Agentenbasierter Programmassistent zur Verwaltung von NC-Informationen in Produktionssystemen mit Kommunikationsnetzwerken

In den letzten Jahren hat sich die rapide Entwicklung der Elektrotechnik ebenso wie die der Softwaretechnologie auf die numerischen Steuerungen in den heutigen CNC-Maschinen groß ausgewirkt. Diese numerischen Steuerungen sind sowohl intelligenter und flexibler als auch mit größerer Internspeicherkapazität ausgerüstet. Dies führt zu einer Änderung der Art und Weise, wie DNC-Systeme zu etablieren sind, besonders solcher, die auf bisher verfügbaren, aber ungleichartigen DNC-Systemen basieren. In einem solch heterogenen DNC-System wird Datenspeicherungsfähigkeit stärker verteilt angeordnet, d.h., sie ist nicht nur in einem zentralen DNC-Server vorhanden, sondern auch in Terminals oder Steuerungen selbst angelagert. Diese Änderung des Archivierungsmittels benötigt neue DNC-Software, die die DNC-Grundfunktionen voll realisiert. Zudem sollte sie auch den neuen spezifischen Softwareanforderungen entsprechen und erlauben, neue Funktionen, z.B. Maschinendatenerfassung, Betriebsdatenerfassung usw., als Module hinzuzufügen. Derzeit wird die Agententechnologie bzw. ein MAS (Multiagentensystem) als ein aussichtsreicher Ansatz angesehen, um die Probleme der heutigen komplexen Softwaresysteme, wie ungleichartige Systemumgebungen und verteilte Strukturen, zu lösen. Die vorliegende Arbeit stellt die Idee zum Aufbau eines heterogenen DNC-Systems und die Konzipierung zur Gestaltung der agentenbasierten DNC-Software vor. Ausgehend von dem vorgestellten Lösungskonzept wird zudem der Programmassistent als erster Modul der agentenbasierten DNC-Software präsentiert.In the network-based DNC systems and especially heterogeneous DNC systems data get more distributed due to the ability to store not only in the DNC Server but also in the CNC controller or CNC Terminal. This leads a challenge to the DNC software in the implementation of its basic functions. The agent-based DNC software with assistants (ADNC) is suggested to solve the above problem. Its tasks are to collect distributed NC information and transfer data safely as well as performing other extended functions, i.e. NC program generation, machine data collection, production data collection, control machines in system, etc. The present work presented the concept to develop the ADNC and its first prototype. This prototype was developed in a process using a framework of agent-based assistants, called AgentAP. It is applicable on distributed manufacturing data and had been implemented on the agent platform JADE. The module Program Assistant, one of these prototype modules, which is responsible for management, bidirectional transfer, and monitoring change of NC programs, is also discussed

Wissensbasierte Entwurfsbewertung der Produktgestalt mittels Multi-Agentensystemen

Beim Gestalten legen die Konstruierenden eine Vielzahl der Produkteigenschaften fest, welche Einfluss auf den gesamten Produktlebenszyklus haben. Daher verlangt ein moderner Produktentwicklungsprozess, dass ein Produkt nicht nur aufgrund seiner Funktionserfüllung optimiert wird, sondern auch vor dem Hintergrund des Design for X (DfX), welches die Berücksichtigung von Anforderungen aus dem gesamten Produktlebenszyklus beinhaltet. Die zunehmende Komplexität in der Produktentwicklung und der fehlende Wissensaustausch, beispielsweise zwischen der Entwicklung und Fertigung, führen zu unnötigen Iterationsschleifen und hohen Kosten. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine wissensbasierte Entwurfsbewertung der Produktgestalt mittels Multi-Agentensystemen vorgestellt, um den Konstruierenden ein digitales Assistenzsystem zur Überprüfung von CAD-Modellen hinsichtlich der DfX-Anforderungen zur Verfügung zu stellen. Hierzu werden, zum einen für die Repräsentation des domänenspezifischen Wissens wissensbasierte Entwicklungs- und Konstruktionssysteme untersucht und zum anderen für die Durchführung von dezentralen Schlussfolgerungsmechanismen und Verhandlungen das Multi-Agentensystem vorgestellt. Das methodische Vorgehen MaSE4D zur Entwicklung von Multi-Agentensystemen ermöglicht, ausgehend vom initialen Systemkontext, eine strukturierte Zusammensetzung der dezentral verteilten Wissensquellen, um eine ganzheitliche Bewertung in der Domäne der Produktgestaltung vorzunehmen. Durch einen generalisierten Aufbau einer Software-Architektur ist es zudem möglich ein 3D-Modell in einer CAD-Entwicklungsumgebung, mittels graphenbasierter Featureerkennung, zu analysieren und automatisiert anzupassen. Des Weiteren werden Templates für die Programmierung von Agenten zur Verfügung gestellt, welche die dezentrale Wissensverwaltung, die Kommunikation unter den Agenten sowie deren Verwaltung im Kontext der Produktgestaltung unterstützen. Die Anwendbarkeit und Validierung des methodischen Vorgehens und der Entwicklungsumgebung für das Multi-Agentensystem erfolgt durch die Bewertung von zehn unterschiedlichen Frästeilentwürfen.During the design process, the designers determine numerous product properties that have an influence on the entire product life cycle. Therefore, a modern product development process requires that a product is not only optimized based on its functional fulfillment but also regarding Design for X, which includes the consideration of requirements from the entire product life cycle. The increasing complexity in product development and the lack of knowledge exchange between development and manufacturing lead to iteration loops and higher costs. In the context of this work, a knowledge-based evaluation of embodiment design using multi-agent systems is presented to provide designers with a digital assistance system for the verification of CAD models regarding Design for X. For this purpose, knowledge-based engineering systems are investigated for the representation of domain-specific knowledge on the one hand. On the other hand, multi-agent systems are introduced for the execution of decentralized reasoning mechanisms and negotiations. The methodological approach MaSE4D for the development of multi-agent systems allows, starting from the initial system context, a structured composition of the decentralized distributed knowledge sources to perform a holistic evaluation in the domain of product design. A generalized software architecture allows analyzing and automatically adapting a 3D model in a CAD development environment using graph-based feature recognition. Furthermore, templates for programming agents are provided, which support decentralized knowledge management, communication among agents, as well as their management in the context of product design. The applicability and validation of the multi-agent system's methodological approach and development environment is performed by evaluating ten different milling designs

