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Erfolge und Grenzen der Agententechnologie

bei DaimlerChrysler

Dr. Stefan Bussmann, REI/IK


Research and Technology

1 Motivation

2 KoWest: Agenten im Betrieb

3 Analyse und Bewertung

4 Zusammenfassung

Stefan Bussmann, REI/IK 2


Research and Technology

1 Motivation

2 KoWest: Agenten im Betrieb

3 Analyse und Bewertung

4 Zusammenfassung

Stefan Bussmann, REI/IK 3


Research and Technology

Motivation für Agentenbasierte Systeme

Industrielle Überkapazitäten und Globalisierung führen zu

• kürzere Produktlebenszyklen

• schnellere Markteinführung (time-to-market)

• steigende Produktvielfalt

• schwankende Nachfrage

• reduziertes Investment

Neue Anforderungen an die Produktion




Produktflexibilität

Volumenskalierbarkeit

Störungsrobustheit

Stefan Bussmann, REI/IK 4


Research and Technology

Motivation für Agentenbasierte Systeme

(II)

Steuerungsflexibilität und -robustheit implizieren

• Ressourcen-/produktorientierte dezentrale Steuerungsarchitekturen

• Reaktive und pro-aktive Steuerungseinheiten

• Abstrakte, generalisierte und flexible Interaktionen

• Selbstorganisierende Steuerungssysteme

Autonome und kooperative Agenten

Stefan Bussmann, REI/IK 5


Research and Technology

1 Motivation

2 KoWest: Agenten im Betrieb

3 Analyse und Bewertung

4 Zusammenfassung

Stefan Bussmann, REI/IK 6


Research and Technology

Kowest:

Flexible und robuste Fertigung

Kowest

Nachteile von Transferstrassen

• spezielle Maschinen

• rigider Materialfluss

Einführung flexibler Hardware

flexibles

Transportsystem

flexible

Maschinen

Stefan Bussmann, REI/IK 7


Research and Technology

Kowest: Agentenorientierter Ansatz

Kowest

Werkstücke suchen

sich den Weg

Werkstückagent

Steuerungsverfahren:

• Werkstückzuordnung

• Füllgradsteuerung

Verschiebetische dirigieren

Materialfluss

Verschiebetischagent

Maschinenagent

Maschinen steuern

eigene Auslastung

Stefan Bussmann, REI/IK 8


Research and Technology

Kowest: Werkstückzuordnung

Kowest

Anfrage

Angebot

Auktion

Transport und Bearbeitung

Zuschlag für beste Maschine

Stefan Bussmann, REI/IK 9


Research and Technology

Kowest: Füllgradsteuerung

Kowest

Zuschlag für

Maschine

Keine Angebote

mehr abgeben

Stefan Bussmann, REI/IK 10


Research and Technology

Kowest: Feldtest

Kowest

Durchsatzverbesserung

mehr als 10%

By-pass zu

existierender Fertigungslinie

Courtesy of Bleichert, Osterburken

Stefan Bussmann, REI/IK 11


Research and Technology

Kowest: Betrieb

Kowest

Nach den Performance-Tests wurde der Pilot um drei Maschinen ergänzt

und ist für die Fertigung von Zylinderköpfen mehr als drei Jahren im

Betrieb gewesen.

Courtesy of Bleichert, Osterburken

Stefan Bussmann, REI/IK 12


Research and Technology

1 Motivation

2 KoWest: Agenten im Betrieb

3 Analyse und Bewertung

4 Zusammenfassung

Stefan Bussmann, REI/IK 13


Research and Technology

Analyse: Erfolgreich?

Bisherige Errungenschaften:

• Entwurf von agentenbasierten Steuerungslösungen

• Implementierung durch einen Steuerungshersteller auf Standard-

Hardware

• Industrielle Machbarkeit im Betrieb gezeigt

• Technische Vorteile im Betrieb gezeigt

Warum gibt es nicht mehr Realisierungen?




schwer quantifizierbarer Nutzen

over-engineered

physische Grenzen

Stefan Bussmann, REI/IK 14


Research and Technology

Analyse I:

Schwer quantifizierbarer Nutzen

Technische Vorteile von Kowest:

+ größere Störungsrobustheit

+ höhere Produktflexibilität

- mehr Technik

Wirtschaftlicher Nutzen?

