Regelung ereignisdiskreter Multi-Agenten-Systeme am Beispiel flexibler Produktionsnetzwerke

Marcus Werner Appel
2020
An der Herstellung komplexer Produkte ist eine Vielzahl von Produktionsmitteln beteiligt. Produktionsmaschinen, die über gemeinsam genutzte Ressourcen miteinander verkoppelt sind, bilden Produktionsnetzwerke. In flexiblen Produktionsnetzwerken kann die Produktionsgeschwindigkeit einzelner Maschinen gegen deren Ressourcenverbrauch abgewogen werden. Ziel dieser Arbeit ist die Erforschung von Methoden zur systematischen Nutzung der Freiheitsgrade in flexiblen Produktionsnetzwerken. Diese lassen
more » ... h in die Klasse ereignisdiskreter Multi-Agenten-Systeme (MADES) einordnen und durch Petri-Netze auf kompositionellem Wege durch lose verkoppelte Systemmodelle beschreiben. Eine Zwei-Freiheitsgrade-Regelstrategie ermöglicht die getrennte Auslegung von Führungs- und Störverhalten. Für beide Einsatzzwecke werden unterschiedliche Systemmodelle verwendet. Für die diskrete Ressourcenallokation im Rahmen einer Trajektorienplanung kommen ereignisdiskrete Modelle zum Einsatz, während der Entwurf eines Störgrößenreglers an einem kontinuierlichen Zustandsraummodell erfolgt. Mit Branch-and-Price-Verfahren ist es möglich, die lose verkoppelte Systemstruktur im Rahmen einer verteilten Trajektorienplanung auszunutzen. Optimierungsfreie Regelkonzepte für ereignisdiskrete Systeme beschränken sich auf die Vermeidung verbotener Systemzustände. Für den Zwei-Freiheitsgrade-Entwurf wird jedoch ein Regler benötigt, der das System im Falle von Abweichungen aktiv zurück auf die Referenztrajektorie führt. Ein Entwurfsmodell kann durch partielle Fluidisierung aus der ereignisdiskreten Modellierung abgeleitet werden. Neben einer Demonstration des Gesamtregelsystems erfolgt die Sensitivitätsanalyse eines betriebswirtschaftlichen Kostenmaßes. Die Resultate ermöglichen eine Abschätzung, unter welchen Parameterkonfigurationen wirtschaftliche Vorteile durch die Abkehr vom vorherrschenden Produktionsparadigma maximaler Produktionsgeschwindigkeiten erzielbar sind.
doi:10.25534/tuprints-00009645 fatcat:athpvpy2x5dtrjdajiivjeg5qi