ABSCM-Vorlesung im WS 2001/2002

1. ABSCM-Vorlesung im WS 2001/2002 Agent Based Supply Chain Management

2. Industrielle Anwendungen von Multiagentensystemen (nach H. Van Dyke Parunak) Agent Based Supply Chain Management

3. Eigenschaften von MAS in der Industrieanwendung • Modularität • Zuordnung der Zustandsvariablen von Produktionseinheiten und Umwelt zur Steuerung von Logistik und Produktions-prozessen begünstigt Modularität • Aufteilung in Subsysteme erfolgt bereits beim Entwurf technischer Systeme und kann deshalb leicht in Agentenstruktur übertragen werden Agent Based Supply Chain Management

4. Eigenschaften von MAS in der Industrieanwendung Agent Based Supply Chain Management

5. Eigenschaften von MAS in der Industrieanwendung • Dezentralität • Reduzierung der Organisationsebenen ist durch Dezentralisierung möglich • Umsetzung von Kernkompetenzen in dezentralen Systemen kann effizienter erfolgen Agent Based Supply Chain Management

6. Eigenschaften von MAS in der Industrieanwendung • Veränderbarkeit • Agenten haben Objektcharakter daher ist eine auf ihnen basierende Architektur leicht veränderbar • Flexibilität der Systemstruktur ist Vorrausetzung für geringe time-to-market Zeiten Agent Based Supply Chain Management

7. Eigenschaften von MAS in der Industrieanwendung Agent Based Supply Chain Management

8. Eigenschaften von MAS in der Industrieanwendung • Unstrukturiertheit • Die Komplexität der Kommunikation zwischen den Agenten lässt keine eindeutige a priori Strukturierung der Verbindungen zu • Mechanismen zur Selbststrukturierung gefragt Agent Based Supply Chain Management

9. Eigenschaften von MAS in der Industrieanwendung • Komplexität • Komplexitätsmaß für MAS: Anzahl der zur Verhaltensbeschreibung der Agenten notwendige Regeln • Benötigter Quelltext für das System: z.B. Regeln x Anzahl der Programmzeilen pro Regel x Anzahl der Agenten • Aktionskomplexität: (Anzahl der Regeln)Anzahl der Agenten Agent Based Supply Chain Management

10. Lebenszyklus von industriellen Produktentwicklungsprojekten • Bedarfsdefinition • Positionierung • Spezifikation • Produktentwurf • Implementierung • Inbetriebnahme • Betrieb • Stillegung In welchen Phasen werden Multiagentensysteme eingesetzt ? Agent Based Supply Chain Management

11. Einsatzmöglichkeiten von Agenten für ein industrielles Entwicklungsprojekt • Grundsätzliche Fragen zur Implementierung von industriellen MAS • Welcher Teil des Systems wird in Form von Softwareagenten abgebildet ? • Wie modelliert der Agent seine Umwelt ? • Wie ist die interne Struktur der Agenten ? • Wie groß ist die Anzahl an benötigten Agenten ? • Welche Kommunikationskanäle benutzen die Agenten ? Agent Based Supply Chain Management

12. Einsatzmöglichkeiten von Agenten für ein industrielles Entwicklungsprojekt • Welche Kommunikationsprotokolle benutzen die Agenten ? • Wie werden die Agenten zueinander in Beziehung gesetzt ? • Wie koordinieren die Agenten ihre Aktionen ? • Wie weit ist die Applikation fortgeschritten ? Agent Based Supply Chain Management

13. ACDS • Agenten im Produktentwurfsprozess • ACDS (Automated Configuration Design Service): Vier Agententypen: • Systemagent: Beinhaltet die Spezifikation des zu entwickelnden Gesamtsystems. • Angebotsagent: Legt den Entscheidungsraumfür den Entwicklungsprozess fest; Lockerung bzw. Verschärfung der Beschränkungen je nach Planungssituation. • Katalogagent: Verfügt über den Teilekatalog für einzelne Baugruppen. • Beschränkungsagent: Repräsentiert Entwicklungsbeschränkungen für die einzelnen Teile und Baugruppen. Agent Based Supply Chain Management

14. ACDS • Rolle der Agenten: • Die Agenten haben Zugriff auf einen Katalog von vordefinierten Teilen, überwachen die Beschränkungen bei deren Zusammenstellung, für die Teilebeschaffung können Gebote abgegeben werden. Agent Based Supply Chain Management

15. PACT • PACT (Palo Alto Collaborative Testbed): • Top-Level Agenten (wrapped-tools): Gekapselte CAD Anwendungen. • Vermittlungs Agenten (faciliators): Sie sind den Top-Level Agenten zugeordnet, bestehen aus je einem Informations-agenten und einem Mangeragenten der die Kommunikation koordiniert. • Rolle der Agenten: • Die Informationsagenten verbinden konventionelle CAD Anwendungen (Top-Level Agenten) über KQML und KIF basierte Protokolle und unterstützen damit die Entwickler bei der in Konstruktionsprozess notwendigen Kommunikation. Agent Based Supply Chain Management