+ höherer Durchsatz

???

- höheres Investment

- höhere Stückkosten

Grund:

Flexibilität ist ein Nutzen in der Zukunft,

aber auch ein höheres Investment in der Gegenwart

Existierende Investitionsrechnungsverfahren können

einen möglichen Nutzen nur schwer berücksichtigen

Stefan Bussmann, REI/IK 15


Research and Technology

Lösungsansatz:

Bewertungsmethodik für Flexibilität

Ziel:

Investitionsrechnung für flexible Methoden

Produktanforderungen

Mögliche Lösungen



Herkömmliche dynamische Investitionsrechnungsmethoden als Basis

Erweiterung um Szenario- und Risikobetrachtungen

Stefan Bussmann, REI/IK 16


Research and Technology

Analyse II:

Design to requirements

Technische Vorteile von Kowest:

• größere Störungsrobustheit

• höhere Produktflexibilität

=

>>

Wirtschaftlicher Nutzen?

hoher Durchsatz

höhere Flexibilität

Durchsa

tz

Transferstraße

Portallader

Kowest

FMS

Produktflexibilität

Stefan Bussmann, REI/IK 17


Research and Technology

Analyse II:

Portalladersysteme

Physische Grenzen:



Flexibilität nur für zwei Produkte

Keine Flexibilität des Materialflusses

Courtesy of GSA, Bad Friedrichshall

Stefan Bussmann, REI/IK 18


Research and Technology

Lösungsansatz:

Entwurfsmethodologie

Ziel der Entwurfsmethodologie



entwerfe ein agentenbasiertes System, welches genau die

Anforderungen erfüllt („nicht mehr und nicht weniger“)

Setze einen Ingenieur ohne vorherige Erfahrung in

agentenbasierter Entwicklung in die Lage, ein agentenbasiertes

Steuerungssystem zu entwickeln

Input:

specification of (physical) production system

Output:

specification of agent-based control system

agents, responsibilities, interactions

Stefan Bussmann, REI/IK 19


Research and Technology

Analyse III:

Integration mit der Mechanik

Steuerung ist notwendig um einen physischen Produktionsprozess zu betreiben

und wird nur durch Aktuatoren wirksam. Die mechanische Welt enthält

jedoch mehr Restriktionen als die Steuerungswelt.

Beispiel:

Karosserierohbau

Vorrichtungen und Werkzeuge

sind oft produktspezifisch

Stefan Bussmann, REI/IK 20


Research and Technology

Analyse III:

Integration mit der Mechanik

Potenzial von Holonic Manufacturing:

A holon is an autonomous and cooperative building block of a manufacturing

system for transforming, transporting, storing and/or validating information

and physical objects. The holon consists of an information processing part

and often a physical processing part. (Christensen 1994)

Integriere agentenbasierte / holonic control Ansätze mit

neuen Entwicklungen in der mechanischen Fertigung, um

Produktionssysteme einer neuen Generation zu entwickeln

Stefan Bussmann, REI/IK 21


Research and Technology

1 Motivation

2 KoWest: Agenten im Betrieb

3 Analyse und Bewertung

4 Zusammenfassung

Stefan Bussmann, REI/IK 22


Research and Technology

Zusammenfassung





Zeige den Mehrwert von Agententechnologie gegenüber existierender

Technologie und dem Stand der Praxis auf (in betriebswirtschaftlichen

Kennzahlen)

Beachte die wirtschaftlichen Anforderungen der Anwendungen und

entwickle genau auf diese Anforderungen hin

Zeige einen Migrationspfad von herkömmlichen zu agentenbasierten

Systemen auf.

Integriere mechanische und agentenbasierte Systeme zu einem wahrhaft

holonischem System.

Stefan Bussmann, REI/IK 23

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