Modellgestützter Entwurf von Feldgeräteapplikationen

Die Entwicklung von Feldgeräten ist ein äußerst komplexer Vorgang, welcher auf vielen Vorrausetzungen aufsetzt, diverse Anforderungen und Randbedingungen mitbringt und bisher wenig beachtet und veröffentlicht wurde. Angesichts der fortschreitenden Digitalisierung drängen immer mehr Anbieter auf den Automatisierungsmarkt. So sind aktuell zunehmend Technologien und Ansätze aus dem Umfeld des Internet of Things im Automatisierungsbereich zu finden. Diese Ansätze reichen von Sensoren ohne die in der Industrie üblichen Beschreibungen bis hin zu Marktplätzen, auf denen Integratoren und Anwender Softwareteile für Anlagen kaufen können. Für die neuen Anbieter, die häufig nicht aus dem klassischen Automatisierungsgeschäft kommen, sind die bisher bestehenden Modelle, Funktionalitäten, Profile und Beschreibungsmittel nicht immer leicht zu verwenden. So entstehen disruptive Lösungen auf Basis neu definierter Spezifikationen und Modelle. Trotz dieser Disruptivität sollte es das Ziel sein, die bewährten Automatisierungsfunktionen nicht neu zu erfinden, sondern diese effektiv und effizient in Abhängigkeit der Anforderungen auf unterschiedlichen Plattformen zu verwenden. Dies schließt ihre flexible Verteilung auf heterogene vernetzte Ressourcen explizit ein. Dabei können die Plattformen sowohl klassische Feldgeräte und Steuerungen sein, als auch normale Desktop-PCs und IoT-Knoten. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Werkzeugkette für den modellbasierten Entwurf von Feldgeräteapplikationen auf Basis von Profilen und damit für den erweiterten Entwurf von verteilten Anlagenapplikationen zu entwickeln. Dabei müssen die verschiedenen Beschreibungsmöglichkeiten evaluiert werden, um diese mit detaillierten Parameter- und Prozessdatenbeschreibungen zu erweitern. Außerdem sollen modulare Konzepte genutzt und Vorbereitungen für die Verwendung von Semantik im Entwurfsprozess getroffen werden. In Bezug auf den Geräteengineeringprozess soll der Anteil des automatisierten Geräteengineerings erweitert werden. Dies soll zu einer Flexibilisierung der Geräteentwicklung führen, in der die Verschaltung der funktionalen Elemente beim Endkunden erfolgt. Auch das Deployment von eigenen funktionalen Elementen auf die Geräte der Hersteller soll durch den Endkunden möglich werden. Dabei wird auch eine automatisierte Erstellung von Gerätebeschreibungen benötigt. Alle diese Erweiterungen ermöglichen dann den letzten großen Schritt zu einer verteilten Applikation über heterogene Infrastrukturen. Dabei sind die funktionalen Elemente nicht nur durch die Gerätehersteller verteilbar, sondern diese können auch auf verschiedenen Plattformen unterschiedlicher Gerätehersteller verwendet werden. Damit einher geht die für aktuelle Entwicklungen wie Industrie 4.0 benötigte geräteunabhängige Definition von Funktionalität. Alle im Engineering entstandenen Informationen können dabei auf den unterschiedlichen Ebenen der Automatisierungspyramide und während des Lebenszyklus weiterverwendet werden. Eine Integration diverser Gerätefamilien außerhalb der Automatisierungstechnik wie z. B. IoT-Geräte und IT-Geräte ist damit vorstellbar. Nach einer Analyse der relevanten Techniken, Technologien, Konzepte, Methoden und Spezifikationen wurde eine Werkzeugkette für den modellgestützten Entwurf von Feldgeräten entwickelt und die benötigten Werkzeugteile und Erweiterungen an bestehenden Beschreibungen diskutiert. Dies Konzept wurde dann auf den verteilten Entwurf auf heterogener Hardware und heterogenen Plattformen erweitert, bevor beide Konzepte prototypisch umgesetzt und evaluiert wurden. Die Evaluation erfolgt an einem zweigeteilten Szenario aus der Sicht eines Geräteherstellers und eines Integrators. Die entwickelte Lösung integriert Ansätze aus dem Kontext von Industrie 4.0 und IoT. Sie trägt zu einer vereinfachten und effizienteren Automatisierung des Engineerings bei. Dabei können Profile als Baukasten für die Funktionalität der Feldgeräte und Anlagenapplikationen verwendet werden. Bestehende Beschränkungen im Engineering werden somit abgeschwächt, so dass eine Verteilung