16. PACT Agent Based Supply Chain Management

17. RAPPID • RAPPID (Responsible Agents for Product-Process Integrated Design): • Agenten repräsentieren Entwurfswerkzeuge und Menschen im Konstruktionsprozess, sowie einzelne Teile der Konstruktion und deren Eigenschaften. • Agenten verhandeln innerhalb eines Marktplatzes miteinander über Entwurfsbeschränkungen, Anforderungen und Herstellungsalternativen. Agent Based Supply Chain Management

18. RAPPID • Eigenschaften von RAPPID: • Hohe Granularität der Agenten • Abbildung von Teileeigenschaften durch Agenten • Zusammenarbeit von Menschen und Softwareagenten • Design innerhalb von Entwurfsteilmengen • Verteile Entscheidungsfindung Agent Based Supply Chain Management

19. RAPPID Agent Based Supply Chain Management

20. AARIA • Agenten in Planung und Aufgaben-verteilung • AARIA (Autonomous Agents for Rock Island Arsenal) • MES u. ERP-Funktionalität in einem hetero-hierarchischen MAS • MES: Ressourcenbelegungsplanung, Maschinenanordnungsproblem, Wenn-dann-Szenarioanalyse durch Simulation • ERP: Grundlegende Planungsfunktionalität, Auftragsverwaltung, Lager-, Finanzverwaltung, Ressourcen- u. Personalmanagement Agent Based Supply Chain Management

21. AARIA Agent Based Supply Chain Management

22. AARIA • AARIA: • Emergentes ERP: Agenten beinhalten Teilfunktionalitäten und ordnen sich selbsttätig in ein Gesamtsystem ein. • Uniformität: Innere Kommunikation gleicht äußerer Kommunikation, Fabrik ist gleichwertiger Bestandteil einer Supply Chain. • Volle Kontrolle: Menschliche Agenten behalten die volle Kontrolle über das System, alle Aktionen sind transparent. • Dynamische Selbstkonfiguration: Zunehmende Desorganisation durch Entropie des Systems, monetäre Steuerung als ordnende Kraft Agent Based Supply Chain Management

23. AARIA • AARIA (Forts.): • Geringstmögliche Festlegung: Optimierungsparameter des Systems werden so lange als möglich offengehalten. • Emergente Modularität: Optimierungsmodule des Systems wechseln zwischen den Modi: Aktuelle Auftragsverteilung, vorausschauende Prozesszuweisung, Pull-System • Wandlungsfähigkeit: Agenten besitzen Kopf-Körper Struktur, die es erlaubt Funktionalitäten auszutauschen ohne die Kommunikationsstruktur ändern zu müssen. (Simulation vs. Realsystem) Agent Based Supply Chain Management

24. AARIA Agent Based Supply Chain Management

25. ISCM ISCM (Integrated Supply Chain Management) • Funktionsagenten für Auftragsannahme, Logistik-, Transport- Fabrik-, Ressourcenmanagement, Auftragsverteilung (Dispatching), Auftragszuweisung (Scheduling) • Informationsagenten für zentrale Kommunikation, Wissens-Management, Konfliktauflösung, Koordinationsunterstützung Agent Based Supply Chain Management

26. ISCM • ISCM (Integrated Supply Chain Management) • Aufbau der Supply Chain: • Unternehmensebene: Informations-, Logistik-Transportagent, Agent für Auftragsannahme • Fabrikebene: Fabrik-, Informations-, Ressourcen-Managementagenten, Agenten für Auftragsverteilung (Dispatching) und Auftragszuweisung (Scheduling) • Gesamtsystem: ca. 50 Agenten Agent Based Supply Chain Management

27. ISCM • ISCM Agent Based Supply Chain Management

28. ISCM • Agentenaufbau: Schichtenmodell aus Sprach- und Dienstleistungsschichten • Agentenkommunikationssprache • Informationsverteilung • Organisationsmodell • Koordinationsmodell und Sprache • Konfliktmanagement • Wissensmanagement • Schnittstellen zu lokalen Anwendungen Agent Based Supply Chain Management

29. ISCM • Kommunikationsbasis: KQML, KIF, Koordinationssprache COOL (COOrdination Language) • Systemverhalten: KI-basierte Konfliktauflösung und Zielbestimmungjeweils auf Fabrik-, Unternehmens- und SCM-Ebene Agent Based Supply Chain Management

30. METAMORPH • METAMORPH I • Ressourcen-Agenten: • befinden sich auf niedriger Organisationsstufe. • können geklont werden, wenn zusätzliche Kapazität benötigt wird um einfachere Aufgaben innerhalb von Prozesssimulation und Auftragszuweisung (Scheduling) vorzunehmen. • Vermittler-Agenten: • befinden sich auf höherer Organisationsstufe, • führen mehrstufige Verhandlungs- und Koordinationsprozesse durch. Agent Based Supply Chain Management

