Zusammenfassung
Im folgenden sollen Multiagentensysteme als methodisches Konzept1) zur Unterstützung der Produktionsplanung und -steuerung bei Werkstattfertigung auf der Grundlage der opportunistischen Koordinierung herangezogen werden, wobei nicht idealisierte Produktionsabläufe, sondern vielmehr Abläufe, in denen unerwartete Ereignisse auftreten, zugrunde liegen. Ihren Ursprung haben Multiagentensysteme in einem Forschungsgebiet der Informatik, das als Künstliche-Intelligenz-Forschung bezeichnet wird. Aufbauend auf der Idee, Problemlösungsaufgaben auf parallel ausgeführte, miteinander kommunizierende Computerprozesse zu verteilen, begann sich Mitte der 70er Jahre der Forschungszweig der Verteilten-KünstlichenIntelligenz-Forschung herauszubildee.2) Der Einteilung dieses Forschungszweiges in
-
parallele Künstliche Intelligenz
-
verteiltes Problemlösen und
-
Multiagentensysteme
wie dies häufig in Anlehnung an Bond und Gasser3) vorgenommen wird, kann aus Gründen der Systematik jedoch nicht gefolgt werden4).
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Preview
Unable to display preview. Download preview PDF.
Literatur
Vgl. Zelewski (1993).
Vgl. Bond/Gasser (1988, S. 4 f.); Ferber (1999, S. 24 ff.); Huhns/Singh (1998, S. 4). Die Verteilte Künstliche Intelligenz (VKI) hat dabei die Entwicklung und Analyse von intelligenten Gemeinschaften von interagierenden, koordinierten wissensbasierten Prozessen zum Ziel. Vgl. v. Martial (1992a, S. 6); ferner Kim (1993, S. 210 f.); Müller (1993, S. 9 f.). Burkhard (1993, S. 161) betont in diesem Zusammenhang, daß die VKI ein eher diffuses Bild bietet. Zu einer Unterscheidung von Methoden und Anwendungen der Künstlichen Intelligenz vgl. Kurbel (1992, S. 5 ff.); zu einer Beschreibung der Problemlösungsmethoden vgl. Enzinger/Puppe/Strube (1994, S. 77 ff.).
Vgl. Bond/Gasser (1988, S. 3).yin
Vgl. auch v. Bechtolsheim (1993, S. 39 ff.); Henseler (1995, o.S.); Will (1995, S. 117 f.). Da aus semantischer Sicht „verteiltes Problemlösen“ auf eine spezifische Vorgehensweise bei der Lösung von Problemen, „parallele Künstliche Intelligenz” auf eine Koexistenz mehrerer Intelligenzträger und „Multiagentensysteme“ auf eine aus bestimmten Elementen bestehende Struktur hindeutet, werden unterschiedliche logische Ebenen angesprochen. Die Forderung nach Eindeutigkeit kann mit dieser Begriffswahl somit nicht erfüllt werden. Zu den Grundanforderungen an eine Typenbilung vgl. z.B. Corsten (2000, S. 31).
Hierbei kann zwischen Software-und Hardwareagenten unterschieden werden. Vgl. v. Bechtolsheim (1993, S. 41); Müller (1999, S. 216 ff.). Zu Softwareagenten vgl. z.B. Etzioni/Weld (1995, S. 44 ff.); Genesereth/Ketchpel (1994, S. 50 ff.); Kim (1996, S. 18 ff.); Nwana (1996, S. 205 ff.); zu Hardwareagenten vgl. z.B. Ertel (1993, S. 13 ff.).
Vgl. z.B. Hahndel (1996, S. 1 f.).
Vgl. Denzinger (1995, S. 81); Jennings/Wooldridge (1998, S. 5 ff.).
Vgl. Clasen (1997, S. 63 f.); Ertel (1993, S. 30 ff. und S. 119 ff.); Zelewski (1995a, S. 132). In diesem Zusammenhang wird auch von der Akzelerationstheorie gesprochen (vgl. Zelewski (1993, S. 8)), mit der zum Ausdruck gebracht werden soll, daß verteilte Problemlösungskonzepte die Möglichkeit bieten, den Konflikt zwischen Problemgüte und -lösungsgeschwindigkeit zu überwinden. Vgl. hierzu auch die Abgrenzung zur Prozeßparallelisierung bei Zelewski (1993, S. 10 f.).
Vgl. v. Martial (1992a, S. 6 f.). Daß es sich hierbei, wie Will (1995, S. 118) betont, auch um innovative Problemlösungen handeln kann, stellt jedoch keinen weiteren Aspekt dar, sondern resultiert aus einer anderen Betrachtungsebene, die den Novitätsgrad der Lösung einbezieht.
Vgl. Albayrak (1992a, S. 67 ff.); Albayrak/Bussmann (1993, S. 56 ff.); v. Bechtolsheim (1993, S. 30 f. und S. 51 f.); Clasen (1997, S. 68 ff. und S. 77 f.); Davis/Smith (1983, S. 63 ff.); Fujita/Lesser (1996, S. 87 ff.); Gasser (1992, S. 11 f.); Jennings (1994, S. 4); Kassel (1998, S. 31); Kirn (1996, S. 22); Smith/Davis (1981, S. 63).
) Bezüglich der Intelligenz eines Agenten besteht in der VKI-Forschung keine Einigkeit. So wird z B anhand der implementierten Intelligenz in primitive, technische, technisch-intelligente, kognitive und soziale Agenten unterschieden. Vgl. Ferber (1999, S. 16 ff.); Fischer (1993, S. 31 f.); Müller (1994, S. 163); Sundermeyer (1993, S. 28); ferner Burkhard (1993, S. 157 f.); Ferber/Drogoul (1992, S. 53); v. Martial (1992a, S. 6); Wooldridge (1999, S. 32 ff.).
Zur Verknüpfung menschlicher und maschineller Agenten in einem Multiagentensystem vgl. z.B. Ahrens (1998, S. 92 f.); Bastos/de Oliveira/de Oliveira (1998, S. 68); Caldas/ Coelho (1994, S. 150 ff.); Ekenberg (1996, S. 64).
Vgl. Nareyek (1995, o.S.). v. Martial (1992a, S. 6) betont, daß Agenten letztlich die kleinsten selbständig arbeitenden (Rechen-)Einheiten darstellen und nebenläufig arbeitende Objekte sind. Vgl. ferner Fischer/Windisch (1992, S. 22).
