Knowledge-based agent architecture for cooperative production systems

Abstract

Die Fähigkeit von Unternehmen, Netzwerkorganisationen zu bilden und mit Partnern zusammenzuarbeiten, wird für die Konkurrenzfähigkeit und Sicherung der Marktposition immer wichtiger. Der Informations- und Wissensaustausch zwischen Partnern spielt eine kritische Rolle für den Erfolg solcher Netzwerke. Es ist von größter Bedeutung, einen optimierten Informationsfluss zu haben, d.h. die passende Informationsquelle in der gewünschten Qualität und in der kürzesten Zeit zu finden. Für virtuelle Unternehmen ist es üblicherweise nicht transparent, welches Wissen bei den einzelnen Partnern vorhanden ist.<br />Diese Arbeit begegnet dem Problem durch den Einsatz von semantischen Technologien und Softwareagenten, um die Wissenserfassung, die Wissenswiederverwendung und die Wissensübertragung zu verbessern. Die Softwareagenten werden innerhalb eines komplexen virtuellen Unternehmens benutzt, um bestimmte Komponenten und Prozesse (Domänen) zu kontrollieren. Semantik bedeutet in diesem Kontext, dass alle relevanten Konzepte, die für die erfolgreiche Zusammenarbeit der Unternehmen wichtig sind, in einer Ontologie abgebildet werden. Die Ontologie modelliert dabei die Verbindungen und Abhängigkeiten der einzelnen Domänen und ermöglicht das gemeinsame Verständnis des ausgetauschten Wissens in der Inter-Agenten-Kommunikation. Dies erlaubt den Geschäftspartnern, offene Gemeinschaften zu errichten, welche die Regeln für den Informationsaustausch in ihren Domänen gemeinschaftlich definieren und teilen. Im Rahmen dieser Dissertation wurde eine wissensbasierte Multi-Agenten Architektur zur Lösung eingangs genannter Herausforderungen entwickelt. Diese wurde in weiterer Folge im Rahmen eines Testfalles implementiert und simuliert. Diese Simulation zeigte die erfolgreiche Evaluierung des ``Decision-Support-Systems'' zur Strategiefindung von autonomen Softwareagenten in Auktionen und Verhandlungen. Darüberhinaus wurde das Konzept im Bereich verteilter mobiler Roboter für Demontageprozesse, die ähnliche Anforderungen wie verteilte Unternehmen haben, erfolgreich implementiert und getestet.

The capability of enterprises to form network organizations and to cooperate with partners is an important factor for a competitive market position. The information and knowledge exchange between partners play a critical role for the success of such networks. It is of highest importance to have an optimized information flow to find the appropriate knowledge source in the desired quality and in adequate time. In current networked organizations it is usually not transparent for the partners, which knowledge is available at which partner's side. Our approach is to use the semantic technology together with software agents in order to improve knowledge capturing, knowledge reuse and knowledge transfer. The software agents are used within a complex virtual company to control certain components and processes (domains). Semantic means in this context that all relevant concepts that are important for collaborative organizations will be modelled in an ontology by capturing the associations between the domains, ensuring at the same time the understanding of exchanged knowledge during the inter-agent communication. This allows business partners to build open communities that define and share the semantics of the information exchanged in their domain. In this thesis, a knowledge-based multi-agent architecture was developed to face the above mentioned challenges. This was subsequently implemented as part of a test case and simulated to proof the concept. This simulation included the successful evaluation of the decision support system that supports autonomous software agents during auctions and negotiations. Moreover, the concept has been successfully implemented and tested in the field of distributed mobile robots for disassembly processes, having similar requirements like distributed production enterprises.