Diagrama de Atividades

O diagrama de atividades mostra a sequência do fluxo das atividades. Geralmente é utilizado para detalhar as atividades executadas por uma operação específica do sistema. Corresponde a estados de ação, que contêm a especificação de uma atividade a ser desempenhada para que uma operação seja efetuada no sistema.

Foram construídos os diagramas de atividades para GUI de teleoperação e monitoramento, desenvol- vida no contexto deste trabalho. As sequências de atividades para a execução das operações de aplicação foram detalhadas desde a ação efetuada pelo usuário remoto até a comunicação com o servidor e a mensa- gem de resposta do mesmo.

Utilizando a sequência das atividades descritas na seção anterior, a atividade de download de programa NC, apresentada na Figura 5.24, é a primeira a ser analisada.

Essa atividade é acionada pelo clique do usuário no botão que abre a janela de download em um frame específico na GUI, para que o arquivo com o programa NC possa ser selecionado em um diretório qualquer do PC do usuário e carregado para envio, para que CNC da máquina possa baixar o programa (download na perspectiva da máquina CNC como o cliente). O programa é enviado e é recebido pelo servidor WebDNC, que também é um servidor Web, que por sua vez submete a requisição ao servidor do CNC que salva o programa em sua memória.

Figura 5.24: Atividade de Download de Programa NC

A operação Upload de programa NC, que é exibida na Figura 5.25, possui uma sequência de atividades semelhante a operação de download, a diferenças são: a necessidade de anexar um parâmetro que identi- fique o programa e o fato de o servidor CNC junto com o WebDNC gerarem uma resposta HTML para a GUI com o programa NC requisitado.

O caso de envio de um programa por comando MDI é efetuado quando o usuário, após abrir a página da opção MDI, digita o programa ou comando no formulário da página e envia ao servidor WebDNC, utilizando mecanismo CGI. Este CGI é processado e o comando MDI é enviado para o CNC. A Figura 5.26 mostra o diagrama associado a essa função.

A outra opção vinculada aos comandos DNC é a operação de listar os programas NC gravados na me- mória do CNC, que está descrita na Figura 5.27. A operação resume-se a selecionar a opção para listar programas NC na GUI. Após isso, uma requisição é enviada ao servidor Web, também utilizando meca- nismo CGI. Esse pedido é processado no servidor WebDNC, que através da função DNC de visualização do diretório de programas do CNC (API Focas 1), gera no servidor do controlador da máquina a estrutura de dados que será incorporada a resposta HTML, que é exibida na página do cliente Web.

A ação de deletar um programa possui uma sequencia atividades semelhante a de Upload de programa, começando pelo usuário que necessita enviar como parâmetro o identificador do programa a ser excluído. A requisição é efetuada aos servidores que executam a função no CNC e enviam uma mensagem HTML de confirmação. O diagrama de atividades desse procedimento é ilustrado na Figura 5.28.

No diagrama de casos de uso da Figura 5.29 a atividade "Aciona Controles do Painel de Operações (OPC/CLP)"compreende eventos relacionados ao acionamento de uma ou mais entre as principais funções

Figura 5.25: Atividade Upload de Programa NC

Figura 5.26: Atividade para envio de comando MDI

fornecidas pelo painel de operação do CNC. Essas funções são ativadas logicamente por CLP e para acessá- las remotamente é utilizado um servidor OPC, que neste trabalho recebeu o nome de OPCWeb. O diagrama

Figura 5.27: Atividade "Listar todos os programas NC"

Figura 5.28: Atividade de deletar um programa NC

da Figura 5.29 representa o fluxo de atividades da operação de acionamento de controles OPC(CLP) via Web.

Figura 5.29: Atividade de Acionamento de Controles do Painel de Operações (OPC/CLP)

No browser essas atividades são executadas em uma requisição HTTP (PUT) por meio de um script com programação JQuery que é enviada ao Web Service do servidor OPCWeb para modificar o status do controle no CNC.

Um procedimento semelhante ao da atividade de escrita no servidor OPC, que foi descrito na Figura 5.29, é a operação de leitura do status dos controles de CLP através dos valores das tags do servidor OPC, que na GUI de teleoperação e monitoramento representa o caso de uso "Supervisiona visualmente status de controles do painel do CNC (OPC/CLP)"(Figura 5.30).

Nessa atividade a resposta do servidor OPC é convertida no cliente Web em informação visual seme- lhante ao esquema de LEDs do painel do controlador.

Na GUI o monitoramento é realizado através do protocolo MTConnect. A atividade de iniciar o mo- nitoramento MTConnect é efetuada pelo usuário ao acionar o botão para inicialização da transmissão de dados. Uma requisição utilizando programação Ajax é enviada para o Agente MTConnect que monta o XML de resposta com dados de fabricação. Esses dados são recebidos pelo cliente Web, que trata-os uti- lizando recursos JQuery.Ajax e exibe esses dados em HTML. A Figura 5.31 descreve graficamente essa atividade.

