Proaktive Unterstützung von Konstruktionsprozessen durch Softwareagentensysteme (ProKon)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Innerhalb des ProKon-Projekts wurde ein agentenbasiertes Konstruktionssystem entwickelt, das den Konstrukteur im Umgang mit digitalen Produktmodellen unterstützt. Dabei war es das Ziel, den Routineanteil von Konstrukteuren bei ihrer täglichen Arbeit zu reduzieren und den Konsistenzgrad von Produktmodellen hinsichtlich der Absicherung gegenüber Funktion, Anforderungen und weiteren DfX-Kriterien zu erhöhen. Die Abgrenzung zu bereits existierenden Konstruktionssystemen begründet sich vor allem auf den Einsatz der Agententechnologie. Agenten sind im Verständnis des Projekts autonome Softwareeinheiten, die selbstständig innerhalb ihres Entscheidungsrahmens handeln und dabei vorgegebene Ziele verfolgen. Zu Erreichung der Ziele wurde das ProKon-BS entwickelt, das die Funktionen Konsistenzprüfung, Lösungsfindung und Lösungsumsetzung auf sich vereint. Zur benutzerspezifischen Anpassung der Wissensbasis erfolgte die Entwicklung des ProKon-WIS. Für das ProKon-BS wurde ein neuartiges Agentenkonzept erarbeitet, das sich aus projektspezifischen und projektunspezifischen Agenten zusammensetzt. Mit deren Hilfe ist es möglich, die grundlegende Funktionalität abzubilden (projektunspezifische Agenten), wobei eine Ausrichtung auf unterschiedliche Anwendungsfälle in Unternehmen erfolgt (projektspezifische Agenten). Für die Funktionalität der Aspektund Fachagenten wurde eine Wissensstruktur basierend auf den Wissensformen Regel, Bedingung, Formel, Tabelle, Entity und Parameter entwickelt. Damit kann Konstruktionswissen zur Auslegung, Nachrechnung und Gestaltung von Maschinenelementen abgebildet werden. Diese Strukturierung wurde zudem für das Pro-Kon-WIS verwendet, um es den Konstrukteuren zu ermöglichen, benutzerspezifisches Wissen benutzerfreundlich in die Wissensbasis zu integrieren. Konstrukteure werden durch eine grafische Benutzungsoberfläche befähigt, Wissen zu integrieren und dieses auf Knopfdruck in die Wissensbasis des ProKon-BS zu exportieren. Durch die Anbindung des Berechnungsprogramms für Maschinenelemente KISSsoft war weiterhin die redundante „Nachprogrammierung“ eines derartigen Berechnungsprogramms nicht notwendig. Für die Auslegung und Nachrechnung von Maschinenelementen übergibt das ProKon-BS die notwendigen Berechnungen an KISSsoft und erhält ein Ergebnis zurück. Diese Anbindung wurde prototypisch realisiert und zeigt die Möglichkeit auf, dass auch komplexere Absicherungswerkzeuge (Numerische Festigkeitsberechnungen, Einbaubarkeitsuntersuchungen etc.) an das ProKon-BS angebunden werden können. Jedoch ist bei deren Anbindung auf die korrekte Rückführung der Daten und deren Interpretation zu achten. Das ProKon-BS wurde innerhalb einer Evaluation mit acht Getriebekonstrukteuren aus der Industrie auf dessen Anwendbarkeit und Nützlichkeit überprüft. Grundsätzlich ist daraus ein positives Resümee abzuleiten. Aufgrund dessen, dass noch nicht alle Anforderungen erfüllt werden konnten, besteht ein Weiterentwicklungsbedarf. Zum aktuellen Zeitpunkt ist das System deswegen in der industriellen Praxis noch nicht einsetzbar. Der geplante Einsatzzweck des ProKon-Systems stellen Anpassungs- und Variantenkonstruktionen von maschinenbaulichen Produkten dar. Nur dort ist der zeitaufwändige Aufbau eines solchen Systems gegenüber dem zu erzielenden Nutzen gerechtfertigt. Neben dem ProKon-BS erfolgte nur eine rudimentäre Evaluation des ProKon-WIS, da dieses aufgrund der Komplexität von Konstruktionswissen nur eine eingeschränkte, nicht praxistaugliche, Funktionalität aufweist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Anforderungen an eine Wissensrepräsentationsform zur Darstellung von Konstruktionswissen in neuartigen wissensbasierten Systemen. In: Brökel, K. et al. (Hrsg.): 7. Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik (KT 2009). Bayreuth, 2009, S. 95-102
Kratzer, M.; Binz, H.; Watty, R.