der Funktionalität auf heterogene Hardware und heterogene Plattformen möglich wird und damit zur Flexibilisierung der Automatisierungssysteme beiträgt.The development of field devices is a very complex procedure. Many preconditions need to be met. Various requirements and constrains need to be addressed. Beside this, there are only a few publications on this topic. Due to the ongoing digitalization, more and more solution providers are entering the market of the industrial automation. Technologies and approaches from the context of the Internet of Things are being used more and more in the automation domain. These approaches range from sensors without the typical descriptions from industry up to marketplaces where integrators and users can buy software components for plants. For new suppliers, who often do not come from the classical automation business, the already existing models, functionalities, profiles, and descriptions are not always easy to use. This results in disruptive solutions based on newly defined specifications and models. Despite this disruptiveness, the aim should be to prevent reinventing the proven automation functions, and to use them effectively, and efficiently on different platforms depending on the requirements. This explicitly includes the flexible distribution of the automation functions to heterogeneous networked resources. The platforms can be classical field devices and controllers, as well as normal desktop PCs and IoT nodes. The aim of this thesis is to develop a toolchain for the model-based design of field device applications based on profiles, and thus also suitable for the extended design of distributed plant applications. Therefore, different description methods are evaluated in order to enrich them with detailed descriptions of parameters and process data. Furthermore, c oncepts of modularity will also be used and preparations will be made for the use of semantics in the design process. With regard to the device engineering process, the share of automated device engineering will be increased. This leads to a flexibilisation of the device development, allowing the customer to perform the networking of the functional elements by himself. The customer should also be able to deploy his own functional elements to the manufacturers' devices. This requires an automated creation of device descriptions. Finally, all these extensions will enable a major step towards using a distributed application over heterogeneous infrastructures. Thus, the functional elements can not only be distributed by equipment manufacturers, but also be distributed on different platforms of different equipment manufacturers. This is accompanied by the device-independent definition of functionality required for current developments such as Industry 4.0. All information created during engineering can be used at different levels of the automation pyramid and throughout the life cycle. An integration of various device families from outside of Automation Technology, such as IoT devices and IT devices, is thus conceivable. After an analysis of the relevant techniques, technologies, concepts, methods, and specifications a toolchain for the model-based design of field devices was developed and the required tool parts, and extensions to existing descriptions were discussed. This concept was then extended to the distributed design on heterogeneous hardware and heterogeneous platforms. Finally, both concepts were prototypically implemented and evaluated. The evaluation is based on a two-part scenario from both the perspective of a device manufacturer, and the one of an integrator. The developed solution integrates approaches from the context of Industry 4.0 and IoT. It contributes to a simplified, and more efficient automation of engineering. Within this context, profiles can be used as building blocks for the functionality of field devices, and plant applications. Existing limitations in engineering are thus reduced, so that a distribution of functionality across heterogeneous hardware and heterogeneous platforms becomes possible and contributing to the flexibility of automation systems

