Fakultät Informatik» Institut für Angewandte Informatik» Lehrstuhl für Technische Informationssysteme. Agentensysteme in der Automation

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1 Fakultät Informatik» Institut für Angewandte Informatik» Lehrstuhl für Technische Informationssysteme Agentensysteme in der Automation Mike Gißrau Hauptseminar Technische Informationssysteme

2 Gliederung Einführung Was ist ein Agentensystem? Agenten und Agentensysteme JADE Anwendungsbeispiel Modelleisenbahn Zusammenfassung Agentensysteme in der Automation Folie 2

3 Einführung Hallenfußballspiel verteiltes System Automatisierungseinheiten: Spieler Ziel ist Toreschießen Eigenschaften: dynamisches, selbstständiges Handeln der Einheiten eigenständige Reaktion auf neue Verhältnisse Agentensysteme in der Automation Folie 3

4 Produktionsanlagen Beispiel: Automobilherstellung Ziel: komplette Montage von Fahrzeugen Problem: Maschinenausfälle komplette Anlage stillgelegt? neue Modifikationen Unterbrechung des Betriebes? neue Fahrzeuglinien neue Produktionslinie? Agentensysteme in der Automation Folie 4

5 Ansatzmöglichkeiten Ziel: Entwicklung eines Automatisierungssystems, welches alle möglichen Situationen und Zustände berücksichtigt Lösung: selbstorganisierende Automatisierungslösungen, die während des laufenden Betriebes auf Situationen reagieren können Agentensysteme Probleme: Wie kann ich jegliche neuen Situationen und Systemabhängigkeiten in meiner Lösung berücksichtigen? Agentensysteme in der Automation Folie 5

6 Gliederung Einführung Was ist ein Agentensystem? Agenten und Agentensysteme JADE Anwendungsbeispiel Modelleisenbahn Zusammenfassung Agentensysteme in der Automation Folie 6

7 Was ist ein Agent Eigenschaften von Agenten: autonom sozial Agent proaktiv reaktiv anpassungsfähig frei nach: M. Wooldridge, N. R. Jennigs, Intelligent agents: theory and practice, in The Knowledge Engineering Review, 10(2), pp , Agentensysteme in der Automation Folie 7

8 Genereller Aufbau eines Agenten Jeder Agent ist eigenständiges Element eines Agentensystems Fähigkeiten Agent Zielstellungen Verhaltensweisen Umgebungseinflüsse Umgebungsabbildung Komponenten: Kommunikation, Auftragsverwaltung, Entscheidung, Durchführung von Aktivitäten Agentensysteme in der Automation Folie 8

9 Aufbau eines Agentensystems zentrale Infrastruktur: zentrale Verwaltung von Diensten der Agenten Bereitstellung von Kommunikationsadressen Grundlage für Kommunikation untereinander ohne zentrale Infrastruktur: dynamischer selbstverwaltender Aufbau Realisierung komplexer Agent 1 Agent 2 Agent 1 Agent 2 Agent 3 Agent 3 Infrastruktur Wichtig: Agentensystem muss Agenteninteraktion und Agentenverwaltung anbieten und unterstützen: Bekanntmachung aller Agenten und deren Fähigkeiten Bereitstellung eines Kommunikationsmedium Agentensysteme in der Automation Folie 9

10 Der FIPA-Standard Durch die IEEE gegründete Organisation, die die Standardisierung von Agenten und agentenbasierte Systeme unterstützt Repository (Glossar aller Spezifikationen) Spezifikation specification identifier Abgelehnt Life Cycle In Vorbereitung Experimentell Standard Überholt Agentensysteme in der Automation Folie 10

11 Gliederung Einführung Was ist ein Agentensystem? Agenten und Agentensysteme JADE Anwendungsbeispiel Modelleisenbahn Zusammenfassung Agentensysteme in der Automation Folie 11

12 JADE Quelloffene Middleware für Betrieb von agentenbasierten Anwendungen Lauffähig auf verschiedensten Plattformen und mobilen Geräten Entwickelt von der Universität Parma JADE Aufbau nach dem FIPA- Standard (Foundation for Intelligent Physical Agents) Funktionsumfang: Ausführung von Agenten grafische Werkzeuge für Debugging und Entwicklung von Agenten Remoteunterstützung für Konfiguration Agentensysteme in der Automation Folie 12

13 FIPA-konformer Aufbau von JADE Agent Plattform Agent AMS Directory Faciliator Message Transport System Agentensysteme in der Automation Folie 13

14 Programmtechnischer Aufbau Multi Agent Distributed Application JADE - Layer Agent 1 Agent 2 Agent n JADE JAVA - VM Layer Container Container J2SE J2EE Agentensysteme in der Automation Folie 14

15 Programmtechnischer Aufbau Container Kommunikation Agent 1 Agent 2 ticker behaviour simple behaviour behaviour (Verhalten) waker behaviour behaviour scheduler life cycle manager agent resources message management Agentensysteme in der Automation Folie 15

16 Agentenlebenszyklus in JADE Zustandsmaschine Agentensysteme in der Automation Folie 16

17 Programmierbeispiel Behaviour public class Example_Agent extends Agent { protected void setup() { addbehaviour(new SimpleBehaviour(this) { private boolean finished = false; public void action() { //do something finished = true; myagent.dodelete(); } }; } } public boolean done(){ return finished; } Agentensysteme in der Automation Folie 17

18 Gliederung Einführung Was ist ein Agentensystem? Agenten und Agentensysteme JADE Anwendungsbeispiel Modelleisenbahn Zusammenfassung Agentensysteme in der Automation Folie 18

19 Modelleisenbahn Anforderungen Gleiche zeitliche Abstände zwischen Fahrten Wartezeiten möglichst gering halten Dynamisches Reagieren auf Fehlersituationen: Zugverspätung Zugausfall Streckenausfall Sicherheitskritische Merkmale: nicht mehrere Bahnen auf selber Strecke Reservierung von Weichen und Strecken für 1 Zug Ausnutzung maximaler Transportkapazität Agentensysteme in der Automation Folie 19

20 Agentenorientierter Entwurf Protokolle/Aktivitäten Verantwortlichkeiten Rechte Agentensysteme in der Automation Folie 20

21 Agentenorientierte Implementierung Agentensysteme in der Automation Folie 21

22 Beispielszenario Agentensysteme in der Automation Folie 22

23 Gliederung Einführung Was ist ein Agentensystem? Agenten und Agentensysteme JADE Anwendungsbeispiel Zusammenfassung Agentensysteme in der Automation Folie 23

24 Zusammenfassung Automatisierungssystem zentrale Struktur verteilte Struktur agentenorientierte Struktur Agentensystem Agent Agentensysteme in der Automation Folie 24

25 Fragen? Agentensysteme in der Automation Folie 25