Agentenbasierte Verhandlung für kooperative Transporte in der Flugzeugmontage
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Felix Gehlhoff
,
Hamied Nabizada
Zusammenfassung
Agentensysteme werden seit vielen Jahrzehnten eingesetzt, um Aufgaben wie die Zuordnungs- und Reihenfolgeplanung in komplexen industriellen Systemen zu übernehmen. Das am häufigsten verwendete Koordinationsverfahren dabei ist das Contract Net Protokoll, ein einfaches, aber leistungsstarkes Auktionsprotokoll, auf welchem auch die Protokolle der I4.0-Sprache basieren. Die Zuordnung von Transportprozessen zu autonomen Transporteinheiten, welche in der Flugzeugmontage zunehmend an Bedeutung gewinnen, ist ein wichtiger Aspekt der Steuerung industrieller Systeme. Er erfordert flexible und zuverlässige Ansätze, einschließlich zuverlässiger Kommunikation und Ausführung von Prozessen, für die bestehende Agenten-Frameworks nicht ausreichen. Dieser Beitrag beschreibt aktuelle Bestrebungen, ein ROS2-basiertes Agenten-Framework zu entwickeln, und schlägt auf Basis einer kurzen taxonomischen Einordnung kooperativer Transporte einen Ansatz zur Fähigkeitsmodellierung sowie ein geeignetes Verhandlungsprotokoll für kooperative Transportprozesse vor. Außerdem wird eine Implementierung vorgestellt, die es ermöglicht, agentenbasierte Verhandlungen in einem reinen ROS2-Framework zu realisieren.
Abstract
Multi-agent systems have been used for many decades to perform tasks such as order allocation and sequence planning in complex industrial systems. The most commonly used coordination method is the contract net protocol, a simple but powerful auction protocol that also served as the basis for the protocols of the I4.0 language. The assignment of transport processes to autonomous transport units, which are becoming increasingly important in aircraft assembly, is an important aspect of controlling industrial systems. It requires flexible and reliable approaches, including reliable communication and execution of processes, for which existing multi-agent frameworks are not sufficient. This paper describes current efforts to develop a ROS2-based multi-agent framework and, based on a brief taxonomic classification of cooperative transports, proposes a capability modeling approach and a suitable negotiation protocol for cooperative transport processes. Furthermore, an implementation is presented that makes it possible to implement agent-based negotiations in a pure ROS2 framework.
Funding source: Die Autoren bedanken sich für die Förderung im Rahmen des iMOD-Projektes beim dtec.bw - Zentrum für Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr.
Funding source: Das dtec.bw wird finanziert durch die Europäische Union - Next- GenerationEU
Über die Autoren
Dr.-Ing. Felix Gehlhoff war von 2017 bis 2023 wissenschaftlicher Mitarbeiter und Forschungsgruppenleiter mit dem Schwerpunkt agentenbasierte Systeme am Institut für Automatisierungstechnik der Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, wo er 2023 promovierte. Sein aktueller Fokus als Post-Doc liegt auf autonomen Systemen und Künstlicher Intelligenz.
Hamied Nabizada erhielt den B.Sc. und M.Sc. in Wirtschaftsingenieurwesen von der Universität Hamburg. Seit 2021 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Automatisierungstechnik der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg. Sein Hauptinteresse gilt den Beschreibungsmitteln von KI-basierten Planungsmethoden und deren Anwendung im Flugzeugbau.
Ahmed Elkhateeb erhielt den M.Sc. in Mechatronics von der technischen Universität Hamburg. Im Rahmen seiner Masterarbeit hat er in Kooperation mit der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg und der Airbus Operations GmbH ein ROS2-basiertes Agentensystemen entwickelt.
Christian LePolotec ist seit 1994 Mitarbeiter der Airbus Group. Aktuell leitet er Forschungs- und Innovationsprojekte im Bereich “Cabin & Cargo”. Unter anderem hat er dabei maßgeblich die Entwicklung der TETRABots vorangetrieben.
Dr.-Ing. Martin Röhrig ist Experte für Produktionssystem- und Fabrikgestaltung. Seit 2004 ist er Führungskraft bei Airbus in den Bereichen Strategie und Manufacturing Engineering und leitet aktuell die Vision der “Factory of the Future”. Er war sechs Jahre operativer Leiter des Composite Technology Center (CTC) in Stade.
Prof. Dr.-Ing. Alexander Fay ist Professor für Automatisierungstechnik in der Fakultät für Maschinenbau der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg. Sein Hauptinteresse gilt Beschreibungsmitteln, Methoden und Werkzeugen für ein effizientes Engineering komplexer Automatisierungssysteme.
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Research ethics: Not applicable.
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Informed consent: Not applicable.
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Author contributions: The authors have accepted responsibility for the entire content of this manuscript and approved its submission.
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Competing interests: The authors state no conflict of interest.
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Research funding: The authors are grateful for funding in the context of the iMOD project at dtec.bw - Zentrum für Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr. dtec.bw is financed by the European Union - Next- GenerationEU.
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Data availability: Made publicly available via GitHub https://github.com/AHElkhateeb/ROS2-BDI.
Literatur
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© 2023 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston
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