Figura 5.30: Atividade de supervisão com o status dos controles do painel do CNC

Capítulo 6

Implementação Computacional do Sistema

As saídas obtidas com a metodologia de projeto axiomático, como o diagrama de fluxo e a repre- sentação da arquitetura para implementação do sistema ilustrada na Figura 6.1. Acrescido a isso, a do- cumentação gerada com a modelagem UML, como os diagramas de classe, orientam todo o trabalho de implementação computacional.

O sistema projetado possui uma arquitetura Cliente-Servidor com foco na integração de serviços base- ados em padrões aderentes ao paradigma da Indústria 4.0, como o MTConnect e o OPC para internet. Para a implementação dessa integração foi desenvolvido um conjunto de servidores para a comunicação com máquinas-ferramenta CNC e um sistema Web cliente, acessível através de um navegador de internet. O sis- tema tem a função de teleoperação e monitoramento via internet e tem como elemento de teste e validação um centro de torneamento da marca Romi, modelo Galaxy 15M, provido com CNC Fanuc 18i-Ta.

O monitoramento e supervisão baseiam-se essencialmente na aquisição de dados através de um servidor MTConnect, composto do servidor do CNC, software Adaptador e software Agente; e de um servidor OPC, projetado para receber e transmitir dados através da Web por meio da associação entre um software servidor OPC-DA e um middleware com função de gateway.

A teleoperação é fundamentada na associação do servidor de streaming de vídeo com o serviço de comandos DNC (Comando Numérico Distribuído) para comando remoto da máquina via internet por meio de requisições HTTP com scritps CGI (common gateway interface). É possível considerar que funções do servidor OPCWeb também se enquadram entre os serviços de teleoperação. Esse servidor foi projetado para supervisionar os controles e intervir na operação da máquina-ferramenta, a exemplo da movimentação dos eixos da torre.

Foi implementada também a proposta de uma interface cliente Web que integra os recursos forneci- dos pelos servidores em um mesmo ecrã, desenvolvido essencialmente em linguagem HTML com CSS (Cascade Style Sheet) e Javascript utilizando plugin JQuery e metodologia Ajax. A parte da arquitetura do sistema efetivamente implementada é representada na Figura 6.1 .

Os funções disponibilizados com a arquitetura de implementação representam o mapeamento virtual de recursos importantes da máquina-ferramenta. A máquina-ferramenta CNC pode ser monitorada e sofrer atuação via internet independente do meio físico (cabo ou wireless). O sistema disponibiliza dados em

Figura 6.1: Arquitetura implementada

formato universal, como o XML, o que garante maior integração vertical e horizontal em um sistema de produção. Apenas uma infraestrutura de internet robusta com uma largura de banda que garanta elevadas taxas de transmissão e recepção de dados permitirá a realização do potencial da aplicação em operar em tempo real. Os dados fornecidos pelo sistema, em propostas de desenvolvimentos futuros, podem ser salvos e tratados para apoiar tomadas de decisões mais precisas relacionadas a fabricação. Esse conjunto de atributos posiciona o sistema como uma aplicação para Internet de Serviços (IoS), e portanto, na Indústria 4.0

Durante o trabalho de implementação houve a necessidade de aproveitar os benefícios de um vari- ado número de linguagens de programação. Começando pelo servidor de monitoramento, utilizou-se da versatilidade e robustez da linguagem C# na plataforma .Net para a programação do adaptador do CNC para o agente MTConnect. Este último teve seu código fonte escrito em C++ , também na Microsoft.Net Framework, que foi estudado antes da sua instalação e configuração. O servidor de supervisão OPC, cha- mado de OPCWeb, contou com um módulo gateway que teve duas versões, uma em Web Service RESTful desenvolvido em Java com framework Jersey, a outro com scripts desenvolvidos em python utilizando me- canismo CGI. Os serviços de teleoperação utilizados na implementação computacional da arquitetura, em sua maioria, não foram necessariamente desenvolvidos, mas foram recursos herdados de outros projetos e sofreram ajustes para a sua implementação neste trabalho. Diferentemente, o serviço de atuação remota via servidor OPCWeb foi programado no âmbito deste projeto antes de sua utilização. Entre os serviços herdados de projetos anteriores, há o servidor de streaming de vídeo (WebCam) (ALVARES, 2005) que utilizou Applets Java e os scripts CGI para comandos DNC (ALVARES, 2005), ambos são parte do serviço de teleoperação.

O cliente Web para integração e teste é desenvolvido em HTML, utilizando CSS, PHP e JavaScript com biblioteca JQuery. Na programação desse módulo optou-se pelo uso de linguagens interpretadas (não compiladas), mais leves, a fim de demonstrar a versatilidade da arquitetura implementada.