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Projekt: AMPA - Agent-based Multi-Site Planning and Scheduling Application Framework

Ziel des Projekts AMPA (Agent-based Multi-Site Planning and Scheduling Application Framework) ist die Entwicklung eines agenten-basierten, plattformunabhängigen Systems zur verteilten Planung von Produktion, Transport und Lagerhaltung in einer dynamisch veränderlichen Planungsumgebung.


Mitarbeiter

Ansprechpartner

Laufzeit

  • Beginn: 07/1998
  • Ende: 06/2000 bzw. 06/2002
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Inhalte

Beim Einsatz von Produktionsplanungs- und -steuerungssystemen können nur wenige Unternehmen isoliert von anderen betrachtet werden, denn es liegen meist komplexe Verflechtungen mit anderen Unternehmen vor, so daß räumlich verteilte Produktionsnetzwerke entstehen. Neben dem eigentlichen Produktionsprozeß gewinnt damit u.a. der Transport an Bedeutung, da er die Termintreue entscheidend beeinflußt. Konventionelle Planungssysteme betrachten oft nur einen Betrieb und berücksichtigen damit die zuvor erwähnten Verflechtungen und die dadurch entstehenden Zusatzanforderungen nicht.

Das Mitte 1998 gestartete Projekt AMPA (Agent-based Multi-Site Planning and Scheduling Application Framework) soll der Dynamik heutiger Unternehmenslandschaften einerseits und der Individualität einzelner Betriebe andererseits durch den Einsatz von Netzen kommunizierender Softwareagenten Rechnung tragen. Ausgangspunkt des in AMPA verfolgten Ansatzes ist die Idee des Multi-Site Scheduling, bei der sich die Ablaufplanung über mehrere Hierarchieebenen erstreckt und zum Teil mit ungenauen Informationen arbeiten muß. Neben dem eigentlichen Produktionsprozeß gewinnt bei Multi-Site Scheduling auch die Transport- und Lagerplanung an Bedeutung.

Im Rahmen des Projekts AMPA wird auch der Einfluß von virtuellen Unternehmen auf die Planungsproblematik untersucht. Ein solches Unternehmen entsteht durch die dynamische (Re-) Konfiguration von Produktionsnetzen, die aus verteilten Produktionsstandorten und den logistischen Verknüpfungen zwischen diesen bestehen. Eng mit dem Konzept des virtuellen Unternehmens verbunden ist die Idee des Supply Chain Managements, das eher langfristig angelegte Beziehungen zwischen (Teil-)Unternehmen betrachtet. Virtuelle Unternehmen dagegen zeichnen sich insbesondere durch ihre Fähigkeit zur kurzfristigen Reorganisation aus.

Zusätzlich werden in AMPA Aspekte des Mobile Computing betrachtet. Dazu gehört einerseits die Berücksichtigung des Einflusses von mobilen Ressourcen mit veränderlichem Standort wie sie z.B. bei LKWs zu beobachten ist. Andererseits sind die Auswirkungen von zeitweiser Verbindungslosigkeit, mangelnder Bandbreite und eingeschränkter Energieversorgung auf die Kommunikationsfähigkeit einer planenden Einheit zu betrachten. Ziel des Projektes AMPA ist somit zum einen die Schaffung eines agentenbasierten, plattformunabhängigen Systems zur verteilten Planung von Produktion, Transport und Lagerhaltung in einer dynamisch veränderlichen Planungsumgebung und zum anderen die Entwicklung von Werkzeugen zur Unterstützung von Entwurf und Realisierung solcher Systeme.

Das geplante Arbeitsprogramm gliedert sich in vier Abschnitte, die auf 2+2 Projektjahre verteilt sind. Im Rahmen der Modellierung von Agentsystemen werden Modelle für die genutzten Agententypen sowie die mit den durch ihre Vernetzung abzudeckenden organisatorischen Strukturen eines virtuellen Unternehmens entwickelt. Darüber hinaus soll eine geeignete komponentenbasierte Architektur eines Planungsagenten erarbeitet werden, die eine erhöhte Anpassungsfähigkeit durch den Austausch einzelner Komponenten ermöglicht. Im Anschluß an die Evaluierung der Resultate sollen verbesserte Komponenten entwickelt werden, die den Leistungsumfang eines Agenten erweitern helfen. Dazu gehören die Identifikation und Entwicklung von für die verteilte Planung mit unsicherem Wissen und mobilen Ressourcen geeigneten Planungsverfahren. Schließlich sind die in diesen Schritten entwickelten Modelle und Methoden in eine Werkzeugumgebung zur Modellierung und Realisierung von Agentensystemen für die Ablaufplanung in virtuellen Unternehmen zu implementieren. Eine Evaluierung der erzielten Resultate schließt sich als letzte Projektphase an.

Erste Ergebnisse sind im Bereich der Basismodellierung erzielt worden. Sie befaßt sich mit der Erstellung eines Referenzmodells des Planungsproblems und entspricht damit einer Domänenanalyse. Wichtige Fragestellungen sind Annahmen über die betrachteten Aufträge, Aktivitäten, Produkte, Ressourcen, Produktionspläne und Nebenbedingungen sowie Aussagen über die zu verwendenden Zeitmodelle bzw. die Abstimmung zwischen unterschiedlichen Zeitmodellen. Darüber hinaus ist zu klären, wie Informationen über die verfügbaren Kapazitäten verschiedener Ressourcen zu einem unscharfen Wert aggregiert werden können. Die Ergebnisse dieser Phase werden als Referenzmodell oder in Form einer Ontologie repräsentiert.Im Rahmen des Projekts AMPA wird auch der Einfluß von virtuellen Unternehmen auf die Planungsproblematik untersucht. Ein solches Unternehmen entsteht durch die dynamische (Re-) Konfiguration von Produktionsnetzen, die aus verteilten Produktionsstandorten und den logistischen Verknüpfungen zwischen diesen bestehen. Eng mit dem Konzept des virtuellen Unternehmens verbunden ist die Idee des Supply Chain Managements, das eher langfristig angelegte Beziehungen zwischen (Teil-)Unternehmen betrachtet. Virtuelle Unternehmen dagegen zeichnen sich insbesondere durch ihre Fähigkeit zur kurzfristigen Reorganisation aus.

