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Agentenbasierte Systeme in der Automatisierung

Dresden, 25. Januar 2006

Karsten Heinze

Gliederung

1. Materialflusssystem (Grundlagen) 2. Energietransportmanagement 3. Fazit

Karsten Heinze

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Konventionelle Transferstraße 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

• Getakteter Materialfluss (Takt richtet sich nach längster Bearbeitungszeit) • Änderungen mit großem Aufwand verbunden

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Materialflusssystem 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

Produktionslinie für Zylinderköpfe der DaimlerChrysler AG (Prototyp)

Karsten Heinze

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Bewertung 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

•

Vorteile – größere Flexiblität (Produktionsvarianten, Erweiterbarkeit) – höhere Auslastung

•

Problem – gestiegene Komplexität des Systems
wesentlich höhere Anforderungen an Steuerungssoftware

•

Lösung – objektorientierter Ansatz

Karsten Heinze

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Bewertung 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

•

Vorteile – größere Flexiblität (Produktionsvarianten, Erweiterbarkeit) – höhere Auslastung

•

Problem – gestiegene Komplexität des Systems
wesentlich höhere Anforderungen an Steuerungssoftware

•

!?

Lösung – objektorientierter Ansatz

Karsten Heinze

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Agentenkonzept 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

Kapselung

Zielorientierung

Reaktivität Proaktivität Autonomie Interaktion

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Agentendefinition 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

„In der agentenorientierten Softwareentwicklung ist das Konzept des Agenten eine abgrenzbare Softwareeinheit mit einem definierten Ziel. Ein Agent versucht, dieses Ziel durch autonomes Verhalten zu erreichen und interagiert dabei kontinuierlich mit seiner Umgebung und anderen Agenten.“ Wagner et al. (2003)

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Systemstruktur 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

• Organisationsmodelle • Interaktionsmodelle
Dynamische Bildung von Strukturen zur Laufzeit

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Identifizierte Agenten 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

•

Werkstücke (WS)

•

Bearbeitungsstationen (BS)

•

Transporteinheiten (TE)

ACL (Agent Communication Language)

Ontologien (Bedeutungsebene)

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Produktionsablauf (1) 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

5 5

5

5

5 5

5 2

3

4

5 1

3

3

3

4

Produktionslinie für Zylinderköpfe der DaimlerChrysler AG (Prototyp)

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Produktionsablauf (2) 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

6

6

6

Produktionslinie für Zylinderköpfe der DaimlerChrysler AG (Prototyp)

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Produktionsablauf (3) 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

7

8

Produktionslinie für Zylinderköpfe der DaimlerChrysler AG (Prototyp)

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Produktionsablauf (4) 1. Materialflusssystem (Grundlagen)

1. Festlegen des Produktionsablaufs (Operator) 2. Ermittlung möglicher Bearbeitungsschritte (WS) 3. Ausschreibung (WS, BS) 4. Anmeldung bei der Bearbeitungsstation (WS, BS) 5. Ausschreibung (WS, TE) 6. Transport zur Bearbeitungsstation (TE) 7. Warten auf die Bearbeitung (BS) 8. Durchführung der Bearbeitung (BS)

•

Produktionsverfolgung

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Problembeschreibung 2. Energietransportmanagement

• Aufgabe – Energietransport vom Erzeuger zum Endkunden

• Anforderungen – Zuverlässigkeit – Sicherheit – Wirtschaftlichkeit

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Problembeschreibung, -lösung 2. Energietransportmanagement

• Aufgabe – Energietransport vom Erzeuger zum Endkunden

• Anforderungen – Zuverlässigkeit – Sicherheit – Wirtschaftlichkeit


Monitoring, Diagnose, Steuerung – hochentwickeltes Datenerfassungssystem – Diagnosesystem zur Entscheidungsunterstützung – qualifizierte Ingenieure

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Aufbau des Softwaresystems 2. Energietransportmanagement

• • • • • •

AAA

BRS

BAI

SRA

CSI

UIA

AAA ... alarm analysis agent (nicht-chronologische Daten) BRS ... breakers and relais supervisor (chronologische Daten) BAI ... blackout area identifier SRA ... service restoration agent CSI ... control system interface wiederverwendetes Altsystem UIA ... user interface agent

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Systemverhalten im Fehlerfall 2. Energietransportmanagement

2a

1. Alarmnachrichten erfassen und weiterleiten

AAA

BRS

BAI

SRA

CSI

UIA

3

1

2b

2. a) Fehler diagnostizieren b) aktuellen Zustand des Netzes erfassen 3. Wiederherstellungsplan entwickeln

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Vorteile 3. Fazit

• natürliche Abbildung des Problems (Rollen, Ziele) • einfache und flexible Komponentenkopplung (ACL, Ontologien, Organisationsstrukturen) • einfache Erweiterbarkeit (Replikation) • einfache Parallelisierung (Performance)

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Vorteile 3. Fazit

• natürliche Abbildung des Problems (Rollen, Ziele) • einfache und flexible Komponentenkopplung (ACL, Ontologien, Organisationsstrukturen) • einfache Erweiterbarkeit (Replikation) • einfache Parallelisierung (Performance) • Robustheit (Überlappung von Aufgabenbereichen) • hohe Vertrauenswürdigkeit (gemeinsame Entscheidungsfindung)

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Nachteile 3. Fazit

• Performanceprobleme bei sehr hohem Nachrichtenaufkommen • mangelhafte Unterstützung des Entwicklers (Modellierung, Implementierung)

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Quellen

•

Thomas Wagner, Peter Göhner und Paulo G. de A. Urbano Softwareagenten – Einführung und Überblick über eine alternative Art der Softwareentwicklung. Automatisierungstechnische Praxis (atp), Heft 10, 2003. Oldenbourg Industrieverlag GmbH.

•

Nicholas R. Jennings und Stefan Bussmann Agent-Based Control Systems. IEEE Control Systems Magazine, Heft 3, 2003.

•

Thorsten Stecker Steuerungsentwurf für eine Produktionsanlage auf Basis von Agenten. Studienarbeit am Institut für Automatisierungs- und Softwaretechnik der Universität Stuttgart, 2003.

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