Vgl. Hahndel (1996, S. 1); Henseler (1995, o.S.); Kirn (1996, S. 18); Nareyek (1995, o.S.); Weigelt (1994, S. 20).
Zu einer möglichen Hierarchie von Agententypen vgl. Müller (1994, S. 162 f.); ferner Hahndel (1996, S. 16 ff.).
Vgl. Kim (1996, S. 22); Sundermeyer (1993, S. 26 f.).
Vgl. z.B. Ahrens (1998, S. 87 f.); Etzioni/Weld (1995, S. 45); Ferber (1999, S. 9 f.); Ferguson (1995, S. 207 f.); Franklin/Graesser (1997, S. 24 ff.); Kassel (1998, S. 30); Maes (1994, S. 136); Sundermeyer (1993, S. 27); Will (1995, S. 119); Wooldridge (1999, S. 28 ff.).
Mit Autonomie wird das Ausmaß erfaßt, in dem eine Entscheidungseinheit im Rahmen der einer Problemlösung frei von Beschränkungen ist. Vgl. Frese (1998, S. 78). Strenggenommen kann nur von einer Teilautonomie gesprochen werden, da die Abstimmung der Teilpläne einzelner Agenten immer im Hinblick auf die Erfüllung der Gesamtaufgabe erfolgt. Vgl. Zelewski (1995b, S. 132). Zu unterschiedlichen Autonomiegraden vgl. Huhns/ Singh (1998, S. 2 f.).
Für Softwareagenten kann zur Implementierung von Bewertungsfunktionen z.B. auf das Konzept unscharfer Mengen zurückgegriffen werden. Vgl. Tuma (1999, S. 108 ff.).
Vgl. v. Bechtolsheim (1993, S. 82 ff.); Fischer (1993, S. 78 ff.); Fisher/Wooldridge (1994, S. 296 f.); Huhns/Singh (1998, S. 3 f.); Kirn (1996, S. 22); Längle (1997, S. 47 ff.); Lohmann/Schmalz/Weinhardt (1997, S. 152 ff.); Sundermeyer (1993, S. 28).
Vgl. Albayrak (1992a, S. 102 ff.); Albayrak/Bussmann (1993, S. 63); v. Bechtolsheim (1993, S. 66 ff.); Belo/Neves (1996, S. 208 f.); Burmeister u.a. (1998, S. 162 ff.); Cuena/Ossowski (1999, S. 467 ff.); Decker/Lesser (1995, S. 74 f.); Haugeneder/Steiner (1991, S. 162 ff.); Jennings (1994, S. 21 ff.); Kim (1996, S. 24); Mannmeusel (1995, S. 3). In einer formalen Betrachtung wird der Agent auch als Tripel beschrie- ben, wobei F das Faktenwissen, R die Regeln und D die Schnittstelle zu anderen Agenten ist. Vgl. z.B. Burmeister/Sundermeyer (1992, S. 12); Fischer/Windisch (1992, S. 23). Zu formalen Agentenmodellierungen vgl. z.B. Chainbi/Jmaiel/Abdelmajid (1998, S. 21 ff.); Franklin/Graesser (1997, S. 27 f.); Lux/Steiner (1995, S. 261 ff.); Wooldridge (1999, S. 36 ff.).
Zu einem Überblick über Problemlösungsverfahren, die im Kontext der Produktionsplanung und -steuerung im Problemlösungsprozessor eines Agenten implementierbar sind, vg. Baker (1998, S. 301 ff.).
Vgl. Kassel (1996, S. 49); Kirn (1996, S. 21 und S. 28). Zur Frage, ob ein Agent eher als ein reflektives als ein reaktives System zu sehen ist, vgl. Ferguson (1995, S. 203 f.); Henseler (1998, S. 56 f.); Jennings (1994, S. 65); Sundermeyer (1993, S. 26). Zu einem Vergleich dieser Ausgestaltungsformen vgl. Müller (1999, S. 212 ff., insb. S. 225); zu deren Integration vgl. Fisher (1995, S. 316 f.); Henseler (1998, S. 124).
Vgl. Kassel (1996, S. 49).
Da mit einer Rolle Grundeinstellungen, Ziele und Verhaltensweisen eines Agenten verbunden sind (vgl. Sundermeyer (1993, S. 33)), hat die Festlegung von Rollen entscheidenden Einfluß auf die Problemlösungsfähigkeit eines Multiagentensystems.
) Für den Fall einer Werkstattsteuerung sind die Ausprägungen Auftragsagent, Bearbeitungsagent und Lageragent möglich (vgl. Mannmeusel (1995, S. 4 ff.)), wobei auch Erweiterungen um andere Agenten, wie etwa den Transportagent, oder Verfeinerungen (Aufspaltung des Bearbeitungsagenten in Maschinenagent und Personalagent) denkbar sind (vgl. z.B. Philipp/Weiß (1993, S. 6 ff.)).
) Vgl. z.B. Kreifelts/v. Martial (1991, S. 74 f.). Konkrete Ausgestaltungsformen sind z.B. Schedulingagent, Dispositionsagent (vgl. Philipp/Weiß (1993, S. 7)) und Broker (vgl. Bussmann (1995, S. 4); Dilger/Kassel (1993, S. 348 f.)) sowie in einer unternehmungsübergreifenden Betrachtung der Negotiateragent (vgl. Heimig/Hirschmann/Scheer (1995, o.S.)).
) Ein direkter Eingriff in das Zusammenwirken ist bei Philipp/Weiß (1993, S. 7) durch den Schedulingagent und den Dispositionsagent vorgesehen, die den ihnen jeweils untergeordneten Operatoragenten die auszuführenden Maschinenaufträge zuweisen. Eine indirekte Variante des Eingreifens besteht in der Vorgabe von Formalzielen für die Durchführung der Aufgaben der operativen Agenten. Diese Variante kann situationsspezifisch ausgestaltet werden, indem der Koordinationsagent ausgehend von einer Situationsanalyse die Zielfunktion der Agenten so modifiziert, daß ein globales Optimum erreicht wird (vgl. Mannmeusel (1995, S. 5)). Ebenfalls indirekt agiert der Koordinationsagent in Kontraktnetzsystemen der Koordinatorvariante (vgl. Zelewski (1993, S. 27 ff.)), indem er die Suchvorgänge von Nachfragern und Anbietern einer Leistung nach „passenden“ Angeboten oder Nachfragen unterstützt.