Modelos y plataforma IEC 61499 adaptados al control distribuido de máquinas herramienta en sistemas de fabricación ágil

Los sistemas de fabricación han ido evolucionando para adaptarse a las cada vez más cambiantes demandas del mercado, pasando de los sistemas de fabricación en masa a los sistemas flexibles y, finalmente, a los sistemas ágiles. Estos últimos están soportados por sistemas reconfigurables, capaces de ser modificados sin parar su funcionamiento, así como por tecnologías de la información y la comunicación, por lo que pueden adaptarse muy rápidamente a cambios en la producción. Para denominar estos nuevos sistemas han surgido también términos como e-manufacturing, cloud-manufacturing, industrie 4.0. El estándar actual de referencia para el desarrollo de software de control en los sistemas de fabricación es IEC 61131, del que algunos trabajos han indicado su poca adecuación frente a los requisitos de los nuevos sistemas. Por este motivo ha surgido el más complejo IEC 61499, que define arquitecturas y modelos para un software de control distribuido y reconfigurable. La industria demanda a este estándar la capacidad para desarrollar software de control: predecible, escalable, mantenible y extensible. A este respecto, aunque ha sido objeto de múltiples trabajos por parte de la comunidad académica, a día de hoy IEC 61499 no ha adquirido esa capacidad, por lo que no es aceptado todavía por la industria. El objeto de la presente tesis es aportar propuestas que contribuyan a que el estándar alcance dicha capacidad. Con este fin, se propone el uso de metodologías y modelos de componentes software adaptados al dominio de aplicación, en particular, al control de máquinas herramienta en sistemas de fabricación ágil. Este dominio ha sido elegido por su complejidad, frente a los sencillos tipos de aplicación y casos de uso considerados en anteriores propuestas relacionadas con IEC 61499. Para establecer dichas metodologías y modelos adaptados se estudia en primer lugar el dominio indicado, determinando los principios de diseño de su software de control. Estos principios sirven de base para efectuar una revisión del estado actual del estándar. Seguidamente, se propone y modela el control distribuido de una máquina herramienta genérica, a partir del cual se establecen los modelos de bloque función y de ejecución IEC 61499 adaptados a ese dominio. Dichos modelos facilitan el establecimiento de una metodología de diseño, a la vez que permiten una implementación del estándar determinista, eficiente, escalable y que cumple restricciones de tiempo real. A la hora de verificar experimentalmente la metodología y los modelos adaptados es necesaria una plataforma de ejecución. Debido a que las plataformas IEC 61499 existentes no soportan dichos modelos se ha especificado, diseñado e implementado la plataforma COSME. A diferencia de anteriores plataformas, ésta incorpora características que hacen posible su empleo en entornos industriales. En este sentido, la plataforma COSME ha sido desarrollada dentro de un proyecto de investigación, transferencia y colaboración tecnológica entre la universidad y un grupo industrial fabricante de máquinas herramienta. Dicho proyecto ha permitido que esta plataforma, la metodología y los modelos adaptados hayan sido validados en casos de uso reales

Design, modelling, simulation and integration of cyber physical systems: Methods and applications

The main drivers for the development and evolution of Cyber Physical Systems (CPS) are the reduction of development costs and time along with the enhancement of the designed products. The aim of this survey paper is to provide an overview of different types of system and the associated transition process from mechatronics to CPS and cloud-based (IoT) systems. It will further consider the requirement that methodologies for CPS-design should be part of a multi-disciplinary development process within which designers should focus not only on the separate physical and computational components, but also on their integration and interaction. Challenges related to CPS-design are therefore considered in the paper from the perspectives of the physical processes, computation and integration respectively. Illustrative case studies are selected from different system levels starting with the description of the overlaying concept of Cyber Physical Production Systems (CPPSs). The analysis and evaluation of the specific properties of a sub-system using a condition monitoring system, important for the maintenance purposes, is then given for a wind turbine

Modularity and Architecture of PLC-based Software for Automated Production Systems: An analysis in industrial companies

