Hybrides Multi-Agenten-System für die selbststeuernde Stahlproduktion (HyMAS)
Im Verbundprojekt HyMAS arbeiten wir mit drei Partnern aus dem Wirtschaftsraum Berlin gemeinsam an einer zukunftsgerichteten Gesamtlösung für die Stahlindustrie. Ziel ist es, ein Hybrides Multi-Agenten-System (HyMAS) zu entwickeln, welches langfristig eine sich selbst steuernde Stahlproduktion ermöglichen soll. Kernbestandteil der angestrebten Lösung sind autonome Softwareagenten, die selbstständig, kollaborativ und automatisch Produktionspläne erstellen, deren Realisierung überwachen und bei Bedarf dynamisch anpassen. Dadurch sollen wesentliche Verbesserungen in den Dimensionen Produktivität, Energieeffizienz und Termintreue erreicht werden.
Im Projekt kommt die kombinierte Expertise der Partner aus den Bereichen Informationstechnik (TU Berlin, DAI Labor), Produktionsmanagement (TU Berlin, Fachgebiet Industrielles Produktions- und Dienstleistungsmanagement ) , Datenanalytik (Pumacy) und Metallherstellung (PSI Metals) zusammen. Die praktische Erprobung findet in einem Stahlwerk in Rheinland-Pfalz statt.
Dieses Projekt wird kofinanziert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE).
Herausforderung
Die Herstellung von Stahlerzeugnissen ist nicht nur besonders energie-, investitions- und kostenintensiv, sondern auch geprägt durch eine äußerst hohe Komplexität in der Verbindung von verfahrens- und fertigungstechnischen Prozessen, extremen Prozessbedingungen, höchster Variantenvielfalt und volatilen Marktbedingungen.
Mit den Arbeiten im Projekt HyMAS gehen dabei insbesondere die folgenden Herausforderungen einher:
- Komplexe Produktionsumgebung
- Hohe Anforderungen an Produktqualität
- Anspruchsvolle Logistik
- Extreme Energieintensität
- Hohe Komplexität der Berechnung physikalischer Produkteigenschaften
- Analyse großer Datenmengen
Umsetzung
Kernbestandteil der HyMAS-Lösung sind autonome Softwareagenten, die selbstständig, kollaborativ und automatisch Produktionspläne erstellen, deren Realisierung überwachen und bei Bedarf dynamisch anpassen. Simulationstechniken und kognitive Algorithmen ermöglichen dabei ein vorausschauendes und lernendes Verhalten. Um den Anforderungen an Planungsgüte, Reaktionsfähigkeit und Transparenz gerecht zu werden, werden die Agenten in eine modulare, mehrschichtige Architektur eingebettet und über eine vorhandene Industrie 4.0 Software-Plattform an die übrige cyber-physischen Produktionsumgebung angeschlossen.
Für Pumacy stehen vor allem die folgenden Themen im Mittelpunkt:
- Analyse und Visualisierung von Produktions- und Produktdaten
- Monitoring der Berechnungen und Entscheidungen des HyMAS-Systems
- Unterstützung der Endanwender durch angepasste Dashboards
- Erstellung von Vorhersagemodellen für mechanische Produkteigenschaften
- Frühzeitige Warnung von nicht realisierbaren Produkteigenschaften
- Unterstützung der automatisierten Entscheidungen des HyMAS System
Ziele
Zum Ende des Projektes sollen die umgesetzten SBA (Such-Basierte Anwendungen) in die Nutzerschnittstelle der Leitstand-Software integriert werden. Hiermit sollen menschliche Experten befähigt werden, Planungs- und Steuerungsentscheidungen des hochautomatisierten Produktionsmanagementsystems (PMS) zu analysieren und diese zielgerichtet zu beeinflussen. Ein besonderes Merkmal sind hierbei „hybride Planungsmodi“. Neben integrierten optimierenden Planungsverfahren kommen dabei auch dezentrale verhandlungsbasierte zum Einsatz. Das System soll dann in der Lage sein, eigenständig – bedarfsgerecht – die jeweils passendste Konfiguration zu identifizieren und einzustellen.
Praktisch äußert sich dies für den Anwender durch:
- Reduktion der Durchlauf bzw. Lieferzeit
- Erhöhung der Ressourceneffizienz
- Reduktion des Energiebedarfs
- Geringere Toleranz in den mechanischen Eigenschaften
- Automatisierte Optimierungen der Produktionsabläufe
Eingesetzte Technologien
- Such-basierte Anwendungen (SBA)
- Datenanalysen
- Multi-Agenten-Systeme (MAS)
- Maschinelles Lernen
- Process Mining
Adressierte Sektoren
- Metallverarbeitende Industrie
- Stahlwerke
- Prozessindustrie
Projektkonsortium
Pumacy Technologies AG
PSI Metals GmbH
Technische Universität Berlin
