Inhaltsverzeichnis

1  Einführung  1

2  Softwareagenten allgemein  2

2.1  Grundkonzepte der Agentenorientierung.  2

2.2  Architektur von Agentensystemen.  4

3  Anwendungsbeispiel  6

3.1  Fachliche Beschreibung  6

3.2  Technische Beschreibung  9

3.3  Szenarios  11

3.4  Umsetzung der Konzepte im Anwendungsbeispiel  14

4  Einsatzmöglichkeiten von Softwareagenten in der Produktion  17

  Literaturverzeichnis  18

  Abbildungsverzeichnis.  19

Tabellenverzeichnis 19   

1 Einführung

Moderne Softwaresysteme zeichnen sich durch eine zunehmende Vernetzung heterogener Anwendungen aus, die miteinander kommunizieren, um ein gemeinsames Ziel zu erreichen. Die durch diese Verteilung und Interaktivität hervorgerufene hohe Komplexität von Programmen stellt die Softwareentwicklung vor neue Herausforderungen. Das gilt für Internet- und Office-Anwendungen gleichermaßen wie für Softwaresysteme im Produktionsumfeld. Bei Letzteren ist im Besonderen hervorzuheben, dass die bereits bestehenden Altsysteme nicht nur ständigen Veränderungen und Anpassungen unterworfen sind, sondern darüber hinaus immer wieder um neue Systeme und Komponenten erweitert werden. Eine flexible Integration einer solchen Vielzahl von Systemen ist mit den im Betrieb eingesetzten, herkömmlichen Methoden über große Datenbanken und ein gemeinsames Datenmodell kaum noch machbar. Spätestens wenn eine neue Anwendung eingesetzt werden soll, stößt eine solche Lösung an ihre Grenzen. Derzeit existiert auch kein Systemhaus, welches eine integrierte Lösung zur durchgängigen Datenverarbeitung aller Komponenten einer Produktion anbietet. Es müssen also neue technische Lösungen gefunden werden (vgl. [Saue05]). Eine zukunftsweisende Form der Integration verteilter Softwareanwendungen mit komplexen Gesamtverhalten ist die agentenorientierte Softwareentwicklung. „Auf Basis eines agentenorientierten Lösungsansatzes können flexible, anpassungsfähige Softwaresysteme entwickelt werden, welche die Verteilung von Aufgaben, Ressourcen oder Leistungen sowie verschiedene Sichtweisen oder gegensätzliche Interessen der realen Problemstellung im Softwaresystem widerspiegeln“ [UrWG03]. Die Agentenorientierung ermöglicht also nicht nur die Integration einer umfangreichen heterogenen Systemwelt, sondern zielt auch darauf ab, sich innerhalb dieser Systemwelt selbst zu organisieren. Im weiteren Verlauf der vorliegenden Ausarbeitung wird genauer auf das Thema Agentenorientierung eingegangen. Zunächst werden die Grundkonzepte der Agentenorientierung erläutert, anschließend wird die Struktur von Softwareagenten vorgestellt und schließlich werden die dargestellten Konzepte anhand eines einfachen Anwendungsbeispiels in der Fertigungssteuerung beschrieben.

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2 Softwareagenten allgemein

Softwareagenten sind komplex interagierende, autonome Softwareeinheiten:

Ein agentenorientiertes Softwaresystem wird als eine Menge von autonomen Agenten betrachtet. Diese Agenten versuchen durch Kommunikation und Verhandlung innerhalb ihres Entscheidungsrahmens ihre individuell vorgegebenen Ziele zu erreichen. Diese Modularisierung ermöglicht eine dynamische Bildung von Strukturen zur Laufzeit, wodurch auf unvorhergesehene Ereignisse im Ablauf reagiert werden kann.