Es wird auch von einem Agentenverbund (vgl. z.B. Kim/Klöfer (1995, S. 23)) oder einem Netz von Agenten (vgl. z.B. Parunak (1994, S. 4)) gesprochen.
) Vgl. Henseler (1995, o.S.); Kassel (1996, S. 46 f.); Klauck/Müller (1995, S. 7). Zu unterschiedlichen konzeptionellen Varianten von Multiagentensystemen, wie verteilte Sensorsysteme, verteilte Robotersysteme und kooperierende Expertensysteme, vgl. Zelewski (1993, S. 12 ff.).
) Vgl. Zelewski (1993, S. 12).
) Vgl. Bond/Gasser (1988, S. 3). Zu einer abstrakten Definition eines Multiagentensystems vgl. Burkhard (1993 S. 180 f.); Ferber (1999, S. 11 f.).
) Vgl. de Jong (1997, S. 63 f.).
) Vgl. z.B. Albayrak (1992b, S. 64 ff.); Clasen (1997, S. 75); Henseler (1995, o.S.).
) Der Begriff „Blackboard“ ist als eine Metapher für das Shared-Memory-Verfahren anzusehen, bei dem der Informationsaustausch zwischen den Agenten über einen gemeinsamen Speicherbereich erfolgt, der von allen Agenten sowohl gelesen als auch beschrieben werden kann. Vgl. Albayrak (1992a, S. 90 f.); Albayrak/Bussmann (1993, S. 67 ff.).
) Vgl. Albayrak/Bussmann (1993, S. 68 f.); Calistri-Yeh (1994, S. 593); Corkill (1991, S. 41 ff.); Erman/Lesser (1975, S. 484); Fagan (1994, S. 235); Hayes-Roth (1985, S. 260 f.); Müller (1994, St 172).
Vgl. Albayrak/Bussmann (1993, S. 67 ff.); Corkill (1991, S. 43); Kotschenreuther (1991, S. 10 f.); Müller (1994, S. 172); zu einem illustrativen Beispiel vgl. Nii (1986, S. 40 ff.).
Vgl. Müller (1993, S. 12 f.); Nü (1986, S. 39 und S. 43 f.); Nü (1989, S. 13).
Auf dem Blackboard sind das Gesamtproblem, die abgeleiteten Teilprobleme, die Zuordnung von Teilproblemen zu den Agenten und Zwischenergebnisse der Agenten für alle beteiligten Agenten jederzeit ersichtlich (vgl. Clasen (1997, S. 73); Corkill (1991, S. 42); Kim (1996, S. 22 f.); Müller (1994, S. 172); Szelke/Märkus (1995, S. 70)), so daß auch von einer dynamischen Wissensbasis (vgl. Erman/Lesser (1975, S. 484); Zelewski (1991, S. 260)) gesprochen werden kann
Vgl. Belo/Neves (1996, S. 207). Durch die indirekte Kommunikation wird die Gestaltung des Informationsaustausches vereinfacht, da eine Standardisierung mit Hilfe eines Verhandlungsprotokolls nicht notwendig ist.
Aus dem verteilten Vorgehen können dann Inkonsistenzen entstehen, wenn mehr als ein Agent Informationen oder Wissen besitzt, um zur Lösung ein und desselben Teilproblems beizutragen. Ein Begründungsverwaltungssystem (z.B. auf der Basis eines assumption-based truth maintenance system; vgl. de Kleer (1986, S. 127 ff.)) stellt dabei sicher, daß die Abhängigkeiten zwischen einzelnen Teilproblemen und -ergebnissen berücksichtigt werden, wenn aus dem Problemlösungsprozeß neue Erkenntnisse resultieren.
Zu Beispielen vgl. Durfee/Lesser (1986, S. 59 f.); Erman/Lesser (1975, S. 488).
Die Identifikation einer zu bearbeitenden Problemstellung erfolgt ereignisbasiert, d.h., wenn neue Informationen auf das Blackboard geschrieben werden, und der einzelne Agent erkennt, daß mit dieser zusätzlichen Information ein Teilproblem auf Bearbeitung wartet. Vgl. Albayrak/Bussmann (1993, S. 69); Erman/Lesser (1975, S. 484 f. und S. 487 f.); Huhns/Stephens (1999, S. 104).
Dies kann im einfachsten Fall über eine Prioritätsregel (z.B. First Come First Served) oder auch auf der Basis einer situationsabhängigen Agentenauswahl anhand der von den Agenten mitgelieferten Beurteilungen der Qualität ihres Lösungsbeitrags erfolgen. Vgl. Albayrak/Bussmann (1993, S. 69); Calistri-Yeh (1994, S. 596 f.); Durfee/Lesser (1986, S. 61).
Vgl. Durfee/Lesser (1986, S. 60 ff.); Erman/Lesser (1975, 484 f.).
Vgl. Chaib-draa u.a. (1992, S. 46); Corkill (1991, S. 43); Durfee/Lesser (1986, S: 59 ff.); Hayes-Roth (1985, S. 260 ff.); Kim (1996, S. 23); Szelke/Markus (1995, S. 70 f.).
Vgl. Cutkosky u.a. (1993, S. 30); Dai/Anderson/Monds (1990, S. 181); Jennings (1994, S. 13); Philipp/Weiß (1993, S. 2 ff.); Will (1995, S. 158 ff.); Yongtong u.a. (1996, S. 960 f.).
Vgl. z.B. Albayrak (1992a, S. 106 f.); Clasen (1997, S. 111 ff.); Dai/Anderson/Monds (1990, S. 180 ff.); Philipp/Weiß (1993, S. 2 ff.).
Vgl. z.B. Fagan (1994, S. 233); Lu/Thompson (1988, S. 441).
Vgl. z.B. Corkill (1991, S. 43 f.).
Vgl. Davis/Smith (1983, S. 63 ff.); Smith (1980, S. 1104 ff.). In konzeptioneller Hinsicht gehören die Kontraktnetzsysteme zur Klasse der Aktorsysteme. Vgl. Zelewski/Bode (1993, S. 16).
Der Kommunikationskanal dient der Sicherung der Verfügbarkeit aller für den Transport von Nachrichten erforderlichen Funktionalitäten.
