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Überschrift. Vortrag am 22. Februar 2003 Entwurfsprinzipien und Implementierung von Systemen mit Verhandlungslösungen im Rahmen des SBWL Seminars Automatisierte Ressourcenallokation bei Prof. Dr. Wolfgang König

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Presentation Transcript

  1. Überschrift Vortrag am 22. Februar 2003 Entwurfsprinzipien und Implementierung von Systemen mit Verhandlungslösungen im Rahmen des SBWL Seminars Automatisierte Ressourcenallokation bei Prof. Dr. Wolfgang König Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insb. Wirtschaftsinformatik und Informationsmanagement von Dux Neveling Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  2. Inhalt: • Einleitung • Konzeptvorstellung • Agenten • Verhandlungslösungen • Schlussbetrachtung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  3. Problemerörterung im Bereich Transportwesen/Logistik Ein Speditionsunternehmen hat folgende zwei Transportprobleme zu lösen: • pick-up-and-delivery-problem • vehicle-routing-problem Einleitung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  4. Aufgaben des Speditionsdisponenten • zeitliche Berücksichtigung der Aufträge • Gewinnmaximierung / Kostenminimierung • Einhaltung der Kapazitätsrestriktion • Ausstattungsvielfalt des Fuhrparks & der Container berücksichtigen • Berücksichtigung des Arbeitsvertrages der Fahrer Einleitung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  5. Aufgaben des Speditionsdisponenten • früher: Optimierung auf Basis von Er- fahrungswerten des Disponenten • die Suche nach effizienten Software-ansätzen und Lösungen begann • Entstehung von TeleTruck Einleitung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  6. Was ist TeleTruck? • interaktives System • rechnergestützte Disposition im Speditionsgewerbe • Weiterentwicklung des MAS-MARS Systems • holonisches Multiagentensystem • entwickelt vom DFKI Einleitung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  7. Konzeptvorstellung TeleTruck • Ziel: Optimierung der Abarbeitung von Transportaufträgen der Speditionen • Umsetzung: Modellierung der Spedition & Transportmittel als autonome Agenten mit lokalem Wissen und Fähigkeiten zur Kommunikation • Umwelt: dynamisch und unsicher • Auftrag: Vergabe und Zuteilung erfolgt ähnlich einer Auktion Einleitung Konzeptvorstellung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  8. Konzeptvorstellung TeleTruck • Auktionsgegenstand: Versteigerung vonTransportressourcenundAufträgen • Auktion: Bewerbung von Seiten der Agenten für einen Auftrag (unter Restrik-tion ihrer Kostenfunktion) • Teilnehmer der Auktion: Agenten, die stellvertretend für die Transportmittel stehen, z. B. ein Lkw-Zug einer Spedition Einleitung Konzeptvorstellung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  9. Zusammensetzung eines Lkw-Zuges • Laderaumeinheit • Motorenkomponente • Gestelleinheit (Chassis) • Fahrtzeit des Truckfahrers Aber: einige Komponententypen sind fix miteinander vereinbart Einleitung Konzeptvorstellung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  10. Systemarchitektur Benutzerschnittstelle Einleitung Schnittstelle zu den Lkw´s Distanz Konzeptvorstellung Lkw´s mit GPS-System, Bordcomputer / Handy holonisches MAS SQL-DB Windows NT Server Lkw´s, Kunden, Aufträge, Städte Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  11. Komponententypen verfügen über • lokale Ziele/Pläne (Autorität, Proaktivität) • Fähigkeit zur Kommunikation und Kooperation unter Beibehaltung ihrer Autonomie • Fähigkeit zur Interaktion (soziales Verhalten) • Fähigkeit zu verhandeln und zu reagieren (Reaktivität) • Holonbildung im MAS • Mindestanforderungen von M. Wooldridge und N. Jennings. Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  12. Holonbildung • Ziel: Zusammenschluss mehrerer Agenten zu einem Verbund unter der Führung eines Holonagenten • Zweck: gemeinsame Ausführung von Transportaufträgen in Form eines Teams für bestimmte Zeit • Vorteil: • zeitweise Vereinigung • Agenten behalten ihre Individualität • Agenten können Holon jederzeit verlassen Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  13. PnEU • Planning and Executing Units • Holonagent • Repräsentant eines aus mehreren Agenten bestehenden Lkw Zuges • Fähigkeit, über alle seine gebundenen Komponenten zu planen und zu organisieren • stetige Informationsaktualisierung bei Ein- und Austritt eines Agenten in oder aus dem