تولید هولونی
واژه هولون ریشه در واژه یونانی هولوس به معنی تمام دارد. هولون­ها در تولید دارای دو ویژگی مهم هستند، خودمختار بودن و ماهیت مشارکتی آن­ها. هولون­ها در نواحی که خود در آن حضور دارند با هم ارتباط دارند ضمن اینکه خصوصیت مشارکتی بودن آن­ها بین نواحی نیز نمود پیدا می­ کند. در ادامه معماری­های مبتنی بر این تولید آمده است[۸].
شکل۲٫۴تولید هولونی ]۸[
سیستم­های چندعاملی
سیستم­های چند­عاملی متشکل از عامل­ها و محیطشان است. معمولاً، سیستم­های چند­عاملی بر عامل­های نرم­افزاری تمرکز دارد، هرچند این عامل­ها می­توانند سخت­افزاری نیز باشند. محیط عامل می ­تواند دارای ویژگی­هایی نظیر در دسترس­بودن، پویایی، قطعیت، اپیزودیک بودن و … را داشته­باشد. مهمترین ویژگی سیستم­های چندعاملی، خودمختاری، دید محلی، و غیر متمرکز بودن آن­ها است. در ادامه­ نیز چندین معماری مبتنی بر سیستم­های چندعاملی مطرح شده­است[۹].

۲٫۳٫۲فناوری اطلاعات و تولید توزیع­شده

نقش ابزارهای فناوری اطلاعات در شکل­دهی به مفاهیم تولید توزیع­شده، نقشی غیرقابل چشم­پوشی است. این ابزارها باایجاد محیط­های کاری مرکب از مجازی و واقعی و مشارکتی^[۱۵] و خلق مفاهیمی نظیر ^[۱۶]P&P ، بستر تولیدرا با مزایا و نوآوری­های بسیار روبرو ساخته­است.
تولید توزیع­شده در بسترفناوری اطلاعات، همواره با سبک­های به کارگیری متفاوتی همراه بوده ­است. که عبارتند از :
سبک موازی: این سبک سبب می­ شود تا زمان اجرای کوتاهتری را با اجرای چندین مرحله به صورت موازی و یا با همپوشانی به دست آوریم. این کارمستلزم به­روزرسانی­های بلادرنگ و مبتنی بر رخداد است.
سبک حتمی: این سبک ترکیب مناسبی از تمامی شبکه­ ها و زنجیره تامین را از بخش­های کوچکتر فراهم می­آوردکه تقریباً به صورت مجزا مدیریت می­شوند.
سبک رفتاری: شبکه ­های ترکیب­شده­ای را به صورت پویا فراهم می­آورد که ازلحاظ داده ­های مبتنی بررویداد و منطق وتمامی تعاملات به یکدیگر وابسته­اند.
سبک تکراری: این سبک براین حقیقت تاکید دارد که ماهیت این ساختارها دائماً در حال تکامل است و نتایج تکرار در تغییرات بایستی در طول مراحل ساختاری منتشر شود.

سبک کپسوله­سازی: این سبک این امکان را فراهم می­آورد تا بتوان شبکه­ ها و فرآیندهایی را ایجاد کرد که عناصررابا هم ترکیب می­ کند تا موجودیت­های اتمی به وجود آورد تا داده ­های تولید را بر حسب نیاز بایکدیگر تبادل کنند[۴].
مفهوم شبکه­ ای بودن در تولید جایگزین مدیریت سلسله­مراتبی شده­است که بدون شک مزایای رقابتی بسیای را به همراه خواهد آورد و به طبع آن دیگر رویکردهای کنترل فعلی کارآمد نخواهد بود که این موضوع یکی از مهمترین چالش­های سیستم­های تولید توزیع­شده است.ضن آنکه زمانبندی تولید به صورت پویا، قابلیت کار متقابل عناصر و تامین یکپارچگی بهینه سایر مشکلات پیش روی این رویکرد هستند[۴].