) Sprachen, die zur Kommunikation zwischen Softwareagenten zur Anwendung gelangen sind z.B. COOL (vgl. Barbuceanu/Fox (1997, S. 342 ff.)), FIPA ACL (vgl. Huhns/Singh (1998, S. 9 f.)), KIF (vgl. Cutkosky u.a. (1993, S. 31); Fikes u.a. (1991, S. 6 ff.); Genesereth/Fikes (1992, S. 5 ff.); Huhns/Stephens (1999, S. 92 ff.)), KQML (vgl. Bayardo u.a. (1997, S. 197); Cost u.a. (1997, S. 339 ff.); Cutkosky u.a. (1993, S. 30 f.); Ferber (1999, S. 338); Finin u.a. (1993, S. 4 ff.); Genesereth/Ketchpel (1994, S. 52); Huhns/Singh (1998, S. 9 f.); Labrou/Finin (1997, S. 209 ff.); Nodine/Unruh (1997, S. 285 ff.)), MAI L (vgl. Haugeneder/Steiner (1998, S. 185 ff.)); sACL (vgl. Pitt/Mamdani (1999, S. 106 ff.)).
Vgl. Albayrak/Bussmann (1993, S. 62); Kotschenreuther (1991, S. 12 f.).
Aufgrund der aufeinander abzustimmenden Planungen ist von einem erhöhten Kommunikationsbedarf auszugehen. Vgl. Draeger (1993, S. 357).
Vgl. Smith (1980, S. 1111 f.).
) Vgl. Kirn (1996, S. 23 f.); Mannmeusel (1995, S. 3); Albayrak/Bussmann (1993, S. 63 f.).
Vgl. Albayrak/Bussmann (1993, S. 61 f.); Ferber (1999, S. 359 ff.); Fisher/Wooldridge (1994, S. 295 und S. 299 ff.); Hahndel (1996, S. 26 f.); Huhns/Stephens (1999, S. 100 ff.); Kim (1991, S. 167 f.); Schwartz/Kraus (1997, S. 66 ff.); Smith (1980, S. 1104 ff.); Zelewski (1993, S. 20 ff.). Zu einer formalen Darstellung vgl. dInvemo/Luck (1996, S. 75 ff.); Kreifelts/v. Martial (1991, S. 77 ff.).
Vgl. Kim (1991, S. 16); Smith/Davis (1981, S. 64 ff.).
Vgl. Zelewski (1993, S. 23 ff.).
Vgl. z.B. Bayardo u.a. (1997, S. 198 ff.); Burmeister u.a. (1998, S. 170); Bussmann (1996, S. 198 f.); Shehory/Sycara/Jha (1997, S. 146); Zelewski/Bode (1993, S. 20).
Vgl Mannmeusel (1995, S. 5). In einer abstrakten Betrachtung läßt sich ein Multiagentensystem dann als ein Szenario betrachten, in dem Spieler (Agenten) auf der Grundlage von Spielregeln ihre Spielzüge so gestalten, daß die anstehende Aufgabe bestmöglich gelöst wird. Vgl. Will (1995, S. 118). Zu diesem „klassischen“ Konzept, das in der Wirtschafts-und Unternehmungsethik im Rahmen der Ordnungsethik eine zentrale Rolle spielt, vgl. zusammenfassend Homann/Blome-Drees (1992, S. 20 ff.).
Vgl. Zelewski (1993, S. 23 ff.).
Zu weiteren Koordinationsmechanismen vgl. Decker/Lesser (1995, S. 76 ff.); Durfee/Lesser (1987, S. 877 ff.); Fenster/Kraus/Rosenschein (1995, S. 103 ff.); Huber/Durfee (1995, S. 163 ff.); de Jong (1997, S. 65 ff.); Schroeder (1999, S. 144 ff.).
Vgl. Baker (1996, S. 186 ff.); Bastos/de Oliveira/de Oliveira (1998, S. 72 ff.); Beam/Sergev (1997, S. 264 ff.); v. Bechtolsheim (1993, S. 136 ff.); Caldas/Coelho (1994, S. 149 ff.); Durfee u.a. (1999, S. 185 ff.); Ephrati/Rosenschein (1995, S. 149 f.); Ferguson u.a. (1996, S. 158 ff.); Kis/Markus/Vâncza (1996, S. 199 ff.); Miller/Drexler (1988, S. 143 ff.); Müller (1996, S. 212 ff.); Mullen/Wellman (1995, S. 284 ff.); Ossowski/GarciaSerrano/Cuena (1998, S. 108 ff.); Rosenschein/Zlotkin (1994, S. 19 ff.); Sandholm (1999, S. 202 ff.); Schimmel/Zelewski (1996, S. 7 ff.); Schwartz/Kraus (1997, S. 65 ff.); Sierra/ Faratin/Jennings (1997, S. 22 ff.); Tilley (1996, S. 228); Varian (1995, S. 13–21); Weinhardt/Gomber (1996, S. 12 f.); Wellman (1994, S. 401 ff.).
Vgl. Ferguson u.a. (1996, S. 166 f.); Gomber/Schmidt/Weinhardt (1996, S. 300 ff.); Gomber/Schmidt/Weinhardt (1998, S. 5 ff.); Sandholm (1999, S. 211 ff.); Schmidt (1999, S. 35 ff.); Zelewski (1993, S. 23); Zelewski/Bode (1993, S. 18); zu anderen Möglichkeiten vgl. z.B. Albayrak/Bussmann (1993, S. 61 ff.). Zu Auktionen vgl. z.B. Baumeister (1975. S. 1 ff.); Coppinger/Smith/litus (1991, S. 515 ff.); Finsinger (1984, S. 1ff.); Güth (1994, S. 204 ff.); Kräkel (1992, S. 8 ff.); Leitzinger (1988, S. 11 ff.); McAfee/McMillan (1987, S. 699 ff.); Zelewski (1988a, S. 413 ff.). Zu einem kriteriengeleiteten Vergleich bezüglich der Eignung von Auktionsformen zur Realisation in Multiagentensystemen vgl. Schimmel/Zelewski (1996, S. 21 ff.); Weinhardt/Gomber (1996, S. 12 f.).
Vgl. Zelewski (1993, S. 27).
