Methodische Ansätze für die agentenorientierte Softwareentwicklung im Maschinen-und Anlagenbau

Der Anteil dezentraler eingebetteter Systeme steigt in zahlreichen Andwendungsfeldern, wie der Kfz-Elektronik oder der Anlagenautomatisierung [ScZu03]. Zudem steigen die Anforderungen and die Flexibilität und den Funktionsumfang moderner automatisierungs-technischer Systeme. Der Einsatz agentenorientierter Methoden ist diesbezüglich ein geeigneter Ansatz diesen Anforderungen gerecht zu werden [WGU03]. Mit Agenten können flexible, anpassungsfähige Softwaresysteme entwickelt werden, welche die Verteilung von Informationen, Aufgaben, Ressourcen oder Entscheidungsprozessen der realen Problemstellung im Softwaresystem widerspiegeln. Es ist somit möglich, die gewünschte Flexibilität des Systems, bezüglich der Struktur oder des Verhaltens gezielt zu entwerfen. Nachteilig ist jedoch der Indeterminismus des Verhaltens des Gesamtsystems, der sich aufgrund von schwer vorhersagbaren Interaktionen ergibt [Jen00]. Dem gegenüber stehen statische Softwaresysteme, welche zwar einen hohen Determinismus aufweisen aber wenig flexibel in Bezug auf Änderungen der Struktur des Systems oder des Ablaufs des realen Prozesses sind. Mit der steigenden Komplexität der Systeme ist allerdings selbst mit einem statischen Entwurf die Vorhersagbarkeit immer weniger zu gewährleisten. Die Zahl der möglichen Zustände einer Anlage wird mit der Berücksichtigung von allen möglichen Fehlern, Ausfällen und externen Einflüssen (dynamische Umgebung) so groß, daß diese mit vertretbarem Aufwand kaum noch erfassbar sind und somit auch nicht behandelt werden können. Das von der DFG geförderten Projekt AVE [AVE05], welches in Kooperation mit dem Institut für Automatisierungs- und Softwaretechnik der Universität Stuttgart bearbeitet wird, beschäftigt sich in diesem Kontext mit dem Konflikt, die Vorteile der Flexibilität und Anpassungsfähigkeit von agentenorientierter Software mit den spezifischen Anforderungen der Domäne der Echtzeitsysteme, wie Zeit- und Verlässlichkeitsanforderungen, zu verknüpfen. In einer detaillierten Analyse dieser Anforderungen wurde untersucht, wie die Eigenschaften der Anpassungsfähigkeit und Flexibilität prinzipiell die Anforderungen an Echtzeit- und Verlässlichkeitseigenschaften beeinflussen und wie umgekehrt Anforderungen an Echtzeit- und Verlässlichkeitseigenschaften die Anpassungsfähigkeit und Flexibilität beschränken können. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden Methoden und Konzepte für den Entwurf und die Implementierung von Agentensystemen auf gängiger Automatisierungshardware, insbesondere Speicher Programmierbare Steuerungen (SPS), entwickelt. In diesem Rahmen wird ein Konzept für die Modellierung von Sicherheit in Agentensystemen vorgestellt, welches insbesondere den modularen Charakter von Agenten berücksichtigt. Kernaspekt ist es, dem Entwickler einen Rahmen vorzugeben, der ihn dabei unterstützt ein möglichst lückenloses Sicherheitskonzept zu erstellen und ihm dabei genug Freiheiten lässt den Aufwand für die Strategien zur Fehlererkennung, Fehlerdiagnose und Fehlerbehandlung je nach Anforderung für jedes Modul individuell festzulegen. Desweiteren ist besonderer Wert darauf gelegt worden, dass die verwendeten Darstellungen und Diagramme aus der Domäne stammen und eine gute Vorlage für die spätere Implementierung auf automatisierungstechnischer Hardware bieten.

