Adaptive Multi-Agenten-Systeme zur Steuerung komplexer Produktionssysteme

摘要

Die Analyse und Optimierung der operationalen Abläufe von komplexen Produktionssystemen hat in den vergangenen Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Während in der Vergangenheit häufig zentrale oder einfache dezentrale Ansätze wie Prioritätsregeln zur Produktionssteuerung von komplexen Produktionssystemen eingesetzt wurden, werden zunehmend modernere Verfahren verwendet, um den Anforderungen an die Steuerung komplexer Produktionssysteme gerecht zu werden. Neben den Anforderungen, die sich aus den Bedingungen des komplexen Produktionsprozesses ergeben, spielen wirtschaftliche Aspekte eine Rolle. Durch bessere Produktionssteuerungsverfahren werden eine Reduzierung der Kosten und eine Steigerung der Effizienz angestrebt. Trotz immer steigender Rechenleistungen in der Informationstechnik ist die Lösung der Maschinenbelegung mit optimalen Verfahren wie beispielsweise Branch & Bound oder gemischt-ganzzahliger Optimierung in angemessener Zeit oft nicht möglich. Aus diesem Grund werden in stärkerem Maße heuristische Verfahren des Operations Research entwickelt. Auch Verfahren der Verteilten Künstlichen Intelligenz (VKI) gewinnen immer mehr an Bedeutung. Eine Kombination von heuristischen Verfahren und Verfahren der Verteilten Künstlichen Intelligenz ermöglicht der Einsatz von Multi-Agenten-Systemen zur Produktionssteuerung.Ein Multi-Agenten-System zur Steuerung komplexer Produktionssysteme ist FABMAS, ein hierarchisch organisiertes Multi-Agenten-System. Auf den einzelnen Hierarchieebenen kommen unterschiedliche heuristische Verfahren zum Einsatz. Es wurde nachgewiesen, dass die Steuerung eines komplexen Produktionssystems mit FABMAS zu besseren Ergebnissen im Vergleich zu Verfahren führt, die zur Zeit in der Praxis eingesetzt werden. Das ist aber nur möglich, wenn die Parameter der eingesetzten heuristischen Verfahren gut gewählt werden. Komplexe Produktionssysteme unterliegen ständigen Veränderungen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass sich das Produktionssteuerungssystem an die aktuelle Situation anpassen kann. Bei FABMAS ist es zur Erzielung von guten Ergebnissen erforderlich, dass die Parameter in Abhängigkeit der aktuellen Situation, in der sich das Produktionssystem befindet, gewählt werden. Dazu ist adaptives Verhalten erforderlich, das in FABMAS noch nicht integriert ist.In der vorliegenden Arbeit wird die Integration von adaptiven Verhalten in das Multi-Agenten-System FABMAS beschrieben. Der zentrale Bestandteil des Steuerungsansatzes in FABMAS ist die Shifting-Bottleneck-Heuristik. Diese wird auf ihr Adaptivitätspotential hin untersucht. Es werden entsprechend Ansätze für adaptives Verhalten entwickelt. Weiterhin wird eine generische Architektur adaptiver Agenten vorgestellt.