31. METAMORPH • Agentenstruktur: • Bildung von dynamischen Koalitionssystemen zur Problemlösung durch Aufgabenzerlegung. • Vermittler lernen von den Interaktionen der anderen Agenten und identifizieren optimale Konstellationen durch verteilte Suche. • Zwei Typen von Vermittleragenten: • Inter- und Intra-Koordination (High/Low-Level) Agent Based Supply Chain Management

32. METAMORPH • METAMORPH Agent Based Supply Chain Management

33. METAMORPH Agent Based Supply Chain Management

34. METAMORPH • Lernen: • Vergangenes Systemverhalten: Basis des Lernprozesses ist das Erkennen von Mustern vergangener Prozesse anhand von historischen Daten und Wiederverwenden der Erfahrungen. • Zukünftiges Systemverhalten: Prognose aus historischem Datenmaterial, simulationsorientierte Ansätze. Agent Based Supply Chain Management

35. ARCHON • Agenten in Realzeitsystemen ARCHON (ARchitecture for Cooperative Heterogeneous ON line Systems) • Agenten: semiautonom, zweigeteilt • ARCHON Layer (AL): Verbindung zur Agentengemeinschaft • Intelligent-System (IS): anwendungsbezogenes KI-Modul • Monitor: Durchleiten (Übersetzen)und Kontrollieren von Informationen vom IS zum AL Agent Based Supply Chain Management

36. ARCHON • Planning and Coordination Module (PCM): Pläne in zyklischen AND/OR Graphen, (Behaviours) Verhaltensweisen beinhalten Pläne, Auslösebedingung, Aktivitäts-, Ergebnisbeschreibung und sind die höchste Planungsebene, Regelbasierte Logik • Agent Information Management Module (AIM): Verteiltes Objektmanagement das die Daten für die kooperative Arbeit der Agenten bereithält, Speicherung von domänenspezifischen Daten, Interessen und Fähigkeiten des Agenten, AL kann auf die Daten des AIM zugreifen • High Level Communication Module (HLCM): Anbindung an die anderen Agenten im System mittels TCP/IP Agent Based Supply Chain Management

37. ARCHON Agent Based Supply Chain Management

38. ARCHON • Anwendungen: • Steuerung eines Zementofens • Überwachung von Elektrizitätsversorgungssystemen • Überwachung eines CERN Teilchenbeschleunigers • Robotersteuerung Agent Based Supply Chain Management

39. ANTS • Agenten in Simulationssystemen • ANTS (Agent Network for Task Scheduling) • Unit Process Broker (UPB): Verkörpert einen Arbeitsschritt im Prozessplan und verhandelt über dessen Ausführungszeitpunkt. • Part Broker (PB): Repräsentiert Ausgangsmaterial und Endprodukte für einen UPB. PB sind für Logistik, Lagehaltung etc. zuständig. • Ressourcenagent: Verkörpern die Produktionsmittel, sind charakterisiert durch Wartungsintervalle, Verfügbarkeit, Betriebskosten. Agent Based Supply Chain Management

40. ANTS • Zuliefereragent: Erscheint als UPB innerhalb der Fabrik • Kundenagent: Erscheint als UPB innerhalb der Fabrik • Marktarchitektur: Basiert auf dem Contract-Net Protokoll Agent Based Supply Chain Management

41. ANTS • Auftragszuweisung: • Wird von UPB und PB basierend auf dem Scheduling Algorithmus DESK (Density based Emergent Kernel) durchgeführt. • DESK arbeitet mit dem Verhältnis zwischen der minimalen Ressourcenbelegungszeit und der zur Verfügung stehenden Gesamtzeit zur Teilherstellung. • Minimierung der aggregierten Last für alle Ressourcen ist Optimierungsziel bei der Verlagerung der Herstellungszeitpunkte. Agent Based Supply Chain Management

42. ANTS Agent Based Supply Chain Management

43. MASCOT • MASCOT (Multi Agent Supply Chain COordination Tool) • Blackboard Architektur: Knowledge Sources (KS) und Blackboard • Funktionalitäten: • Koordination • Integration von heterogenen Planungs- und Scheduling Modulen • Mixed-Initiative Entscheidungsunterstützung • Rekonfigurierbarkeit • Alternative Probleminstanzen und Lösungen • Selektive Problemdefinition Agent Based Supply Chain Management

44. MASCOT • Behandlung von ungelösten Problemen: • Vollständigkeit • Inkonsistenz • Verbesserungsmöglichkeiten • Steuerung der Modulaktivierung: • Eingriff durch unterschiedliche Benutzer möglich • Eingriff auf unterschiedlichen Hierarchieebenen möglich • Problemlösungsablauf: • Aktualisieren der ungelösten Probleme • Auswahl eines oder mehrerer ungelöster Probleme • Auswahl einer Lösungsmethode Agent Based Supply Chain Management

45. MASCOT Agent Based Supply Chain Management

46. MASCOT Agent Based Supply Chain Management

47. Scheduling Techniken in MAS-SCM Agent Based Supply Chain Management