- Integration von DfX-Kriterien in das agentenbasierte Unterstützungssystem ProKon. In: Meerkamm, H. (Hrsg.): 20. Symposium "Design for X". Erlangen, 2009, S. 81-92
Kratzer, M.; Binz, H.; Watty, R.
- Wissensstruktur zur Integration von Konstruktionswissen in agentenbasierte Unterstützungssysteme. In: Krause, D. et al. (Hrsg.): Design for X - Beiträge zum 21. DfX-Symposiums. Buchholz, 2010, S. 235-246
Kratzer, M.; Binz, H.; Roth, D.
- An agent-based system for supporting design engineers in the embodiment design phase. In: Culley, S. J. et al. (Hrsg.): Proceedings of the 18th International Conference on Engineering Design (ICED). Kopenh., 2011, S. 178-189
Kratzer, M.; Rauscher, M.; Binz, H.; Göhner, P.
- Konzept eines Wissensintegrationssystems zur benutzerfreundlichen, benutzerspezifischen und selbstständigen Integration von Konstruktionswissen. In: Paetzold, K. et al. (Hrsg.): Design for X - Beiträge zum 22. DfX-Symposium. Tutzing, 2011, S. 21-32
Kratzer, M.; Rauscher, M.; Binz, H.; Göhner, P.
- A method for identifying locations of knowledge as a preparation of the knowledge acquisition within the development of multi-agent design systems. In: Horvath, I.; Albers,A. (Hrsg.): Ninth international symposium on tools and methods of competitive engineering (TMCE). Karlsruhe, 2012, S. 1041-1052
Kratzer, M.; Binz, H.; Roth, D.
- Distribution of engineering design knowledge within the development of multi-agent design systems. In: Andreasen, M. M. et al. (Hrsg.): 12th International Design Conference 2012 (DESIGN 2012). Dubrovnik, 2012, S. 1495-1506
Kratzer, M.; Crostack, A.; Binz, H.; Roth, D.
- Entwicklung von agentenbasierten Unterstützungssystemen in der Konstruktion unter Berücksichtigung von Ansätzen aus dem Wissensmanagement. In: Mattfeld, D. K. et al. (Hrsg.): Multikonferenz Wirtschaftsinformatik 2012. Braunschweig, 2012, S. 1307-1318
Kratzer, M.; Binz, H.; Roth, D.
- A Concept of direct Knowledge Acquisition for Multi-agent Design Systems. In: Lindemann, U. et al. (Hrsg.): The 19th International Conference on Engineering Design 2013 (ICED13). Seoul, Korea, 2013, S. 1-10
Kratzer, M.; Crostack, A.; Kadadihi, R.; Rauscher, M ; Binz, H.; Göhner P.
- Analysis of Organisations to integrate Multi-agent Design Systems into IT-Landscapes. In:Lindemann, U. et al. (Hrsg.): The 19th International Conference on Engineering Design 2013 (ICED13). Seoul, Korea, 2013, S. 1-10
Kratzer, M.; Binz, H.; Roth, D.
- Methode zur Analyse von Konstruktionsprozessen in der Entwicklung von agentenbasierten Konstruktionssystemen. In: Spath, D. et al. (Hrsg.): Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung 2013. Stuttgart, 2013, S. 1-10
Kratzer, M. ; Crostack, A. ; Binz, H. ; Roth, D.
