Interdependenzen zwischen Planungsproblemen: ein multiagentenbasierter Koordinationsansatz

Publikations-Art

Dissertation

Autoren

Schüle, M.

Erscheinungsjahr

2016

Herausgeber

Universität Hohenheim

Gegenstand dieser Arbeit sind Interdependenzen von Planungsproblemen in einer Lieferkette im Kontext eines tiefbaulogistischen Szenarios im Erdbau. In dem Baustellenszenario stehen im Rahmen der Ablaufplanung von Aktivitäten das Resource-Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP) und im Rahmen der räumlichen Aktivitätenverteilung das asymmetrische Traveling Salesman Problem (ATSP) in einer Interdependenz. Die Koordination zur Auflösung der durch Interdependenzen mehrerer Planungsprobleme verursachten Auswirkungen stellt das Kernproblem dar. Da die einzelnen Planungsverfahren die Optimalität der Planung des jeweiligen anderen Planungsproblems nicht berücksichtigen, entstehen potentiell im Bezug auf das Gesamtsystem und dessen Zielfunktion vom Optimum erheblich abweichende Lösungen, obwohl die isolierten Lösungen der Teilprobleme möglicherweise optimal sind.

Das Koordinationsproblem wird durch die asymmetrische Informationsverteilung über die gesamte Lieferkette hinweg erschwert. Aus Perspektive der Lieferkette hat dies zur Folge, dass die Leistungserbringer als teilweise autonom handelnde Entscheidungsträger über alle Stufen eng miteinander verzahnt werden müssen. In diesem Kontext, der vertraglichen Beziehung zwischen den Leistungserbringern mit möglicherweise unterschiedlichen Interessen, wird das Koordinationsproblem um den Abstimmungsaufwand zwischen den potentiell autonomen Leistungserbringern erweitert. Diese dezentrale Entscheidungssituation muss somit bei der Koordination zur Planung beachtet werden.

Softwareagenten bieten dabei einen geeigneten Ansatz autonome, verteilte, dezentrale, logistische Systeme zu repräsentieren. Speziell der Bereich der agentenbasierten dezentralen Koordination zur dezentralen Planung dezentraler Pläne bietet dieser Arbeit eine Perspektive, einen Lösungsansatz für das Koordinationsproblem zu entwickeln. Konkret wird für die Planungs- und Koordinationsaufgaben der agentenbasierte Koordinationsansatz des Generalized Partial Global Planning (GPGP) angewendet, in dem sowohl der Prozess der Planung als auch das Ergebnis verteilt sind. Auf Basis dieses Verfahrens wird ein Koordinationsansatz entlang des Interaction Protocol Engineering-Vorgehensmodell entwickelt. Das Ergebnis stellt ein Koordinationsprotokoll dar.

Die Evaluation erfolgt mit Hilfe der Evaluationsmethode Simulation im Rahmen einer Multiagentensimulation. Als Simulationsmodell dient eine reduzierte Version des diese Arbeit motivierenden tiefbaulogistischen Szenarios. Ziel der Simulation ist es zu zeigen, dass das in dieser Arbeit vorgestellte Multiagentensystem und das für die Planung interdependenter Planungsprobleme entwickelte Koordinationsprotokoll (1) sich zur Optimierung bzgl. der interdependenten Planungsprobleme eignet und (2) ein korrektes Systemverhalten aufzeigt.