eLEARNING - EINE CHANCE FÜR KLEINE UND MITTLERE UNTERNEHMEN

eLearning wird durch seine Flexibilität und Zugänglichkeit als bedeutendes Instrument für die Implementierung lebenslangen Lernens (LLL) angesehen. Es kann für kleine und mittelgroße Unternehmen (KMU) einen Katalysator des Wandels sein und bietet damit die Chance zur Verbesserung der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit. Darüber hinaus kann eLearning dazu dienen, die Integration von KMU in den europäischen Markt zu fördern. Bis jetzt wird eLearning im Rahmen der beruflichen Aus- und Weiterbildung jedoch nahezu ausschließlich in Großunternehmen genutzt, während es in KMU allenfalls eine marginale Rolle spielt. Im ersten Kapitel dieses Artikels wird auf den Perspektivenwechsel in der beruflichen Aus- und Weiterbildung eingegangen. Im Anschluss daran werden die zentralen Elemente von eLearning vorgestellt (Kap. 2). Die mit eLearning verbundenen Chancen und Herausforderungen für KMU diskutiert (Kap. 3). Abschließend wird auf Erfahrungen mit eLearning in der Praxis am Beispiel von drei EU-finanzierten Projekten eingegangen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem laufenden Projekt ARIEL -Analysing and Reporting the Implementation of Electronic Learning in Europe -, das vom Institut Arbeit und Technik, Gelsenkirchen, (IAT) koordiniert wird.

"EDV gestützte Fahrzeugdisposition und -abrechung im Baubereich zur Optimierung der Prozesskette"

Die deutsche Bauindustrie sieht sich in der jüngeren Vergangenheit mit starkem Konkurrenzdruck von den neuen EU Mitgliedern konfrontiert, in dem sie sich nur durch technologischen Vorsprung behaupten kann, da einer reiner Preiskampf mit den Billiglohnländern mittelfristig durch die hohen Arbeitskosten in Deutschland nicht gewonnen werden kann. Der erforderliche technologische Vorsprung ist nicht nur auf die eigentlichen Bauprozesse beschränkt, sondern betrifft vor allen auch Prozesse wie die Baustellenlogistik, die mit der eigentlichen Wertschöpfung am Bauprojekt nichts zu tun haben. Durch den Einsatz von mobilen Datenerfassungsgeräten (Onboard Units) können die Prozesse zur Versorgung von Baustellen transparenter gestaltet und so ein automatisiertes Controlling zur Kostenssenkung eingeführt werden. Betriebsmittel können so effektiver eingesetzt werden, aber auch Lieferprozesse durch die höhere Planungssicherheit durch eine EDV Unterstützung schlanker gestaltet und besser mit dem Bauablauf synchronisiert werden. Im Rahmen eines AiF Forschungsprojektes wurde am Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik (fml) der TU München in Zusammenarbeit mit Industriepartnern ein Flottentelematiksystem für die Baubranche unter Berücksichtigung der besonderen Randbedingungen entwickelt und in einem langfristigen Pilotversuch getestet.

Neue Materialflusskomponenten für die zukünftige Logistik

In den zurückliegenden 40 Jahren hat sich die Logistik anfänglich mit reinen Transportaufgaben befasst. Im Vergleich dazu geht es heute vornehmlich um Supply Chain-Systeme. Im Gegensatz zur klassischen Produktion entstehen hierbei allerdings keine Waren und Produkte, denn Logistik beschäftigt sich bekanntlich vorwiegend mit Dienstleistungen: von der Kundenbestellung über die Produktion bis zur Auslieferung. Und zwar innerhalb geschlossener Wertstoffkreisläufe, also auch unter Berücksichtigung der Entsorgung und Ressourcen sparender Rückeinspeisung.

Rechnergestütztes Hilfsmittel zur Planung automatisierter Verladesysteme: Automatische Be- und Entladung

In vielen Bereichen der Industrie und des Handels mit hohem Güterumschlag werden moderne und hochautomatisierte förder- und lagertechnische Geräte eingesetzt. Am Punkt der Übergabe an den außerbetrieblichen Transport hört aber in vielen Fällen die Automatisierung auf. Die Verladung von Stückgütern bei Lkw geschieht trotz geeigneter automatisierter Umschlagsysteme überwiegend manuell mit Gabelhubwagen oder Staplern. Der Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik (fml) entwickelte ein rechnergestütztes Hilfsmittel, um die Möglichkeiten der hierin verborgenen Rationalisierungspotenziale aufzuzeigen, aber auch Risiken und Gefahren einer Automatisierung des Umschlagbereichs abzuschätzen. Dieses Werkzeug wurde nun im harten planungsbegleitenden Einsatz in mehreren Pilotprojekten getestet.

