Fachbegriff des Monats – Multiagentensystem

Mit James Bond oder einem geheimnisvollen Spion hat unser heutiger Fachbegriff des Monats leider nichts zu tun, aber sehr wohl mit unserem Steckenpferd – der Industrie 4.0. Sogenannte Multiagentensysteme stehen momentan im Fokus bei zahlreichen Forschungsprojekten, denn sie bilden die Grundlage für eine flexible autonome Produktion und ermöglichen es, die aktuellen Fortschritte auf dem Gebiet der verteilten künstlichen Intelligenz in eine Smart Factory einzubringen (siehe intelligente Fabrik).

Das Konzept der Multiagentensysteme in der Informatik ist bereits seit den 1980-er Jahren bekannt und wird in sehr vielen unterschiedlichen Anwendungsbereichen umgesetzt. Durch die neuen Erkenntnisse im Bereich KI und die Verknüpfung mit neuartigen Technologien erlebt dieses Konzept zurzeit einen zweiten Entwicklungsschub.

Definition

Ein Agent ist ein autonomer Softwarebaustein, der Daten aus seiner Umgebung aufnehmen, diese nach einem eingebauten Algorithmus und zu einem bestimmten Zweck verarbeiten und die Ergebnisse wieder nach außen abgeben kann. Durch maschinelles Lernen gewinnen die Software-Agenten an Intelligenz und können somit auch proaktiv auftreten. Das bedeutet, dass sie nicht nur auf die Änderungen in ihrer Umgebung reagieren, sondern viel mehr zielgerichtet bestimmte Aktionen ausführen, um ihre Umgebung zu beeinflussen und selbständig Ziele zu verfolgen.

Ein Multiagentensystem (MAS) besteht aus einer Vielzahl von Agenten, die miteinander kommunizieren und kooperieren. Jeder Software-Agent hat zwar ein festgelegtes Ziel, aber durch ihr koordiniertes Handeln arbeiten die Agenten gemeinsam an komplexen Problemlösungen und können somit verschiedenste Aufgaben zuverlässig bewältigen.

Anwendung in der Industrie 4.0

Durch cyber-physische Systeme in einer intelligenten Fabrik verschmelzen reale und digitale Objekte miteinander, dabei läuft die Kommunikation über modular aufgebaute Netzwerke. Jeder Gegenstand in dieser Produktionsumgebung – Maschinen und einzelne Komponenten, Zuliefermaterial, Produkte und weitere Objekte – bekommt einen virtuellen Prototyp (siehe digitaler Zwilling) und bildet zusammen mit seiner Verwaltungsschale eine I4.0-Komponente.

Um die Produktion flexibler zu gestalten und vor allem eine individuelle Fertigung zu ermöglichen, werden die cyber-physischen Systeme als Multiagentensysteme aufgebaut. Das heißt, sie bestehen aus autonomen Software-Agenten (Production Bots), die durch gewisse Intelligenz selbständige Entscheidungen in Echtzeit treffen und aktiv am Produktionsprozess mitwirken können. Fällt beispielsweise eine I4.0-Komponente aus, so erkennen es die Agenten rechtzeitig und ergreifen Maßnahmen, um Verzögerungen im Betrieb zu verhindern.

Jeder intelligente Agent, sei es das Produkt, ein einzelner Sensor oder eine ganze Fertigungslinie, sammelt Daten, tauscht Informationen mit anderen Agenten aus und findet Lösungen für seinen aktuellen Zustand. Dieses Konzept der dezentralen künstlichen Intelligenz eröffnet gänzlich neue Möglichkeiten für die Fabrik der Zukunft.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, in diesem 40-minütigen Talk erklären die Experten der Technologie-Initiative SmartFactory^KL die Systemarchitektur der zukünftigen ‚Shared Production‘: SmartFactory-KL auf YouTube