Adaptive and flexible production systems require modular and reusable software especially considering their long term life cycle of up to 50 years. SWMAT4aPS, an approach to measure Software Maturity for automated Production Systems is introduced. The approach identifies weaknesses and strengths of various companie's solutions for modularity of software in the design of automated Production Systems (aPS). At first, a self assessed questionnaire is used to evaluate a large number of companies concerning their software maturity. Secondly, we analyze PLC code, architectural levels, workflows and abilities to configure code automatically out of engineering information in four selected companies. In this paper, the questionnaire results from 16 German world leading companies in machine and plant manufacturing and four case studies validating the results from the detailed analyses are introduced to prove the applicability of the approach and give a survey of the state of the art in industry

Anpassen verteilter eingebetteter Anwendungen im laufenden Betrieb

The availability of third-party apps is among the key success factors for software ecosystems: The users benefit from more features and innovation speed, while third-party solution vendors can leverage the platform to create successful offerings. However, this requires a certain decoupling of engineering activities of the different parties not achieved for distributed control systems, yet. While late and dynamic integration of third-party components would be required, resulting control systems must provide high reliability regarding real-time requirements, which leads to integration complexity. Closing this gap would particularly contribute to the vision of software-defined manufacturing, where an ecosystem of modern IT-based control system components could lead to faster innovations due to their higher abstraction and availability of various frameworks. Therefore, this thesis addresses the research question: How we can use modern IT technologies and enable independent evolution and easy third-party integration of software components in distributed control systems, where deterministic end-to-end reactivity is required, and especially, how can we apply distributed changes to such systems consistently and reactively during operation? This thesis describes the challenges and related approaches in detail and points out that existing approaches do not fully address our research question. To tackle this gap, a formal specification of a runtime platform concept is presented in conjunction with a model-based engineering approach. The engineering approach decouples the engineering steps of component definition, integration, and deployment. The runtime platform supports this approach by isolating the components, while still offering predictable end-to-end real-time behavior. Independent evolution of software components is supported through a concept for synchronous reconfiguration during full operation, i.e., dynamic orchestration of components. Time-critical state transfer is supported, too, and can lead to bounded quality degradation, at most. The reconfiguration planning is supported by analysis concepts, including simulation of a formally specified system and reconfiguration, and analyzing potential quality degradation with the evolving dataflow graph (EDFG) method. A platform-specific realization of the concepts, the real-time container architecture, is described as a reference implementation. The model and the prototype are evaluated regarding their feasibility and applicability of the concepts by two case studies. The first case study is a minimalistic distributed control system used in different setups with different component variants and reconfiguration plans to compare the model and the prototype and to gather runtime statistics. The second case study is a smart factory showcase system with more challenging application components and interface technologies. The conclusion is that the concepts are feasible and applicable, even though the concepts and the prototype still need to be worked on in future -- for example, to reach shorter cycle times.Eine große Auswahl von Drittanbieter-Lösungen ist einer der Schlüsselfaktoren für Software Ecosystems: Nutzer profitieren vom breiten Angebot und schnellen Innovationen, während Drittanbieter über die Plattform erfolgreiche Lösungen anbieten können. Das jedoch setzt eine gewisse Entkopplung von Entwicklungsschritten der Beteiligten voraus, welche für verteilte Steuerungssysteme noch nicht erreicht wurde. Während Drittanbieter-Komponenten möglichst spät -- sogar Laufzeit -- integriert werden müssten, müssen Steuerungssysteme jedoch eine hohe Zuverlässigkeit gegenüber Echtzeitanforderungen aufweisen, was zu Integrationskomplexität führt. Dies zu lösen würde insbesondere zur Vision von Software-definierter Produktion beitragen, da ein Ecosystem für moderne IT-basierte Steuerungskomponenten wegen deren höherem Abstraktionsgrad und der Vielzahl verfügbarer Frameworks zu schnellerer Innovation führen würde. Daher behandelt diese Dissertation folgende Forschungsfrage: Wie können wir moderne IT-Technologien verwenden und unabhängige Entwicklung und einfache Integration von Software-Komponenten in verteilten Steuerungssystemen ermöglichen, wo Ende-zu-Ende-Echtzeitverhalten gefordert ist, und wie können wir insbesondere verteilte Änderungen an solchen Systemen konsistent und im Vollbetrieb vornehmen? Diese Dissertation beschreibt Herausforderungen und verwandte Ansätze im Detail und zeigt auf, dass existierende Ansätze diese Frage nicht vollständig behandeln. Um diese Lücke zu schließen, beschreiben wir eine formale Spezifikation einer Laufzeit-Plattform und einen zugehörigen Modell-basierten Engineering-Ansatz. Dieser Ansatz entkoppelt die Design-Schritte der Entwicklung, Integration und des Deployments von Komponenten. Die Laufzeit-Plattform unterstützt den Ansatz durch Isolation von Komponenten und zugleich Zeit-deterministischem Ende-zu-Ende-Verhalten. Unabhängige Entwicklung und Integration werden durch Konzepte für synchrone Rekonfiguration im Vollbetrieb unterstützt, also durch dynamische Orchestrierung. Dies beinhaltet auch Zeit-kritische Zustands-Transfers mit höchstens begrenzter Qualitätsminderung, wenn überhaupt. Rekonfigurationsplanung wird durch Analysekonzepte unterstützt, einschließlich der Simulation formal spezifizierter Systeme und Rekonfigurationen und der Analyse der etwaigen Qualitätsminderung mit dem Evolving Dataflow Graph (EDFG). Die Real-Time Container Architecture wird als Referenzimplementierung und Evaluationsplattform beschrieben. Zwei Fallstudien untersuchen Machbarkeit und Nützlichkeit der Konzepte. Die erste verwendet verschiedene Varianten und Rekonfigurationen eines minimalistischen verteilten Steuerungssystems, um Modell und Prototyp zu vergleichen sowie Laufzeitstatistiken zu erheben. Die zweite Fallstudie ist ein Smart-Factory-Demonstrator, welcher herausforderndere Applikationskomponenten und Schnittstellentechnologien verwendet. Die Konzepte sind den Studien nach machbar und nützlich, auch wenn sowohl die Konzepte als auch der Prototyp noch weitere Arbeit benötigen -- zum Beispiel, um kürzere Zyklen zu erreichen