Vgl. Cuena/Ossowski (1999, S. 466 f.); Ekenberg (1996, S. 64 f.); Ekenberg/Danielson/Boman (1996, S. 54 ff.); Ferber (1999, S. 344 ff. und S. 419 ff.); Fischer (1993, S. 144 ff.); Fujita/Lesser (1996, S. 87 ff.). Damit stimmen diese weitgehend mit den Formen der hierarchischen Koordination bei Weigelt (1994 S. 10 ff.) überein. Vgl. ferner Burke/Prosser (1991, S. 107 ff.), die drei Hierarchieebenen unterscheiden.
Vgl. Ferber (1999, S. 348 ff.); Ferstl/Mannmeusel (1995, S. 27).
Vgl. Durfee (1999, S. 140 ff.); Müller (1994, S. 175 f.).
Vgl. Ephrati/Rosenschein (1995, S. 142 ff.); Ferber (1999, S. 422 ff.); Kirn (1991, S. 18 f.).
Vgl. z.B. Ephrati/Rosenschein (1994, S. 209 f.); Falcone/Castelfranchi (1996, S. 173 ff.); Ferber (1999, S. 426 ff.).
Vgl. Zelewski (1993, S. 19 f.).
) Die Eignung wird einerseits damit begründet, daß die Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung in „natürlicher` Weise modularisiert sind und sich folglich für ein verteiltes Problemlosen anbieten (vgl. z.B. Klauck/Müller (1995, S. 7)) und anderseits, daß die Objekte der Planung und Steuerung (Maschinen, Fertigungsaufträge) verteilt vorliegen und somit eine Parallelität bei der Erstellung der Pläne möglich ist (vgl. Dilger u.a. (1995, o.S.)). Zu einem Überblick über Multiagentensysteme im industriellen Einsatz vgl. z.B. Parunak (1999, S. 391 ff.).
) Vgl. z.B. Albayrak (1992a, S. 119 ff.); Baker (1988, S. 101 ff.); Baker (1996, S. 188 ff.); Bastos/de Oliveira/de Oliveira (1998, S. 68 ff.); Baumgärtel u.a. (1997, S. 60 ff.); Brauer/Weiß (1998, S. 42 ff.); Burke/Prosser (1991, S. 107 ff.); Clasen (1997, S. 119 ff.); DAmours u.a. (1999, S. 63 ff.); Fischer (1993, S. 143 ff.); Fox/Sycara (1990, S. 9 ff.); Gu/Balasubramanian/Norrie (1997, S. 478 ff.); Hayashi/Suzuki/Nagasaka (1995, S. 189 ff.); Henseler (1998, S. 161 ff.); Hynynen (1989, S. 258 ff.); Kassel (1998, S. 48 ff.); Kis/Markus/Vâncza (1996, S. 196 ff.); Le Pape (1995, S. 130 ff.); Maley (1988, S. 526 ff.); Rabelo/Camarinha-Matos (1995, S. 83 ff.); Saad u.a. (1995, S. 148 ff.); Shen/Norrie (1998, S. 73 ff.); Sikora/Shaw (1997, S. 177 ff.); Sycara u.a. (1991, S. 30 ff.); Szelke/Markus (1995, S. 69 ff.); Tilley (1996, S. 234 ff.).
) Vgl. Dilger/Kassel (1993, S. 347 ff.); Fischer (1993, S. 143 f.); Fox/Sycara (1990, S. 10 f.); Levi/Hahndel (1993, S. 325 f.); Marik/Pechoucek/Roche (1998, S. 19 ff.); Philipp/Weiß (1993, S. 5 ff.).
Vgl. Corsten/Gössinger (1997a, S. 25 ff.); Corsten/Gössinger (1997b, S. 26 ff.).
Vgl. Durfee/Lesser (1987, S. 875); Tuma (1999, S. 70).
Vgl. Henseler (1995, o.S.); Zelewski (1994, S. 790); Zelewski (1997, S. 233).
Vgl. z.B. Brauer/Weiß (1998, S. 42); Dilger u.a. (1995, o.S.); Gu/Balasubramanian/Norrie (1997, S. 478 ff.); Hasegawa u.a. (1994, S. 129 ff,); Hayashi/Suzuki/Nagasaka (1995, S. 189 ff.); Henseler (1998, S. 93 ff.); Kassel (1998, S. 51 ff. und S. 59 ff.); Kis/Mârkus/ Vâncza (1996, S. 196 f. und S. 201 f.); Kotschenreuther (1991, S. 64 ff.); Maley (1988, S. 526 ff.); Mannmeusel (1995, S. 4 f.); Tuma (1999, S. 71 ff. und S. 107); Zelewski (1991, S. 261).
Vgl. Mannmeusel (1995, S. 4 f.); Tuma (1999, S. 71 ff. und S. 107).
Vgl. z.B. Bussmann (1995, S. 6); Bussmann (1996, S. 198 f.); Dilger/Kassel (1993, S. 351); Hahndel (1996, S. 81); Kassel (1998, S. 51 ff. und S. 62 f.). Kotschenreuther (1991, S. 123) ordnet die Aufgabe des Transports dem Bearbeitungsagenten zu.
Zu einer ähnlichen Rollenverteilung vgl. Kotschenreuther (1991, S. 121 ff.).
Vgl. Ahrens (1998, S. 93 f.); Baker (1996, S. 188 ff.); Bastos/de Oliveira/de Oliveira (1998, S. 69 ff.); Clasen (1997, S. 70 f.).
Vgl. Zelewski (1991, S. 260).
Vgl. Ahrens (1998, S. 94 f.); Baker (1996, S. 188 ff.); Bastos/de Oliveira/de Oliveira (1998, S. 72 ff.); Clasen (1997, S. 70 f.); Dilger u.a. (1995, o.S.). Ein denkbares Optimalitätskriterium wäre z.B. die deckungsbeitragsstiftende Auslastung der Ressource. Vgl. Zelewski (1995b, S. 132).
Vgl. Werner (1989, S. 7). Als Zwischenformen werden die zufällige und die einseitige Kooperation genannt, wobei auffällt, daß die genannten Kooperationstypen durch das Heranziehen unterschiedlicher Kriterien gebildet werden, wodurch die Konsistenz der Einteilung beeinträchtigt wird.
Vgl. Zelewski (1993, S. 31).