۲٫۳٫۳ توسعه محصول همروند

طبق اصطلاح قدیمی که همواره حق با مشتری است، این اصطلاح، در دنیای امروز و در شرایطی که مشتری­ها به جای خرید آنچه تولید کننده می­سازد، خودشان هستند که تصمیم می­گیرند تولید کننده چه چیزی برای آنها تولید کند نیز صادق است. درک ویژگی­های چنین تولیدی سبب می­ شود تا مدیریت تولید جدید و موثری داشته باشیم. فاکتورهای موفقیت در تولید در چنین شرایطی به دو گروه تقسیم می­ شود:
ویژگی­های فرایند: فاکتورهایی که ماهیت فرآیندهای تولید جدید را ضبط می­ کنند. معمولاً فاکتورهایی هستند که قابل کنترلند( انجام دادن درست پروژه)
ویژگی­های انتخابی: فاکتورهایی که پروژه­ های جدید محصولات و شرایط آن­ها را شرح می­دهد و خارج از کنترل رهبر پروژه و تیم است( انتخاب پروژه درست)[۱۰]
با وجود چنین فاکتورهایی تولید در سازمان­های گسترده مبتنی بر ۵ رویکرد است:
استراتژی تولید: هدف استراتژی تولید سازمان­های توسعه یافته این است که همه محصولات را به نحوی به هدف اصلی خود برساند و به دنبال جستجو برای محصول جدید باشد و اصولاً بر چهار تابع طراحی جامع- تکنولوژی محور، بازار محور، مبتنی بر پندار و کاربر محور- استوار است[۱۱].
برنامه­ ریزی تولید پیشرفته: توسعه محصول شتابزده برای سازمان­های توسعه یافته بسیار مهم بوده، چرا که نیازمند این هستند که همواره پیشرو باشند، پیشرو بودن بدین معنی است که محصول جدید و یا نسل جدیدی از تولید داشته باشد. مهمترین ویژگی پیشرو بودن این است که تحمل زیادی در برابر ریسک داشته باشد و چرخه حیات کوتاهی داشته باشد. هفت ویژگی چنین کسب­و­کارهایی عبارتست از: فرایند تعریف محصول بازارگرا، تیم­های پروژه چندعملکردی، برنامه­ ریزی پیش­توسعه یافته، فازهای توسعه که با هم همپوشانی دارند، تمرکز برویژگی­های کلیدی، توسعه محصول افزایشی بر اساس استفاده مجدد و حافظه سازمانی در دسترس. توسعه محصول در سازمان­های توسعه­یافته، بایستی همواره با تولید خانواده­ای از محصولات باشد و هسته­ای تحت عنوان پلتفرم شکل می­گیرد که شامل معماری مشترک تمامی خانواده است[۱۲].
مدیریت هزینه­ های تولید: مهمترین گام در مدیریت هزینه­ های فرایند این است که دریابیم چگونه سه فاکتور تکنولوژی، تولید و سیستم را همراستا قرار داده تا بتوان کاهش چشمگیری در هزینه­ها ایجاد کرد[۱۳].
تحلیل بازار: این رویکرد شامل فعالیت­های موقعیت­یابی محصول است.
هماهنگ کردن فعالیت­ها: این کار باعث یکپارچه شدن قابلیت ­های خاص در محیط توزیع­شده است.
فناوری اطلاعات، توسعه محصول را از جهات مختلف پشتیبانی کرده است و ابزارهای مختلفی برای وظایف مختلف پیشنهاد کرده­است.
ابزارهایی که اجرای وظایف محصول جدید را پشتیبانی می­ کنند.
ابزارهایی که طراحی و کنترل فرایند را پشتیبانی می­ کنند.
ابزارهایی که همکاری بین بازیگران را پشتیبانی می­ کنند.
ابزارهایی که مدیریت اطلاعات را پشتیبانی می­ کنند.
تکامل مشارکتی ^[۱۷]
سوالی که در ابتدا مطرح می­ شود این است که چه تفاوتی در مفهوم شبکه ­های صنعتی و تولید توزیع­شده وجود دارد. در شبکه ­های صنعتی، مهمترین مشکل موضوع همکاری است ولی تولید توزیع­شده که منشا آن فناوری اطلاعات است چگونه است؟
موضوع همکاری، همانطور که در شبکه ­های صنعتی مطرح بود در تولید توزیع­شده نیز به­عنوان یک موضوع مهم مطرح می­ شود ونیاز به بسط بر اساس مفاهیم فعلی دارد تا بتوان به یک تئوری پایه رسید. مبنای این تئوری پایه بایستی عبور از سیستم سلسله مراتبی و کنترل مستقیم منابع به سمت مفهوم شبکه­ هایی با موجودیت­های اتصال سست ^[۱۸]باشد.
در تولید توزیع شده مفهومی تحت عنوان تکامل مشارکتی مطرح می­ شود. این موضوع پیش از این در مفاهیم زیست­شناسی مطرح شده و مدل­های آن برای تولید توزیع­شده نیز کاربردی است و به معنای همکاری دوطرفه بین دو جفت است که به یکدیگر وابسته هستند، برای رسیدن به هدفی جامعتر. می­توان این مفهوم را برای عامل­های خودمختار در تولید که دو­به­دو به هم وابسته­اند نیز بسط داد[۴].