An Approach to Automatically Distribute and Access Knowledge within Networked Embedded Systems in Factory Automation

This thesis presents a novel approach for automatically distribute and access knowledge within factory automation systems built by networked embedded systems. Developments on information, communication and computational technologies are making possible the distribution of tasks within different control resources, resources which are networked and working towards a common objective optimizing desired parameters. A fundamental task for introducing autonomy to these systems, is the option for represent knowledge, distributed within the automation network and to ensure its access by providing access mechanisms. This research work focuses on the processes for automatically distribute and access the knowledge.Recently, the industrial world has embraced service-oriented as architectural (SOA) patterns for relaxing the software integration costs of factory automation systems. This pattern defines a services provider offering a particular functionality, and service requesters which are entities looking for getting their needs satisfied. Currently, there are a few technologies allowing to implement a SOA solution, among those, Web Technologies are gaining special attention for their solid presence in other application fields. Providers and services using Web technologies for expressing their needs and skills are called Web Services. One of the main advantage of services is the no need for the service requester to know how the service provider is accomplishing the functionality or where the execution of the service is taking place. This benefit is recently stressed by the irruption of Cloud Computing, allowing the execution of certain process by the cloud resources.The caption of human knowledge and the representation of that knowledge in a machine interpretable manner has been an interesting research topic for the last decades. A well stablished mechanism for the representation of knowledge is the utilization of Ontologies. This mechanism allows machines to access that knowledge and use reasoning engines in order to create reasoning machines. The presence of a knowledge base allows as clearly the better identification of the web services, which is achievable by adding semantic notations to the service descriptors. The resulting services are called semantic web services.With the latest advances on computational resources, system can be built by a large number of constrained devices, yet easily connected, building a network of computational nodes, nodes that will be dedicated to execute control and communication tasks for the systems. These tasks are commanded by high level commanding systems, such as Manufacturing Execution Systems (MES) and Enterprise Resource Planning (ERP) modules. The aforementioned technologies allow a vertical approach for communicating commanding options from MES and ERP directly to the control nodes. This scenario allows to break down monolithic MES systems into small distributed functionalities, if these functionalities use Web standards for interacting and a knowledge base as main input for information, then we are arriving to the concept of Open KnowledgeDriven MES Systems (OKD-MES).The automatic distribution of the knowledge base in an OKD-MES mechanism and the accomplishment of the reasoning process in a distributed manner are the main objectives for this research. Thus, this research work describes the decentralization and management of knowledge descriptions which are currently handled by the Representation Layer (RPL) of the OKD-MES framework. This is achieved within the encapsulation of ontology modules which may be integrated by a distributed reasoning process on incoming requests. Furthermore, this dissertation presents the concept, principles and architecture for implementing Private Local Automation Clouds (PLACs), built by CPS.The thesis is an article thesis and is composed by 9 original and referred articles and supported by 7 other articles presented by the author