Das heißt ein Bearbeitungsagent muß auf einen über das Blackboard nachgefragten Arbeitsgang reagieren, wenn er diesen ausführen kann, und ein Auftragsagent muß die Ausführung des nächsten Arbeitsganges über das Blackboard nachfragen, sobald die vollständige Ausführung des Vorgängerarbeitsganges durch den Bearbeitungsagenten signalisiert wurde.
Vgl. z.B. Hayes-Roth (1985, S. 299).
Vgl. Zelewski (1994, S. 789 f.). Darüber hinaus lassen sich die Verhandlungen im Rahmen von Multiagentensystemen auch auf unterschiedlichen Detaillierungsstufen durchführen. Vgl. Ferstl/Mannmeusel (1995, S. 30 f.).
Vgl. Dilger u.a. (1995, o.S.).
Vgl. z.B. GuBalasubramanian/Norrie (1997, S. 479); Hasegawa u.a. (1994, S. 137); Kassel (1998, S. 57 ff.); Shen/Norrie (1998, S. 73 ff.).
Vgl. Schimmel/Zelewski (1996, S. 3).
Vgl. Zelewski (1993, S. 27 f.).
Die Möglichkeit, daß Auftragsagenten untereinander Werkstücke unterschiedlicher Produktionsaufträge austauschen, wird somit ausgeschlossen.
Vgl. z.B. Dilger/Kassel (1993, S. 351); Kotschenreuther (1991, S. 122 ff.).
Vgl. z.B. Dilger u.a. (1995, o.S.); Henseler (1995, o.S.); Kotschenreuther (1991, S. 64 ff.); Mannmeusel (1995, S. 4 f.); Zelewski (1991, S. 261).
Zu dieser Vorgehensweise vgl. z.B. Shehory/Sycara/Jha (1997, S. 146).
Es wird somit eine bearbeitungseinheitenübergreifende Warteschlange von aktuell weiterbearbeitbaren Produktionsaufträgen gebildet (Bearbeitungsnachfragen), zu deren Ausführung die aggregierte Kapazität der aktuell verfügbaren Bearbeitungseinheiten (Bearbeitungsangebote) genutzt werden kann. Zu einer ähnlichen Warteschlangenbildung vgl. Chandra/Talavage (1991, S. 2259 ff.).
Die errechneten Werte können dem Auftragsagenten nur eine terminliche Orientierung geben, da einerseits unterstellt wird, daß die Relationen der werkstückbezogenen Netto-Ausführungsdauern der Arbeitsgänge den Relationen der auftragsbezogenen BruttoAusführungsdauem entsprechen und anderseits in der Realität z.B. auch Rüst-, Transport-und Liegezeiten Einflußgrößen der realisierten Dauer sind.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, im zweiten Schritt das Element der Menge der potentiell vermittelbaren Angebote zu selektieren und dieses im dritten Schritt einem Element der Menge der potentiell vermittelbaren Nachfragen zuzuordnen.
Vgl. Mannmeusel (1997, S. 69 f.).
Zur Bildung von Gleichgewichten bei bilateralen Verhandlungen vgl. z.B. Nash (1950, S. 155 ff.); Rubinstein (1982, S. 97 ff.).
Zur Bildung von Gleichgewichten bei bilateralen Verhandlungen vgl. z.B. Nash (1950, S. 155 ff.); Rubinstein (1982, S. 97 ff.).
) Zur Darstellung des Ablaufs von bilateralen Verhandlungen mit Hilfe eines VorgangsEreignis-Netzes vgl. Mannmeusel (1997, S. 78). Zu einer formalen Darstellung bilateraler Verhandlungen vgl. Ossowski/Garcia-Serrano/Cuena (1998, S. 108 ff.); Sierra/Faratin/Jennings (1997, S. 22 ff.).
Mit dieser Verhandlungseröffnung wird den Gegebenheiten einer auftragsorientierten Produktion entsprochen. Ebenso ist eine Verhandlungseröffnung durch den Bearbeitungsagenten möglich, der dem Auftragsagenten ein Initial-Bearbeitungsangebot unterbreitet. Vgl. Mannmeusel (1997, S. 141).
Zur formalen Abbildung einer bilateralen Verhandlung mit einer Verhandlungsvariablen in einem dynamischen Modell vgl. z.B. Rao/Shakun (1974, S. 1364 ff.).
Eine indirekte Beeinflussung der Zwischenlagerungs-und Transportkosten liegt z.B. vor, wenn sich die Verhandlungspartner nicht einigen und der Produktionsauftrag entweder in ein Zwischenlager oder zu einer anderen Bearbeitungseinheit zu transportieren ist.
Zur Ermittlung der Brutto-Arbeitsgangausführungsdauer ist die werkstückbezogene Formulierung aus Kapitel 2.2.1.1.1 in eine auftragsbezogene Formulierung zu transformieren, d.h., die für einen Auftrag jeweils konstante Losgröße me ist zu berücksichtigen:
Die Bezugnahme auf vorangegangene Perioden erfolgt dabei, um zufällige Übereinstimmungen von Bearbeitungsangeboten und -nachfragen (vgl. z.B. die Punkte N3a und A4a in Abbildung 18), die zu suboptimalen Ergebnissen führen, auszuschließen. In Beispielberechnungen hat sich gezeigt, daß bereits bei Berücksichtigung der letzten beiden Verhandlungszwischenergebnisse eine gute Annäherung erfolgt.
Eine Vorgabe großer Toleranzbereiche verringert tendenziell die Verhandlungsdauer und birgt die Gefahr in sich, daß das Verhandlungsergebnis sehr stark vom bestmöglichen Ergebnis abweicht. Kleine Toleranzbereiche verlängern tendenziell die Verhandlungsdauer, während sich die mögliche Abweichung des Verhandlungsergebnisses vom bestmöglichen Ergebnis verringert. Als Orientierung für die Toleranzbereiche können etwa die jeweils statistisch ermittelbaren Standardabweichungen der Ausführungsdauer herangezogen werden. Für Bearbeitungseinheiten, deren ausführbare Arbeitsgänge in ihren Ausführungsdauern stark differieren, bietet sich eine relative Festlegung der Toleranzbereiche in Abhängigkeit von den jeweils maximal zu erwartenden Ausführungsdauern an.
Zur Möglichkeit der Konkretisierung als Reaktionsgeschwindigkeit vgl. z.B. Berg (1980, S. 253); Budde/Schwarz (1985, S. 297); Fandel/François/Gubitz (1997, S. 454).