Agentenorientierte Softwareentwicklung ist insbesondere für Systeme geeignet, die von Natur aus eine logische Verteilung aufweisen, strukturellen Änderungen zur Laufzeit unterworfen sind, komplexe Abläufe bzw. Verhalten aufweisen, eine flexible Struktur benötigen oder umfangreiche Kommunikations- und Koordinationsprozesse erfordern. (vgl. [WaGU03])

2.1 Grundkonzepte der Agentenorientierung

Für die Entwicklung von Softwareagenten ist das Paradigma der Agentenorientierung zu betrachten. Man unterscheidet hauptsächlich sechs Konzepte, welche im Folgenden vorgestellt werden.

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Es handelt sich hierbei um Kapselung, Zielorientierung, Reaktivität und Proaktivität sowie Autonomie, Interaktion und Persistenz. Kapselung

Durch das Prinzip der Kapselung wird im Wesentlichen der Zustand des Agenten durch seine Funktionen bzw. Methoden geschützt. Der Agent kontrolliert somit selbst, dass er sich stets in einem konsistenten Zustand befindet, indem er eine direkte Manipulation seines Zustands von außerhalb nicht zulässt. Dieses Konzept ist bereits aus der Objektorientierten Programmierung bekannt. In diesem Zusammenhang kontrollieren die Methoden einer Klasse den Zugriff auf ihre Attribute. Zielorientierung

Agenten versuchen ein Ziel zu erreichen. Dieses Ziel wird entweder schon bei der Implementierung fixiert oder kann zur Laufzeit sich ändern. Der Agent orientiert sein Verhalten an der Erreichung des Ziels. Somit bilden die Ziele die Vorgaben für Handlungen des Agenten. Beispielsweise könnte ein Ziel eines Agenten die Sicherstellung der Produktion durch eine Menge gleichartiger Produktionslinien sein (siehe Beispiel in Kapitel 3). Reaktivität / Proaktivität

Reaktivität (Reaktionsfähigkeit) ist die Fähigkeit, die Umgebung wahrzunehmen und darauf angemessen zu reagieren. Aktiviert wird der Agent dabei durch Nachrichten anderer Agenten oder sonstiger Informationsquellen (z.B. Sensoren). Ein Agent ist zudem proaktiv. Er agiert

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eigenständig, um seine Ziele (siehe Zielorientierung) zu erreichen. Diese Eigenschaft grenzt Agenten deutlich von Services ab. Autonomie

Autonomie bedeutet bei Softwareagenten, dass das Verhalten mit dem der Agent auf externe Stimuli reagiert, im Wesentlichen durch den Agenten selbst bestimmt ist und nicht unmittelbar durch äußere Einflüsse (vgl. [WaGU03]). Um dies zu erreichen ist eine Trennung des Nachrichtenaustausches zwischen Agenten und der Nachrichtenbearbeitung in den Agenten erforderlich. Agenten müssen asynchron kommunizieren, um eine Blockade durch das Warten auf die Abarbeitung einer Nachricht zu verhindern (vgl. [GöWU04]). Eingehende Nachrichten sind demnach in einer Eingangswarteschlange zu puffern. Interaktion

Agenten interagieren miteinander um Informationen auszutauschen, Ressourcen und Aufgaben zu verteilen und um zu verhandeln (vgl. [GöWU04]). Dabei steht wieder das Erreichen ihrer Ziele im Vordergrund. Die Basis für die Interaktion zwischen Agenten ist ein zugrunde liegender Kontext (vgl. [Jenn01]). Dies bedeutet, dass ein Agent Kenntnis von Agenten in seiner Umgebung haben muss, um mit ihnen in Interaktion zu treten und Nachrichten bzw. Protokolle für das Verständnis der Nachrichten definiert werden müssen. Persistenz

Die Persistenz wird in Zusammenhang mit Agenten als Fähigkeit verstanden, den inneren Zu-stand während des Lebenszyklus konstant zu halten (vgl. [WaGU03]). Dies bedeutet konkret: Zur Sicherstellung eines fortlaufenden Kontrollflusses muss ein Agent seinen inneren Zustand speichern können. Mechanismen, die hierfür notwendig sind, müssen von einer Infrastruktur bereitgestellt werden.

2.2 Architektur von Agentensystemen

Einzelne Agenten weisen nachfolgende Struktur auf (vgl. [GöWU04]):

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