ICSEA 2021: the sixteenth international conference on software engineering advances

The Sixteenth International Conference on Software Engineering Advances (ICSEA 2021), held on October 3 - 7, 2021 in Barcelona, Spain, continued a series of events covering a broad spectrum of software-related topics. The conference covered fundamentals on designing, implementing, testing, validating and maintaining various kinds of software. The tracks treated the topics from theory to practice, in terms of methodologies, design, implementation, testing, use cases, tools, and lessons learnt. The conference topics covered classical and advanced methodologies, open source, agile software, as well as software deployment and software economics and education. The conference had the following tracks: Advances in fundamentals for software development Advanced mechanisms for software development Advanced design tools for developing software Software engineering for service computing (SOA and Cloud) Advanced facilities for accessing software Software performance Software security, privacy, safeness Advances in software testing Specialized software advanced applications Web Accessibility Open source software Agile and Lean approaches in software engineering Software deployment and maintenance Software engineering techniques, metrics, and formalisms Software economics, adoption, and education Business technology Improving productivity in research on software engineering Trends and achievements Similar to the previous edition, this event continued to be very competitive in its selection process and very well perceived by the international software engineering community. As such, it is attracting excellent contributions and active participation from all over the world. We were very pleased to receive a large amount of top quality contributions. We take here the opportunity to warmly thank all the members of the ICSEA 2021 technical program committee as well as the numerous reviewers. The creation of such a broad and high quality conference program would not have been possible without their involvement. We also kindly thank all the authors that dedicated much of their time and efforts to contribute to the ICSEA 2021. We truly believe that thanks to all these efforts, the final conference program consists of top quality contributions. This event could also not have been a reality without the support of many individuals, organizations and sponsors. We also gratefully thank the members of the ICSEA 2021 organizing committee for their help in handling the logistics and for their work that is making this professional meeting a success. We hope the ICSEA 2021 was a successful international forum for the exchange of ideas and results between academia and industry and to promote further progress in software engineering research

A survey on factors that impact industrial agent acceptance

Although the agent technology has been with us some decades now, its acceptance in industry is still limited. As such, we conducted a survey and investigated the main factors that impact it. Thus, key industrial agent aspects are investigated-i.e., design, technology, intelligence/algorithms, standardization, hardware, challenges, applications, and cost. The results are analyzed and discussed, confirming that a decision on agent utilization in productive industrial systems is a complex undertaking, and there are still many issues to be resolved in order to lead to a wider acceptance of industrial agents.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Distributed Planning for Self-Organizing Production Systems

