Problem:

Der Automobilbau der AUDI AG ist geprägt von einem immer kürzer werdenden Produktlebenszyklus und steigenden Modell- und Ausstattungsvarianten. Diese Tatsache wirkt sich auf die einzelnen Bereiche der Produktion auf unterschiedliche Weise aus. Die gestiegene Anzahl möglicher Verbauteile und deren Variantenvielfalt haben beispielsweise im Bereich der Vorkommissionierung zu einem Anstieg der Kommissioniervorgänge und einer Erhöhung der Komplexität geführt.

Durch die angesprochene verkürzte Produktlaufzeit und die dadurch resultierenden Umstrukturierungen muss in produktionsnahen Bereichen wie der Vorkommissionierung im besonderen Maße auf die Erhaltung der Flexibilität geachtet werden. Um ausgewählte Prozesse automatisieren zu können, ist eine Bereitstellung neuer technischer Konzepte erforderlich. Eine Vollautomatisierung innerhalb der Vorkommissionierung ist weder wirtschaftlich noch technisch sinnvoll. Um sowohl die notwendige Flexibilität zu erhalten als auch eine maschinelle Bearbeitung zu ermöglichen, wird im Rahmen dieses Projektes der Einsatz eines autonomen, mobilen Robotersystems in der Vorkommissionierung untersucht.

Aim:

Ziel dieses Projektes ist es, ein mobiles Robotersystem mit Eigenschaften wie Flexibilität und Ortsunabhängigkeit bereit zu stellen und seine Einsatzfähigkeit in einer streng getakteten Serienproduktion zu demonstrieren. Durch einen modularen Aufbau und einfache Rekonfiguration wird der Forderung nach hoher Verfügbarkeit und geringen Ausfallzeiten nachgekommen.

Dementsprechend muss das Aufsetzen neuer Applikationen schnell und wirtschaftlich erfolgen. Die notwendigen Veränderungen der Hardware bei einem Anwendungswechsel sollen von einem intelligenten Softwaresystem schnell und zuverlässig umgesetzt werden. Beim Eintreten eines technischen Defektes oder einer unerwarteten Umgebungsveränderung wird eine Rekonfiguration in Laufzeit die Verfügbarkeit des Robotersystems sicherstellen.

Darüber hinaus soll erforscht werden, wie neuartige Roboter- und Sensorlösungen verschiedener Hersteller am einfachsten in ein Hardwaresystem eingebunden werden können.

Da es sich um eine Erstanwendung mobiler Robotertechnik innerhalb der AUDI AG handelt, wird auch eine begleitende wirtschaftliche Bewertung des Technikträgers durchgeführt.

Realization:

Das Projekt beinhaltet sowohl den Aufbau sowie das Testen des Technikträgers als auch das Umsetzen der Prämissen Modularität und Wiedereinsatzfähigkeit.

Durch den Einsatz austauschbarer Industriekomponenten wird dieser Forderung hardwareseitig Rechnung getragen. Der wissenschaftliche Neuheitsgrad besteht in der Erstellung der Systemsoftware.

Das Gesamtsystem wird als agenten-basierte Softwarestruktur modelliert. Im Gegensatz zu einer objektorientierten Struktur wird hier Autonomie und Selbstorganisation der einzelnen Bausteine in den Vordergrund gestellt. Seit den 90er Jahren findet dieses Programmierkonzept in der Wissenschaft und nachfolgend auch in der Wirtschaft vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Im Gegensatz zu anderen Umsetzungen agentenbasierter Softwarestrukturen wie zum Beispiel dem Agent Network System (ANTS) [1], wird im vorliegenden Projekt weniger eine neuartige Struktur als vielmehr deren Flexibilisierung erforscht.

Dabei kommt eine Erweiterung des Rollenkonzeptes zum Einsatz. Dieses kann, wie bereits in anderen Arbeiten beschrieben (vgl. [2]), die Flexibilität des Systems erhöhen. Die von einer Softwareeinheit zu übernehmende Aufgabe, wie beispielsweise Objekterkennung oder Navigation, wird dynamisch der passenden Funktionseinheit innerhalb oder auch außerhalb des eigenen Hardwaresystems zugewiesen. Dadurch wird eine Aufgabenteilung über mehrere Systeme hinweg erreicht. Um dies umzusetzen, werden angepasste, echtzeitfähige Verhandlungsprotokolle eingesetzt. Bereits evaluierte Konzepte für Agentenkooperationen (vgl. [3]) werden berücksichtigt und entsprechend der vorliegenden Anforderungen verändert.

Als Middleware wird ein verteiltes Umgebungsmodell (VerUM) [4] eingesetzt, welches die notwendigen ortstransparenten Datenzugriffe und Grundelemente der Systemkommunikation zur Verfügung stellt.

Die von Lieferanten bereitgestellten Funktionsbausteine werden durch Schnittstellen in die agentenbasierte Struktur eingebunden und stellen ihre Funktionalität dem Gesamtsystem zur Verfügung.

Conclusion:

Publications:

[1] Görzig, Steffen. Eine generische Software-Architektur für Multi-Agentensysteme und ihr Einsatz am Beispiel von Fahrerassistenzsystemen. Dissertation. Fachbereich Informatik, Universität Stuttgart, 2003.

[2] HaiHua, Liang; MiaoLiang, Zhu. Mas4amr: A self organizedmulti agent systemdesigned for automobile robot. In: Proceedings of the Third International Conference on Natural Computation, 2007.

[3] Yan, Qi et al. Romas: A role-based modeling method for multi-agent systems. In: Proceedings of the International Conference on Active Media Technology, 2003.

[4] Hermann, Andreas und Lutz, Stefan. Situation based data distribution in a distributed environment model. In: IEEE Intelligent Vehicles Symposium, 2007.