Verbund Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  14. PnEU • Ziel: • Optimale Routenplanung • Kostengünstige Holonformierung • Wie ? • Einsatz zweier Kooperations-protokolle: • resource requesting protocol • extended contract net protocol Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  15. Vorteil des Einsatz eines PnEU • Beispiel: Einsatz eines kleineren Laderraumes, der maximal ausgelastet werden kann • der Spedition steht nun ein größerer Laderaum zur Verfügung, der bei einem anderen Auftrag maximal genutzt werden kann. • Reduzierung der Kosten eines Transport-auftrages aufgrund des Verhandlungs-geschicks eines Holonagenten Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  16. Angebotserstellung • Auftragseingabe vom Speditions-disponenten in die SQL Datenbank • Auftrag wird von einem Speditionsagenten an die PnEUs weitergeleitet via ECNP mit der Aufforderung zur Angebotserstellung • PnEUs kommunizieren mit ihren Komponenten zwecks Kapazitätsabsprache Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Verhandlungslösungen Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  17. Angebotserstellung • 1. Fall: genügend Kapazität vorhanden • PnEU beginnt mit Auftragskalkulation • Mit dem errechneten Preis nimmt der Holonagent durch Gebotsabgabe an der Versteigerung teil • 2. Fall: Ressourcen sind erschöpft • Ausruf und Neuvergabe der fehlenden Komponenten, bis der Auftrag erfüllt ist • Bündelung der notwendigen Gebote zu einem Gesamtangebot durch den Speditionsagenten Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Verhandlungslösungen Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  18. Akzeptanz des Angebots • Auftragsbestätigung an die Holonagenten • Ausführung des Auftrags beginnt Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Verhandlungslösungen Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  19. Transportplanung von Holonagenten Speditionsagent Speditionsdisponent PnEU Anhänger Laster Fahrer Einleitung Konzeptvorstellung Agenten PnEU Verhandlungslösungen PnEU Laster Anhänger Fahrer Fahrer Laster Resource Allocation Protocol Extended Contract Net Protocol Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  20. Simulated Trading • Ziel: Globale Optimierung für die Spedi-tion • Optimierungsansatz für Angebote der Holonagenten • Marktmechanismus • Agenten handeln mit Aufträgen unter Leitung eines Agenten (globaler Optimierer) • Auftragsverteilung wird in mehreren Runden optimiert Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Verhandlungslösungen Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  21. Stärken von TeleTruck • klare Strukturierung durch Darstellung auf drei Abstraktionsebenen: • Teilkomponenten • Holonagenten • System als Ganzes • individuelle Anpassung des Systems an die abzubildende Spedition • offene Architektur aufgrund der Struktu-rierung und Einsatz der Multiagenten-technologie Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Verhandlungslösungen Schlussbetrachtung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  22. Stärken von TeleTruck • Agenten sind reaktiv, proaktiv und interaktiv • aktive Planüberwachung durch Einsatz von Sensoren (GPS) möglich • inkrementelle Bearbeitung der Pläne mittels des simulated trading • dynamische Anpassung der Pläne aufgrund von Umwelteinflüssen • manuelles Ausführen und Überwachen aller Funktionen ist durch den Benutzer möglich Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Verhandlungslösungen Schlussbetrachtung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  23. Schwächen von TeleTruck • manuelles Ausführen und Überwachen aller Funktionen ist durch den Benutzer möglich • Gefahr: Für ein MAS ist die Möglichkeit des „Eingriffs“ von Seiten des Nutzers zu hoch (Fokus zentrale Steuerung) • Aktionsrahmen des Disponenten ist zu hoch • Gefahr: Eigenschaft der Autonomie der Agenten im Sinne von Wooldridge verletzt Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Verhandlungslösungen Schlussbetrachtung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  24. Ausblick: • Kombination verschiedener Transportarten, z.B. Zusatzsystem für Koordination Strassen und Schienen-verkehr • Kooperation mehrerer Speditionen Einleitung Konzeptvorstellung Agenten Verhandlungslösungen Schlussbetrachtung Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

  25. Ende! Blockseminar WS 2002/03: Automatisierte Ressourcenallokation

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