AgentAut - Agentenbasierte Interaktionsarchitektur für verteilte Automatisierungssysteme

Ziel von AgentAut war die Schaffung einer durchgängigen Methodik für verteilte Steuerungssysteme unter Einschluss von Auftrags- und Prozesssteuerungen. Dazu sollte AgentAut die Bestandteile der existierenden Architekturtypen für verteilte Steuerungssysteme, Agenten und Funktionsblöcke zu einer in sich konsistenten Architektur mit zugehöriger Entwurfsmethodik kombinieren. Ausgangspunkt der Arbeiten im AgentAut Projekt war eine umfassende Untersuchung der Anwendbarkeit von Agenten- sowie von Funktionsblocksystemen sowie verschiedene Methoden zum Entwurf verteilter Steuerungssysteme auf den verschiedenen Ebenen der Automatisierungspyramide. Unter Nutzung dieser beiden Ausgangspunkte wurden zwei parallele Untersuchungswege verfolgt. Im Rahmen des ersten Untersuchungsweges wurde mit der GAIA-UML Modellform und der auf ihr aufbauenden Modellierungsmethodik ein Vorgehen entwickelt, das den Anforderungen der Steuerungstechnik umfassend gerecht wird. Im Ergebnis entstanden eine Modellform und eine Modellierungsmethode, mit denen der Prozess des Treffens von Steuerungsentscheidungen im Rahmen eines verteilten Steuerungssystems, die Verteilungsaspekte von Informationen und Entscheidungsbefugnissen sowie das interne Verhalten einzelner Bausteine eines verteilten Steuerungssystems unabhängig von ihrer späteren Implementierung durch Agenten oder Funktionsblocksysteme beschrieben werden können. Im Rahmen des zweiten Untersuchungsweges wurde die Kombinierbarkeit von Agentensystemen und Funktionsblocksystemen untersucht und zwei Methodiken zur Integration von Funktionsblocksystemen in Agentensysteme entwickelt. Die erste Möglichkeit der Integration zielt auf die strengen Echtzeitanforderungen der Feldsteuerungssysteme. Hier wurde eine Laufzeitumgebung für Funktionsblocksysteme gemäß der IEC 61499 auf der Basis der Echtzeit - Java - Laufzeitumgebung Jamaika geschaffen und mit dem Jade Agentensystem über eine spezielle Schnittstellenstruktur verbunden.

Die zweite Möglichkeit der Integration zielt auf zu steuernde Systeme mit geringeren Echtzeitanforderungen. Hier wurde eine Laufzeitumgebung für Funktionsblocksysteme gemäß der IEC 61499 direkt in das Jade Agentensystem integriert.

Mit beiden Systemen steht erstmalig eine flexible und an die Anforderungen der verschiedenen Ebenen der Automatisierungspyramide anpassbare Kombination von Funktionsblocksystemen und Agentensystemen zur Verfügung.

Aufbauend auf den beiden Untersuchungswegen wurde ein Softwarewerkzeug begonnen, das zur Implementierung von Steuerungssystemen unter Nutzung der GAIA-UML Modellform und Methodologie genutzt werden kann. Es ermöglicht die Modellierung des Systemverhaltens mittels Rollenmodellen und die Implementierung mittels Agenten, Funktionsblocksystemen und Kombinationen von diesen.

Die GAIA-UML Modellform und Methodologie wurde im Rahmen des PABADIS"PROMISE Projektes erstmalig zur Spezifikation der PABADIS"PROMISE Steuerungsarchitektur erfolgreich genutzt.

AgentAut - Agent based interaction architecture for distributed control systems

The increase of flexibility, the enlargement of maintenance capabilities, and the reduction of design efforts are main trends within industrial manufacturing applications during the last 20 years. Thereby, control systems have played an important role. Several research and development activities have been made to provide means for the design of flexible, easy implementable, and easy maintainable control systems. They have resulted in two main architectures, order control systems and process control systems. Both architectures will use design pattern for distributed control systems, but these design pattern are related to the individual architectures and thereby different and not applicable in the other architecture. Order control systems are mainly agent based and will navigate manufacturing orders at runtime through a system of manufacturing resources. Process control systems are mainly function block oriented and consider distribution and coordination aspects of control decisions to control devices. Hence, order control systems are related to the higher levels of the automation pyramid and process control systems to lower levels of the automation pyramid. These trends have resulted in breakages of the used technologies and structures during the design and implementation especially between the different levels of the automation pyramid. Function blocks and agent systems, the mainly used technologies of both control architecture groups, seam to be not combinable by technical, technological, and architectural reasons. The overcoming of this problem is one of the most important challenges of the current research in the control field today. The aim of the AgentAut project is the development of an integrated methodology for distributed control systems under involvement of order and process control systems. Therefore, AgentAut will combine the main architectural building blocks of both control architecture types of distributed control systems, i.e. agents and function blocks, to a consistent control architecture with a dedicated control system design methodology.