Entwicklung und Evaluation agentenorientierter Automatisierungssysteme zur Erhöhung der Flexibilität und Zuverlässigkeit von Produktionsanlagen
(Deutsch)
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In dieser Arbeit wurden erstmals Agentensysteme für die Steuerung von Produktionsanlagen konzeptioniert und prototypisch implementiert, die direkt auf speicherprogrammierbaren Steuerungen nach der Norm lEC 61131-3 lauffähig sind. Die Tragfahigkeit der entwickelten Konzepte wurde anhand von zwei Demonstratoren gezeigt. Drei weitere Implementierungen, die auf diesem Konzept basieren, es allerdings nicht in allen Punkten umsetzten, wurden für ein komplexes Labormodell realisiert, weIches sowohl aus verfahrenstechnischen als auch fertigungstechnischen Anlagenteilen besteht. Die Grundlage dieser Arbeit bildete eine selbstentwickelte Vorgehensweise für den Entwurf von verlässlichen Agentensystemen für Echtzeitsysteme, die im Rahmen des DFG-Projekts AVE entwickelt wurde und in dieser Arbeit sowohl bezüglich der Beschreibungsmittel als auch methodisch erweitert und verbessert wurde. Der Schwerpunkt der Arbeit lag dabei auf dem Handlungsspielraum, weIcher den Agenten zur Verfügung steht, wenn diese mit einem technischen System interagieren, um einen technischen Prozess nach verschiedenen und wechselnden Optimierungszielen führen. Die Festlegung dieses Raums hat erheblichen Einfluss auf die Sicherheit einerseits und die Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit des Systems andererseits. Der Handlungsspielraum ist sowohl durch Anforderungen und Randbedingungen begrenzt als auch durch Abhängigkeiten der Anforderungen untereinander strukturiert. Neben dieser durch Bereiche und Toleranzen definierten Form der Flexibilität (parametrisch) wurde auch eine kompositionelle Form der Flexibilität berücksichtigt, die Handlungsalternativen aufzeigt und Redundanzen innerhalb des betrachteten Handlungsspielraums nutzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Modelle entwickelt, welche diese beiden Dimensionen der Flexibilität als Teil der Wissensbasis eines Agenten berücksichtigen. Dies ist zum einen das Toleranzmodell, welches es dem Agenten zur Laufzeit erlaubt sowohl die Grenzen des Handlungsspielraums zu erkennen und zu überwachen als auch deren aktive Überschreitung zu vermeiden. Auf diese Weise werden wesentliche Aspekte der Fehlerprävention und Fehlererkennung bereits in der Entwicklung eines Agenten berücksichtigt. Das zweite Modell der Wissensbasis, das Redundanzmodell, umfasst Handlungsalternativen auf der Grundlage redundant verfügbarer Ressourcen. Die Agenten sind damit in der Lage den Ausfall von Teilen des technischen Systems und den damit verbundenen Verlust an Funktionen zu erkennen und zu kompensieren.