Für automatisierte Produktionsanlagen gibt es einen fundamentalen Tradeoff zwischen Effizienz und Flexibilität. In den meisten Fällen sind die Abläufe nicht nur durch den physischen Aufbau der Produktionsanlage, sondern auch durch die spezielle zugeschnittene Programmierung der Anlagensteuerung fest vorgegeben. Änderungen müssen aufwändig in einer Vielzahl von Systemen nachgezogen werden. Das macht die Herstellung kleiner Stückzahlen unrentabel. In dieser Dissertation wird ein Ansatz entwickelt, um eine automatische Anpassung des Verhaltens von Produktionsanlagen an wechselnde Aufträge und Rahmenbedingungen zu erreichen. Dabei kommt das Prinzip der Selbstorganisation durch verteilte Planung zum Einsatz. Die aufeinander aufbauenden Ergebnisse der Dissertation sind wie folgt: 1. Es wird ein Modell von Produktionsanlagen entwickelt, dass nahtlos von der detaillierten Betrachtung physikalischer Produktionsprozesse bis hin zu Lieferbeziehungen zwischen Unternehmen skaliert. Im Vergleich zu existierenden Modellen von Produktionsanlagen werden weniger limitierende Annahmen gestellt. In diesem Sinne ist der Modellierungsansatz ein Kandidat für eine häufig geforderte "Theorie der Produktion". 2. Für die so modellierten Szenarien wird ein Algorithmus zur Optimierung der nebenläufigen Abläufe entwickelt. Der Algorithmus verbindet Techniken für die kombinatorische und die kontinuierliche Optimierung: Je nach Detailgrad und Ausgestaltung des modellierten Szenarios kann der identische Algorithmus kombinatorische Fertigungsfeinplanung (Scheduling) vornehmen, weltweite Lieferbeziehungen unter Einbezug von Unsicherheiten und Risiko optimieren und physikalische Prozesse prädiktiv regeln. Dafür werden Techniken der Monte-Carlo Baumsuche (die auch bei Deepminds Alpha Go zum Einsatz kommen) weiterentwickelt. Durch Ausnutzung zusätzlicher Struktur in den Modellen skaliert der Ansatz auch auf große Szenarien. 3. Der Planungsalgorithmus wird auf die verteilte Optimierung durch unabhängige Agenten übertragen. Dafür wird die sogenannte "Nutzen-Propagation" als Koordinations-Mechanismus entwickelt. Diese ist von der Belief-Propagation zur Inferenz in Probabilistischen Graphischen Modellen inspiriert. Jeder teilnehmende Agent hat einen lokalen Handlungsraum, in dem er den Systemzustand beobachten und handelnd eingreifen kann. Die Agenten sind an der Maximierung der Gesamtwohlfahrt über alle Agenten hinweg interessiert. Die dafür notwendige Kooperation entsteht über den Austausch von Nachrichten zwischen benachbarten Agenten. Die Nachrichten beschreiben den erwarteten Nutzen für ein angenommenes Verhalten im Handlungsraum beider Agenten. 4. Es wird eine Beschreibung der wiederverwendbaren Fähigkeiten von Maschinen und Anlagen auf Basis formaler Beschreibungslogiken entwickelt. Ausgehend von den beschriebenen Fähigkeiten, sowie der vorliegenden Aufträge mit ihren notwendigen Produktionsschritten, werden ausführbare Aktionen abgeleitet. Die ausführbaren Aktionen, mit wohldefinierten Vorbedingungen und Effekten, kapseln benötigte Parametrierungen, programmierte Abläufe und die Synchronisation von Maschinen zur Laufzeit. Die Ergebnisse zusammenfassend werden Grundlagen für flexible automatisierte Produktionssysteme geschaffen -- in einer Werkshalle, aber auch über Standorte und Organisationen verteilt -- welche die ihnen innewohnenden Freiheitsgrade durch Planung zur Laufzeit und agentenbasierte Koordination gezielt einsetzen können. Der Bezug zur Praxis wird durch Anwendungsbeispiele hergestellt. Die Machbarkeit des Ansatzes wurde mit realen Maschinen im Rahmen des EU-Projekts SkillPro und in einer Simulationsumgebung mit weiteren Szenarien demonstriert