Zusätzlich werden in AMPA Aspekte des Mobile Computing betrachtet. Dazu gehört einerseits die Berücksichtigung des Einflusses von mobilen Ressourcen mit veränderlichem Standort wie sie z.B. bei LKWs zu beobachten ist. Andererseits sind die Auswirkungen von zeitweiser Verbindungslosigkeit, mangelnder Bandbreite und eingeschränkter Energieversorgung auf die Kommunikationsfähigkeit einer planenden Einheit zu betrachten. Ziel des Projektes AMPA ist somit zum einen die Schaffung eines agentenbasierten, plattformunabhängigen Systems zur verteilten Planung von Produktion, Transport und Lagerhaltung in einer dynamisch veränderlichen Planungsumgebung und zum anderen die Entwicklung von Werkzeugen zur Unterstützung von Entwurf und Realisierung solcher Systeme.

Das geplante Arbeitsprogramm gliedert sich in vier Abschnitte, die auf 2+2 Projektjahre verteilt sind. Im Rahmen der Modellierung von Agentsystemen werden Modelle für die genutzten Agententypen sowie die mit den durch ihre Vernetzung abzudeckenden organisatorischen Strukturen eines virtuellen Unternehmens entwickelt. Darüber hinaus soll eine geeignete komponentenbasierte Architektur eines Planungsagenten erarbeitet werden, die eine erhöhte Anpassungsfähigkeit durch den Austausch einzelner Komponenten ermöglicht. Im Anschluß an die Evaluierung der Resultate sollen verbesserte Komponenten entwickelt werden, die den Leistungsumfang eines Agenten erweitern helfen. Dazu gehören die Identifikation und Entwicklung von für die verteilte Planung mit unsicherem Wissen und mobilen Ressourcen geeigneten Planungsverfahren. Schließlich sind die in diesen Schritten entwickelten Modelle und Methoden in eine Werkzeugumgebung zur Modellierung und Realisierung von Agentensystemen für die Ablaufplanung in virtuellen Unternehmen zu implementieren. Eine Evaluierung der erzielten Resultate schließt sich als letzte Projektphase an.

Erste Ergebnisse sind im Bereich der Basismodellierung erzielt worden. Sie befaßt sich mit der Erstellung eines Referenzmodells des Planungsproblems und entspricht damit einer Domänenanalyse. Wichtige Fragestellungen sind Annahmen über die betrachteten Aufträge, Aktivitäten, Produkte, Ressourcen, Produktionspläne und Nebenbedingungen sowie Aussagen über die zu verwendenden Zeitmodelle bzw. die Abstimmung zwischen unterschiedlichen Zeitmodellen. Darüber hinaus ist zu klären, wie Informationen über die verfügbaren Kapazitäten verschiedener Ressourcen zu einem unscharfen Wert aggregiert werden können. Die Ergebnisse dieser Phase werden als Referenzmodell oder in Form einer Ontologie repräsentiert.

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Veröffentlichungen

2003
Scheduling the Supply Chain by Teams of Agents
Jürgen Sauer, Hans-Jürgen Appelrath
In: R.H. Sprague (Hrsg.): Proc. of the 36rd Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS-36), 10 pages on CD, 2003
2000
Strukturelle Abbildung von Produktionsnetzwerken auf Multiagentensysteme
Hans-Jürgen Appelrath, Jürgen Sauer, Tammo Freese, Thorsten Teschke
In: KI - Künstliche Intelligenz, 3/00, arenDTaP Verlag, Bremen, S.64-70, 2000
Der Volltext dieser Arbeit kann hier als PDF-Dokument heruntergeladen werden.
Towards agent-based multi-site scheduling
Jürgen Sauer, Tammo Freese, Thorsten Teschke
In: Jürgen Sauer, Jana Köhler (Hrsg.): Proc. of the ECAI 2000 Workshop on the New Results in Planning, Scheduling, and Design, S.123-130, 2000
Der Volltext dieser Arbeit kann hier als PDF-Dokument heruntergeladen werden.
1999
Ein Multiagentensystem für die verteilte Ablaufplanung
Hans-Jürgen Appelrath, Tammo Freese, Jürgen Sauer, Thorsten Teschke
In: S. Kirn, M. Petsch (Hrsg.): Workshop Intelligente Softwareagenten und betriebswirtschaftliche Anwendungsszenarien, Arbeitsbericht Nr. 14, Technische Universität Ilmenau, S.195-200, 1999
Konzept eines Multiagentensystems für die verteilte Ablaufplanung
Hans-Jürgen Appelrath, Tammo Freese, Jürgen Sauer, Thorsten Teschke
In: I.J. Timm (Hrsg.): 23. Deutsche Jahrestagung für Künstliche Intelligenz (KI-99), Workshop Agententechnologie: Multiagentensysteme in der Informationslogistik, Bonn, TZI-Bericht Nr. 16, Universität Bremen, S.37-45, 1999
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