Service Oriented Holonic Manufacturing System architecture (SoHMS)

In order to achieve responsiveness, flexibility, cost reduction and increased productivity, companies searching for solutions to conventional manufacturing control in terms of robustness, adaptability, rapid configuration and an efficient use of resources. The Holonic and Service-oriented Architectures have been proposed as solutions for the conception of such kind of systems, the former ( in the manufacturing), providing flexibility at the control level, the latter ( in the computer science) at a process level. The combination of both has been recognized as a very attractive solution for the design of the Next Generation Manufacturing Systems. However, the integration of the concept of services needs new models to adapt to the manufacturing context, specifically for process planning and scheduling. This work proposes a product driven Service Oriented Holonic Manufacturing System architecture (SoHMS) as a methodology for modeling flexible production systems with a set of models and prescriptive methodologies for its specification. As models, we contribute with a manufacturing service model (MService) and a computational Flexible Petri-Net based Process Model; an orchestration protocol and strategies for the Integrated Process Planning and Scheduling of such processes for the effective and efficient exploration of solutions while dealing with the problem of combinatorial complexity; as well as the holonic models and protocols forming the SoHMS architecture. As methodologies, we propose a framework for: conceiving manufacturing services and processes specifications, the creation of an application service-ontology, and a methodology for modeling flexible petri- net models.; Pour atteindre des objectifs en termes de réactivité, flexibilité, réduction des coûts et augmentation de laproductivité, les entreprises sont à la recherche de solutions remplaçant les systèmes de contrôlemanufacturiers conventionnels afin de gagner en robustesse, adaptabilité, configuration rapide etmaximisation de l’utilisation des ressources. Les Architectures Holoniques et Orientées-Services ont étéproposées en tant que solutions de conception pour de tels types de systèmes, le premier dans le domainemanufacturier fournissant de la flexibilité au niveau contrôle, le dernier en informatique au niveau processus.La combinaison de ces deux architectures a été reconnue comme une solution encore plus attractive pour laconception des systèmes de production de prochaine génération. .Cependant, l’intégration du concept de services nécessite de nouveaux modèles pour s’adapter au contextemanufacturier et lui octroyer de la flexibilité, particulièrement pour la planification et l’ordonnancement auniveau processus.Ce travail propose une architecture pour Système de Production Holonique Orienté-Services (ServiceOriented Holonic Manufacturing System (SOHMS)), piloté autour des produits, en tant que méthodologiepour modéliser les systèmes de production flexibles en utilisant un ensemble de modèles et méthodologiespour sa spécification. Au niveau des modèles, notre contribution se porte sur un modèle de service adapté àla production, un modèle flexible de processus basé sur les Réseaux de Petri, un protocole d’orchestration etdes stratégies pour l’ordonnancement et la planification intégrés de ces processus (Integrated ProcessPlanning and Scheduling) afin d’explorer efficacement les solutions offertes tout en évitant une explosioncombinatoire, et des modèles et protocoles holoniques permettant de former une architecture SOHMS. Auniveau méthodologique, nous proposons un framework permettant de concevoir des services de productionet des spécifications de processus, la création d’une ontologie de services d’application et une méthodologiepour modéliser les gammes sous forme de Réseaux de Petri.Le SOHMS résultant est un système ayant la possibilité de créer des plans de production flexibles adaptablesen fonction des aléas survenant sur le système, ayant la capacité d’intégrer rapidement et facilement desnouvelles ressources et compétences et sachant proposer des solutions faisables de production avant l’arrivéeaux points de décision correspondants.