe una arquitectura de cuatro capas que incluye, la capa de conexión
donde se establecen las opciones para recolectar información y poder ser comunicada
a la segunda capa de conversión de datos. La capa cibernética presenta el
contexto de la arquitectura centrada en el humano, para lo cual se desarrollan
agentes con sus competencias Saber-Hacer (Know-How) y Saber-Cooperar (Know-How-to-Cooperate),
así como la comunicación existente entre sus funciones principales. Por último,
se describe la capa de cognición que cuenta con el protocolo para la toma de
decisiones basado en el paradigma de campos potenciales. Finalmente, la
arquitectura se implementa en la plataforma de programación multi-agentes SPADE
y se realiza una validación tipo prueba de concepto. Se utiliza el método
NASA-TLX para la medición del indicador de carga mental de trabajo del humano
de tal forma que se pueda determinar el impacto de la configuración basada en
agentes.
Abstract
This research proposes the design of a human-centered production control architecture, which considers the operations performed by the human operator and the robot in the production system, the decision-making processes and the exchange of information in real time. It starts from a review of decentralized architectures for production control, and their applications using various paradigms, as well as a review of the research that has been carried out around the application of Cyber-Physical Production and Human Systems – CPPHS.This document describes a four-layer architecture that includes the connection layer where the options to collect information are established and be able to be communicated to the second data conversion layer. The cybernetic layer presents the context of the human-centered architecture, for which agents are developed with their Know-How and Know-How-to-Cooperate competencies, as well as the communication between its main functions. Finally, the cognition layer is described, which has the decision-making protocol based on the paradigm of potential fields. Finally, the architecture is implemented in the SPADE multiagent programming platform and a proof of concept validation is performed. The NASA-TLX method is used to measure the human mental workload indicator so that the impact of the agent-based configuration can be determined.
Themes
Maestría en ingeniería industrial - Tesis y disertaciones académicasArquitectura de software
Producción
Mejoramiento de procesos
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