Forschungs- und Arbeitsgebiete des Instituts für Telematik

Dieser Interne Bericht gibt einen Ueberblick ueber aktuelle Forschungsarbeiten des Instituts fuer Telematik der Universitaet Karlsruhe in den Bereichen Hochleistungskommunikation, verteilte Systeme, Cooperation&Management und Telekooperation. Er ist in zwei Teile gegliedert. Der erste beschreibt die persoenlichen Interessensgebiete der wissenschaftlichen Mitarbeiter. Danach folgt eine Darstellung der Kooperationsprojekte des Instituts. Im Anhang finden sich die referenzierten Literaturstellen sowie aktuelle Eigenveroeffentlichungen der Mitarbeiter des Instituts. Der Bericht entstand im Rahmen der Klausurtagung des Instituts in Rothenburg ob der Tauber im Oktober 1996

Konzept einer agentenbasierten Transportsteuerung für komplexe, dynamische und multimodale Logistiknetzwerke

Transports within industrial logistics networks are planned strategically. Due to the existence of uncertainties an operational control of transports is necessary. Thereby, dispatchers are today not supported adequately. A control approach for dynamic, complex and multimodal transports is developed, which intends to support or automate the operational control. The approach has a decentral and heterarchical organization, in which the goods and means of transports are modeled as agents

Konzeption, Implementierung und betriebswirtschaftliche Analyse eines prototypischen Systems autonomer, dezentral organisierter Software-Agenten zur Durchführung zweiseitiger kombinatorischer Auktionen von multimodalen Transportdienstleistungen am Beispiel des kombinierten Verkehrs

Im Rahmen der Bemühungen der Europäischen Union (EU), den Güterverkehr aus verkehrs- und umweltpolitischen Gründen von der Straße auf die Schiene zu verlagern, werden Infrastrukturprojekte wie das "Projekt CODE24" gefördert. Im Rahmen dieses Projektes war unter anderem die Schaffung einer Online-Frachtenbörse zum elektronischen Handel von güterspezifischen Transportdienstleistungen vorgesehen. Das Teilprojekt "Entwicklung einer Online-Güterbörse für Transportleistungen im Schienengüterverkehr" konnte Fortschritte u.a. bei der prototypischen Implementierung eines internetbasierten Softwaresystems vorweisen. Jedoch wurden im Laufe der Realisierung dieser Plattform strukturelle Nachteile der Etablierung einer Online-Frachtenbörse für Transportleistungen im Schienengüterverkehr deutlich. Einige dieser Nachteile sind direkt dem Verkehrsträger Schiene und den tradierten, teils hegemonialen Strukturen der Schienengüterverkehrsbranche zuzurechnen, wie bspw. die ausgeprägten Informationsasymmetrien zwischen Anbietern und Nachfragern von Transportdienstleistungen sowie die Notwendigkeit des Vor- und Nachlaufs auf der Straße. Die Anforderungen an eine Online-Frachtenbörse für den Schienengüterverkehr orientieren sich stark an den Anforderungen des Verkehrsträgers Schiene und der mit ihm verbundenen Branchenstrukturen. Zusätzlich beinhalten sie auch regelmäßig die Forderung nach einer Berücksichtigung des Vor- und Nachlaufs der schienengebundenen Transporte über andere Verkehrsträger (am häufigsten per Lkw). Hierdurch wird offenkundig, dass eine Erfolg versprechende Online-Frachtenbörse für den Schienengüterverkehr eine multimodale Frachtenbörse sein müsste, welche in der Lage ist, mehrere Verkehrsträgerarten bei der Durchführung kombinierter Verkehre zu berücksichtigen. Dies legt den Schluss nahe, dass ein Konzept für eine über schienengebundene Transporte hinausgehende Online-Frachtenbörse betriebswirtschaftlich wünschenswert ist. Die Forschungsmotivation dieser Forschungsarbeit besteht darin – ausgehend von der bereits im EU-Projekt CODE24 erfolgten Forschung im Bereich "Online-Frachtenbörse für Transportleistungen im Schienengüterverkehr"' und unter Berücksichtigung der bereits gewonnenen Erkenntnisse – einen virtuellen Marktplatz zu konzipieren, welcher den Handel multimodaler Gütertransporte ermöglicht, während er möglichst viele der beschriebenen Nachteile aufhebt und die Einstiegshürden für potentielle Marktplatzteilnehmer so weit wie konzeptionell möglich senkt. Die Zielsetzung dieser Forschungsarbeit ist die prototypische Implementierung dieses Marktplatzes in Form eines internetbasierten Softwaresystems. Es wird eruiert, wie sich die erstellten Konzepte in die Praxis übersetzen lassen und welche Probleme und Weiterentwicklungspotentiale bei ihrer Implementierung identifiziert werden können. Der im Rahmen dieser Forschungsarbeit implementierte Softwareprototyp demonstriert die technische Machbarkeit des konzipierten Marktplatzes