Mitarbeiterqualifizierung in der virtuellen Realität - Implementierung und Evaluation einer didaktischen Simulationsanwendung

Virtuelle Teamtrainingsanwendungen sind im militärischen Bereich seit über 20 Jahren mit großem Erfolg im Einsatz. Bei geeigneten Randbedingungen schafft dieses Qualifizierungsmedium neben einer erheblichen Reduzierung von Ausbildungsdauer und -kosten beachtliche Vorteile hinsichtlich der einhergehenden Ausbildungsqualität. Im Rahmen des Bayerischen Forschungsverbundes ForLog wird in Kooperation des Lehrstuhls für Fördertechnik Materialfluss Logistik (fml) und der Ray Sono AG das Potenzial entsprechender Qualifizierungsansätze im zivilen Industriesektor praxisnah untersucht.

SEMT - Sensorische Erkennung der Materialart und Erfassung der Trennflächen

Das Ziel des Projektes SEMT ist die Unterstützung der qualitätsrelevanten Gewinnung durch Erkennung der Materialarten und der dazwischen liegenden Trennfläche (Schichtgrenze) während des Grabvorganges als Geräteführerhilfe und zur Verfeinerung zukünftiger Tagebaumodelle. Die in Echtzeit erfolgende Erkennung des anstehenden Materials, der Trennflächen und die während des Grabvorgangs erfolgende Vorauserkundung in die Tiefe bilden die Basis für weitere Automatisierungsvorhaben und Prozessoptimierungen in der gesamten Abbaukette von Gewinnung, Transport, Lagerung und Verkippung. Zur Auswahl einer geeigneten Sensorik wurde eine Vorstudie mit anschließender Wertung in Bezug auf die Leistungsanforderungen und Einsatzbedingungen am Schaufelradbagger durchgeführt. Die aus dieser Studie als theoretisch geeignet erscheinenden Sensoriken Georadar und Geoelektrik mussten in Feldversuchen ihre praktische Eignung für SEMT nachweisen. Dieser Bericht gibt eine Übersicht über die durchgeführten Feldversuche mit den dazugehörigen Ergebnissen und einen Ausblick auf die mögliche Integration der Sensoriken am Schaufelradbagger.

Antriebssysteme für Stückgutsortieranlagen – Eine Bestandsaufnahme

Die Sortierung von Stückgütern stellt einen der aufwendigsten Vorgänge in der Warenverteilung dar, der heutzutage weitestgehend maschinell durch hochautomatisierte, kettengeführte Sortieranlagen erledigt wird. Von besonderem Interesse ist die Ausführung des Antriebssystems, da dessen Eigenschaften maßgeblich die Effizienz der Gesamtanlage festlegen. Berührungslos arbeitende Linearinduktionsantriebe stellen hierfür den aktuellen Stand der Technik dar. Ihr signifikanter Nachteil ist der äußerst geringe Wirkungsgrad von höchstens 25%. Angesichts steigender Energiepreise wird dieser Nachteil in absehbarer Zeit stärker ins Gewicht fallen. Es müssen Möglichkeiten zur Wirkungsgradsteigerung untersucht werden oder aber ein alternatives, vergleichbares Antriebskonzept gefunden werden. Der Kettenvortrieb durch Reibradantriebe stellt ein solches Konzept dar. Dieser Beitrag behandelt Antriebssysteme von kettengeführten Stückgutsortieranlagen und stellt zunächst bewährte Systeme wie Kettenrad-, Schleppketten- und Schneckenwellenantrieb vor. Hieran schließt sich eine Diskussion der Eigenschaften von aktuell eingesetzten Linearinduktionsantrieben an. Bezüglich der Wirkungsgradproblematik werden Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt und der Reibradantrieb als weiteres mögliches Antriebskonzept vorgestellt.