Transportageten, die Zwischenlager nutzen, um ihre Transportrouten günstig zu gestalten, und Lageragenten, die mit anderen Lageragenten Lagerpositionen austauschen, um ihre Lagerauslastung günstig zu gestalten, treten den anbietenden Lageragenten in der Rolle eines Auftragsagenten gegenüber.
Zur Ziel-und Gewinnfunktion des Auftragsagenten vgl. Kapitel 3.2.2.1.2.2.
Da die Transportpreise durch ein Tarifsystem gegeben sind, können sie ohne das Hinzuziehen von Transportagenten in die Entscheidungen zur Koordination von Zwischenlagerungsvorgängen einbezogen werden.
Schneider (1979, S. 81 ff.) weist nach, daß dem [3 -Servicegrad (Quotient aus mittlerem befriedigtem Bedarf und mittlerem Gesamtbedarf pro Periode) Fehlmengenkosten zugeordnet werden können. Fehlmengenkosten werden allgemein als ein Sammelbegriff für erfolgswirtschaftliche Konsequenzen unzureichender logistischer Aufgabenerfüllung (z.B. Lagerung) verstanden, die sich in der Unterschreitung eines Anforderungsprofils äußert (z.B. mengenmäßig zu gering, terminlich zu spät, räumlich falsch; vgl. Weber 1987, S. 85 ff.). Zu einem Überblick von Produktionskosten, die durch den Servicegrad des Zwischenlagers beeinflußt werden, vgl. Jacob (1987, S. 155 ff.).
In einer isolierten Betrachtung des Zwischenlagers sind entsprechend dem ökonomischen Prinzip folgende Zielformulierungen zulässig:
Maximierung des Servicegrades bei gegebenen Zwischenlagerungskosten oder - Minimierung der Zwischenlagerungskosten für einen gegebenen Servicegrad.
Für ein heuristisches Vorgehen spricht einerseits, daß die Entscheidungsfindung auf der On-line-Ebene erfolgt und somit nur in begrenztem Umfang Zeit zur Verfügung steht, und anderseits, daß das Vorliegen eines zeitlich offenen Entscheidungsfeldes (vgl. Adam (1996, S. 20 ff.); Schlüchtermann (1996, S. 2 ff.)) eine ex-ante-Überprüfung der Optimalität der ermittelten Lösung verhindert, so daß alle innerhalb eines abgegrenzten Planungshorizontes optimierenden Lösungsverfahren heuristischen Charakter aufweisen.
Für den Produktionsauftrag dieser Einlagerungsnachfrage sind bestimmte Weiterbearbeitungsstandorte dominant, so daß eine spätere Zuordnung zu einem ungünstigeren Einlagerungsangebot tendenziell mit höheren Kosten als bei anderen Einlagerungsnachfragen verbunden ist.
) Die Einschränkung der Flexibilität resultiert aus der Reservierung der Bearbeitungseinheit im Zuordnungszeitpunkt für den zugeordneten Produktionsauftrag bis zum Abschluß der Ausführung des entsprechenden Arbeitsganges, d.h., die Bearbeitungseinheit steht innerhalb dieses Zeitraumes nicht für die Bearbeitung anderer Aufträge zur Verfügung. Je eher sich der zugeordnete Produktionsauftrag an der Bearbeitungseinheit befindet, um so früher ist auch die Ausführung des Arbeitsganges abgeschlossen. Bei Berücksichtigung von Eingangspuffern an den Bearbeitungseinheiten könnte die Forderung nach schnellstmöglichem Transport durch die Forderung nach einem Transport, der spätestens dann erfolgt sein soll, wenn die Bearbeitungseinheit nicht mehr belegt ist, ersetzt werden, wenn die Bearbeitungseinheit mit freiem Eingangspuffer zum Zeitpunkt der Zuordnungsentscheidung noch einen Arbeitsgang an einem anderen Produktionsauftrag ausführt.
) Zur Darstellung weiterer Ansätze der Transportkoordinierung mit Hilfe von Multiagentensystemen vgl. z.B. Bürckert/Fischer/Vierke (1998, S. 695 ff.); Falk (1995, S. 42 ff.); Falk/Spieck/Mertens (1993, S. 29 ff.); Fischer/Kuhn/Müller (1994, S. 47 ff.); Fischer u.a. (1993, S. 32 ff.); Gomber/Schmidt/Weinhardt (1997, S. 137 ff.); Kwok/Norrie (1993, S. 288 ff.); Li (1996, S. 22 ff.); v. Martial (1992b, S. 178 ff.); Ossowski/GarciaSerrano/Cuena (1998, S. 111 ff.); Parunak u.a. (1986, S. 305 ff.); Schier/Fischer (1996, S. 32 ff.); Seghrouchni/Haddad (1996, S. 307 ff.); Shehory/Kraus/Yadgar (1998, S. 261 ff.); Utecht (1997, S. 97 ff.).
) Transportagenten, die Transportleistungen nachfragen, weil sie einen übernommenen Transportauftrag nicht erfüllen können, und Lageragenten, die Transportleistungen nachfragen, um mit anderen Lageragenten Lagerpositionen auszutauschen, treten in der Rolle eines Auftragsagenten auf.
Vgl. Gomber/Schmidt/Weinhardt (1997, S. 137 ff.); Weinhardt/Gomber (1996, S. 10 ff.). Zu einer mehrstufigen Form vgl. Fischer u.a. (1993, S. 38 f.).
bbildung 20: Relevanter Ausschnitt des Multiagentensystems zur Koordination von Transportvorgängen
Diese Modifikation entspricht dem Vorgehen bei der holländischen Auktion insofern, als daß der Auktionator während der Auktion den Wert eines Parameters (holländische Auktion: Preis; Versteigerung von Transportaufträgen: verfügbare Transportzeit) so lange variiert, bis einer der Bieter diesen akzeptiert.
Zur Darstellung des Ablaufs der holländischen Auktion mit Hilfe eines VorgangsEreignis-Netzes vgl. Mannmeusel (1997, S. 83).