۲٫۳٫۴ انعطاف­پذیری و قابلیت پیکربندی مجدد با بهره گرفتن از سیستم­های توزیع­شده خودمختار

تغییر سریع مرزهای سیستم­های تولید صنعتی، این نیاز را به بار آورده است تا طبق شرایط مختلف، رفتار انعطاف­پذیری صورت گیرد. برای امکان پذیر ساختن این انعطاف­پذیری پیشرفته، سیستم­های کنترل تولید، بایستی در این شرایط خود را تغییر دهند.
برای انعطاف­پذیری مطلوب، تکنولوژی­ها و معماری­های جدید در تمامی سطوح کنترل مورد نیاز است. تکنولوژی­های مختلفی برای رسیدن به این هدف مطرح شدند ولی اکثر آن­ها به خوبی با یکدیگر سازگار نیستند. برای رفع این چالش از معماری­های جامع شی­گرا، سرویس­گرا و عامل­گرا استفاده می­ شود.
معماری شی­گرا چشم انداز بسیار قوی است که نه تنها بر طراحی نرم­افزار تمرکز دارد بلکه می ­تواند بسیار سریع در حوزه ­های دیگر نظیر سیستم کنترلی و پیاده­سازی آن به کار رود. چنانچه می­توان آثار این چشم­انداز را در دو معماری بعدی نیز مشاهده کرد. مهمترین ویژگی معماری شی­گرا تعریف اشیا و مشخصه­های داده ­های اشیا و واسط­های پرکاربرد و تعریف وابستگی­های مختلف در بین اشیا است. لذا معماری شی­گرا دارای ساختاری است که می ­تواند اهداف تولید توزیع­شده را برای انعطاف­پذیری تحت پوشش قرار دهد[۱۵].
معماری­دیگر معماری عامل­گرا است که مهمترین عنصر آن عامل است. با وجود تعاریف مختلف برای واژه عامل^[۱۹]، عامل­ها موجودیت­هایی هستند که به صورت مستقل از هم عمل می­ کنند و شامل مدل محیطی خاص خود و اهداف داخلی هستند و توانایی این را دارند که به صورت هدفمند با شرایط محیطی ارائه شده عمل کند.
در سیستم­های کنترل تولید، معمولاً سیستم­های چندعاملی برای این به کار می­روند تا فرایند تصمیم ­گیری کنترلی را در بین موجودیت­های خودمختار اما شریک با هم توزیع کند. مهمترین مزیت معماری عامل­گرا در کنترل ، امکان ایجاد کپسوله­سازی مناسب از بخش­های فرآیندتصمیم­گیری کنترل است[۱۷].
معماری بعدی، معماری سرویس­گرا است که ایده آن از سال ۱۹۹۶ مطرح شد، معماری سرویس­گرا تحت عنوان چشم­اندازی رفتاری­ساختاری تعریف می­ شود که کارایی­های سیستم را با بهره گرفتن از کارایی­های محل و موجودیت توزیع­شده بالا می­برد. مهمترین ویژگی معماری سرویس­گرا، به صورت سرویس­است که برای هر موجودیت و قوانینی که آن­ها به کار می­برند تعریف­شده است. سرویس­های موردنظر بایستی توسط شبکه­ ای از موجودیت­ها در دسترس باشد و از واسط­های استاندارد استفاده کنند . بنا بر این لازم نیست دانش­جزئی­شده در مورد رفتار داخلی سرویس­ها به کاربران آموخته شود.
