Abschlussarbeit

Beschreibung:

In Produktionssystemen bestehen in der Regel mehrere konkurrierende Ziele ne- beneinander, wie die Minimierung der Durchlaufzeit und die Ausbalancierung der Maschinenauslastung. Das kombinatorische Problem der Zuordnung von Auftrags- schritten zu Maschinen unter Beachtung der Optimierungsziele wird Job Shop Sche- duling Problem genannt. Hier wird die Erweiterung des Problems um alternative Verarbeitungsrouten, das Flexible Job Shop Scheduling Problem (FJSP), betrachtet.

Verschiedene Verfahren, zum Beispiel auf der Basis von Heuristiken, sind in der Lage, Lösungen für das FJSP zu finden, doch dynamische Produktionsbedingun- gen stellen dabei durch die Notwendigkeit häufiger Neuberechnungen ein substan- tielles Problem dar. Eine Aufteilung des Gesamtproblems in Subprobleme durch Modellierung als Multi-Agentensystem verspricht eine höhere Flexibilität, doch die lokale Sicht der Agenten führt häufig zu suboptimalen Lösungen.

In dieser Arbeit wurde eine Methode entwickelt, die lokale Sicht von Agenten zu erweitern und damit ihre Kooperationsfähigkeit zu erhöhen, indem sie die Per- spektive anderer Agenten in ihre Entscheidungen miteinbeziehen. Dazu wurde das soziologische Konzept der Social Value Orientation als variables Maß zur Abwägung zwischen individuellen und kollektiven Interessen herangezogen. Eine situations- abhängig variable Gewichtung erlaubt Agenten, sich flexibel an eine sich ändernde Umgebung anzupassen.

Ein entsprechendes Multi-Agentensystem wurde zusammen mit zwei Referenz- algorithmen in einer diskreten Simulationsumgebung implementiert, und unter Ver- wendung unterschiedlicher Utility-Funktionen getestet. Das System war in der La- ge, große Probleminstanzen in einem Bruchteil der Zeit zu lösen, die von der exak- ten Referenzmethode benötigt wurde, mit Abweichungen in der Durchlaufzeit von 10 % unter statischen Bedingungen bis zu 3.3 %, wenn sowohl Aufträge als auch Maschinen dynamisch modelliert waren. Die Machinenauslastung wich stärker von der Referenzmethode ab, da durch die variable Gewichtung die Optimierung der Durchlaufzeit unter höherer Last bevorzugt wird.

Das entwickelte Verfahren zur Lösung von FJSP stellt somit ein vielversprechende Heuristik zum Einsatz unter hochdynamischen Produktionsbedingungen dar, die gute Lösungen in sehr kurzer Zeit liefern kann.