Diese zusätzliche Restriktion, die während der Auktion durch Erhöhung des Zeithorizontes sukzessive gelockert wird, dient letztlich der Beschleunigung der Lösung des Gesamtproblems. Wird das Ziel verfolgt, mit der Problemlösung eine minimale Auftragsausführungszeit zu ermöglichen, und dabei beachtet, daß der Suchraum der Wegsuche und folglich auch die Dauer der Wegsuche mit zunehmendem Zeithorizont überproportional ansteigen, ist es zweckmäßig, zunächst mit einem sehr kleinen, aber zweckmäßigen Zeithorizont zu beginnen und diesen dann sukzessive zu erweitern.
er nachgefragte Termin stellt nicht das Maximum des Zeithorizontes dar, da der Auftragsagent seine Transportnachfrage ohne Kenntnis der Auslastung des Transportsystems äußert. Folglich sind auch Situationen zulässig, in denen ein Transportauftrag von vornherein nicht bis zum gewünschten Zeitpunkt sondern erst später erfüllt werden kann.
Für die Schrittweite können auch andere Werte festgelegt werden, wobei eine zu große Schrittweite zu einer sehr schnellen Erweiterung des Suchraumes und somit zu tendenziell hohem Suchaufwand führt, der den sinkenden Kommunikationsaufwand überkompensiert. Eine zu kleine Schrittweite läßt den Kommunikationsaufwand soweit ansteigen, daß die Verringerung des Suchaufwandes überkompensiert wird. Da die Größe und der Zuwachs des Suchraumes mit steigendem Zeithorizont von der konkreten Problemstellung abhängig sind, und die Ermittlung von Such-und Kommunikationsaufwand mit Meßproblemen verbunden ist, kann keine allgemeingültige Empfehlung für den Wert dieses Parameters gegeben werden.
Gültig ist eine Transportroute dann, wenn alle bereits angenommenen Transportaufträge innerhalb des Zeithorizontes, jedoch spätestens zu den vereinbarten Zeitpunkten, und der zusätzliche Transportauftrag innerhalb des Zeithorizontes erfüllt werden können.
Um Angebote erstellen zu können, müssen die Transportagenten Pickup-and-deliveryProbleme lösen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß innerhalb einer Tour einzelne Gütermengen an mehreren Stationen zu laden und an mehreren anderen Stationen zu entladen sind. Vgl. Dethloff (1994, S. 10 ff., S. 37 ff. und S. 69 ff.); Domschke (1997, S. 257); Malich (1995, S. 20 ff. und S. 105 ff.).
Dies entspricht dem Optimalitätsprinzip nach Bellman (1957, S. 83). Besäßen die Wege und Stationen eine Kapazität, die eine gleichzeitige Nutzung durch alle in der Werkstatt vorhandenen Transportmittel ausschließt, dann wäre die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise der Transportplanung ähnlich der Vorgehensweise bei PPS-Systemen, die dem klassischen Stufenkonzept folgen, um einen Kapazitätsabgleich zu ergänzen. Zur Lösung des Problems konkurrierender Zugriffe von Transportagenten auf Wege ist ein Kontraktnetzsystem geeignet, das in gleicher Weise wie ein Kontraktnetzsystem zur Koordination der Bearbeitung von Produktionsaufträgen auf unterschiedlichen Bearbeitungseinheiten die Beanspruchung der Wege zur Ausführung von Transportaufträgen koordiniert.
Zur Anwendung einer verteilten Suche auf der Grundlage eines Multiagentensystems bei der Lösung von Travelling-Salesman-Problemen vgl. Denzinger (1995, S. 86 f.).
Vgl. z.B. Kaindl (1989, S. 56 ff.); Nilsson (1971, S. 48 ff.).
Die Informationen über die kürzesten Teilrouten zwischen den Stationen entnimmt der Transportagent der Matrix kürzester Routen (vgl. Anhang B.10).
Der Ausführungsstand des Transportauftrages wirkt sich in zweifacher Weise auf den frühesten Zeitpunkt des Abschlusses des Entladevorganges aus, weil sich mit der Ausführung des Beladevorganges einerseits die noch verbleibende Transportdauer und anderseits die Anzahl der noch auszuführenden Ladevorgänge reduzieren.
Aus ökonomischer Sicht wäre die „Inkaufnahme“ einer zusätzlichen Verspätung durch Annahme eines weiteren Transportauftrages immer dann vertretbar, wenn die mit der zusätzlichen Verspätung verbundenen Sanktionen durch den Gewinn aus der Hinzunahme des Transportauftrages mindestens ausgeglichen werden.
Die „Härte“ dieser Restriktion resultiert aus der Tatsache, daß ihre Verletzung für mindestens einen vom Transportagenten bereits angenommenen Transportauftrag zu einer im Vergleich zur Situation vor der Auktion schlechteren Lösung und für keinen anderen Transportauftrag zu einer besseren Lösung führen würde.
Die Vorgehensweise ähnelt damit dem Verfahren der Tabu-Suche (vgl. z.B. Domschke (1997, S. 30 ff.); Glover/Taillard/de Werra (1993, S. 3 ff.)), die eine Heuristik zur Lösungsverbesserung darstellt, bei der von einer gültigen Lösung ausgehend zur jeweils besten benachbarten Lösung gewechselt wird, wobei auch eine temporäre Lösungsverschlechterung möglich ist. Um bei weiteren Iterationen einen erneuten Wechsel zu bereits geprüften Lösungen zu vermeiden, erfolgt dabei eine Aufnahme dieser Lösungen in eine Tabu-Liste. Im Gegensatz zur Tabu-Suche werden im vorliegenden Verfahren ausschließlich ungültige Teillösungen tabuisiert.
Im vorliegenden Beispiel wird in der ersten Auktionsrunde die weiche Restriktion von beiden Transportmittelstandorten verletzt, d.h., beide Transportagenten geben einen Nullvektor als Transportangebot an den Koordinationsagenten zurück.
Rights and permissions
Copyright information
© 2000 Springer Fachmedien Wiesbaden
About this chapter
Cite this chapter
Gössinger, R. (2000). Multiagentensystem zur Unterstützung der Koordination von Produktionsprozessen. In: Opportunistische Koordinierung bei Werkstattfertigung. Information — Organisation — Produktion. Deutscher Universitätsverlag, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-322-99216-1_3
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-322-99216-1_3
Publisher Name: Deutscher Universitätsverlag, Wiesbaden
Print ISBN: 978-3-8244-7294-9
Online ISBN: 978-3-322-99216-1
eBook Packages: Springer Book Archive