استفاده از معماری سرویس­گرا برای کنترل یک سیستم در سال­های اخیر بسیار پرکاربرد شده­است. مثال­هایی برای این برنامه­کاربردی، سیستم­های مبتنی بر وب­سرویس برای پیکربندی وسایل و یا تعامل مبتنی بر وب­سرویس­های سازمان­ها است[۱۶].
همانطور که قبلاً اشاره شد، سیستم­های کنترلی تولیدکه در حال حاضر استفاده می­ شود، به اندازه کافی ساختار کارآمد و رفتار مناسب و قابلیت استفاده بهینه و یکپارچگی را در رویه­هایشان ندارند لذا تعدادی از اهدافی که بایستی تامین شود، با نیم­نگاهی به فناوری در ادامه عنوان شده است[۱۴].
تولید بصری: هدفش تامین واسط کنترلی مناسب با بهره­ گیری از فناوری و خلق تصویری بزرگ از رویداد­ها و داده ­های مختلف تولید است.
تولید مشارکتی: به کارگیری فناوری در لایه­ های پایین تولید تمرکز دارد.
تولید واقعی: بر تعریف سیستم­های اجرایی تولید در محیط واقعی و ارائه راه­حل جامع اشاره دارد.
تولید باز: تمرکز تولید توزیع­شده بر رویکرد منبع ­باز می­باشد.
تولید مبتنی بر رویداد: توسعه یک سرویس واسط برای رویداد­ها که امکان ثبت رویدادها، توسط تولیدکنندگان رویداد­ها و مصرف­ کنندگان رویدادها است را فراهم می­آورد. در اینجا معماری سرویس­گرا می ­تواند راه­حل مناسبی باشد.
شکل۲٫۵ چالش­های تولید توزیع شده] ۴[

۲٫۴ سیستم­های اجرایی تولید توزیع شده

با روبروشدن با نیازهای روز افزون برای انعطا­ف­پذیری و سازگاری سیستم­های تولید، غیرمتمرکزسازی کنترل­های اجرایی تولید اهمیت بسیاری پیدا کرده­است. از این رو در سال­های اخیر تحقیقات بسیار و فعالیت­های توسعه­ای بسیاری برای حل این مشکل انجام­شده است. یکی از بهترین نتایج این فعالیت­ها مجموعه ­ای از الگوهای طراحی است که شامل شرح موجودیت­های اصلی و شمای تعاملی بین آن­ها است. در ادامه برخی از این الگوها شرح داده شده است و نمونه­های آن در سه رویکرد ^[۲۰]PROSA، متامورف و^[۲۱] PABADIS نشان داده شده است.
سیستم­های کنترلی متعارف امروزی با چالش­های زیر برای روبرو شدن با سیستم­های تولید مدرن روبه­رو هستند.