Das Industrial Agent Paradigm ist ein innovativer Ansatz in der industriellen Automatisierung und Digitalisierung, der auf dem Konzept intelligenter, autonomer Softwareagenten basiert. Dieses Paradigma zielt darauf ab, industrielle Prozesse und Systeme flexibler, robuster und effizienter zu gestalten.
Das Industrial Agent Paradigm basiert auf verschiedenen technologischen Konzepten:
- Multi-Agent-Systeme (MAS): Ermöglichen die Koordination mehrerer Agenten
- Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen: Für intelligente Entscheidungsfindung
- Industrial Internet of Things (IIoT): Vernetzung von Geräten und Sensoren
- Cloud Computing: Für Datenspeicherung und ‑verarbeitung
Das Industrial Agent Paradigm hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir industrielle Systeme konzipieren und betreiben, grundlegend zu verändern. Mit fortschreitender Entwicklung von KI und IIoT werden industrielle Agenten immer leistungsfähiger und könnten zu einer Schlüsseltechnologie für die Industrie 4.0 und darüber hinaus werden.
Eine der wesentlichen Komponenten von Industrie 4.0 — Plattformen ist die Asset Administration Shell (AAS).
Die Asset Administration Shell (AAS) ist die digitale Darstellung eines Assets. Die AAS besteht aus einer Reihe von Teilmodellen, in denen alle Informationen und Funktionalitäten eines bestimmten Assets — einschließlich seiner Merkmale, Eigenschaften, Zustände, Parameter, Messdaten und Fähigkeiten — beschrieben werden können. Es ermöglicht die Nutzung verschiedener Kommunikationskanäle und Anwendungen und dient als Bindeglied zwischen Objekten und der vernetzten, digitalen und verteilten Welt( in: Asset Administration Shell Reading Guide).
I4.0‑Komponenten bieten über eine von ihren AAS bereitgestellte Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) Dienste an, die sich auf Anlagenfunktionen oder ‑daten beziehen (z. B. die Ausführung von Fertigungsvorgängen, die Abfrage von Informationen über die Wartung von Anlagen oder die Prozessqualität usw.). Diese Dienste können kombiniert werden, um Fertigungsanwendungen zu erstellen. I4.0‑Systeme benötigen jedoch auch eine Infrastruktur, um I4.0‑Komponenten zu verwalten und sie bei der Ausführung von Fertigungsanwendungen zu unterstützen. Diese Aufgabe übernehmen die Infrastrukturdienste. Sie sind für die Zugriffskontrolle auf anwendungsrelevante Dienste, das Informationsmanagement von AAS, die Erstellung, Registrierung und Deregistrierung von AAS und die kontrollierte Exposition von AAS zuständig.
In dem Paper An industrial agent-based customizable platform for I4.0 manufacturing systems stellen die Autoren eine I4.0‑Plattform vor, deren Kern aus einer Reihe von Agenten besteht, die für die Bereitstellung der AAS-Infrastrukturdienste zuständig sind (z. B. Erstellung und Registrierung von AAS, Verwaltung des Systemstatus usw.).
Zusätzlich zu diesem Kern gibt es eine weitere Gruppe von Agenten, die proaktive AASs implementieren und deren Eigenschaften nutzen (verteilte Intelligenz, Entscheidungsfähigkeit usw.). Diese Agenten implementieren die AAS-Dienste (d. h. sie unterstützen die Interaktion zwischen I4.0‑Komponenten und verwalten den Zugang zu anwendungsrelevanten Diensten). Darüber hinaus verfügen sie über eine generische Schnittstelle für die Integration von physischen Assets und damit auch für die Implementierung von anwendungsrelevanten Diensten, so dass sie angepasst werden können, ohne dass umfangreiche Kenntnisse über industrielle Agenten erforderlich sind.
Für ihre Tests verwenden die Autoren die MAS-RECON-Architektur. MAS-RECON ist weder für den Fertigungsbereich konzipiert noch auf RAMI 4.0 ausgerichtet. “Die Architektur bietet aber die System Supervisory Agents (SSAs), die einige nützliche Funktionen für die Verwaltung von I4.0‑Systemen aufweisen. Es bietet auch zwei Vorlagen, aus denen die restlichen Agenten der Architektur entwickelt werden können, die entweder Ressourcen-Agenten (RAs) oder Anwendungs-Agenten (AppAs) sein können. Darüber hinaus stellt MAS-RECON eine Reihe von Werkzeugen und Ressourcen zur Verfügung, die die Anpassung der Domäne erleichtern. Dies umfasst einerseits die Erweiterung oder Hinzufügung weiterer SSAs, falls erforderlich, und andererseits die Charakterisierung der Typen von RAs und AppAs und deren Interaktion miteinander”.
Bei den von der MAS-RECON-Architektur bereitgestellten Vorlagen für RAs und AppsAs handelt es sich um Klassen, die grundlegende Methoden (z. B. für die Kommunikation mit der SRA) bereitstellen und die endlichen Zustandsmaschinen (FSM) implementieren .. . Jeder Zustand dieser FSMs wird durch ein oder mehrere Verhaltensweisen implementiert (d. h. eine Klasse, die die von einem Agenten in Abhängigkeit von seinen Interaktionen ausgeführten Aktionen definiert). Im Fall der RA-Vorlage besteht das in MAS-RECON vorgeschlagene FSM aus drei Zuständen: einem Boot-Zustand, der die Initialisierungsaufgaben ausführt, die in einem Boot-Verhalten implementiert sind; einem laufenden Zustand, der aus zwei Verhaltensweisen besteht, von denen eine an den Verhandlungen über die Service-Zuweisung teilnimmt (Verhandlungsverhalten) und eine die zugewiesenen Service-Anforderungen verwaltet (Laufverhalten); und einem Stopp-Zustand, der die Abschlussaufgaben ausführt, die in einem End-Verhalten implementiert sind. …
Ein neues Asset-Management-Verhalten wurde in den laufenden Zustand aufgenommen. Dieses Verhalten verwaltet die Interaktionen mit den physischen Vermögenswerten der Fabrik auf einheitliche Weise. Es ermöglicht die Entkopplung der Verwaltung von Serviceanforderungen (die vom laufenden Verhalten verarbeitet werden) von den Interaktionen mit den physischen Anlagen, die zur Erfüllung der Services erforderlich sind (die vom Asset-Management-Verhalten gehandhabt werden).
Die Autoren heben die Neuartigkeit ihrer Vorschlags hervor, die sich in zwei Aspekten bemerkbar macht. “Zum einen in der Bereitstellung von Entwurfsmustern innerhalb der I4.0‑Plattform für die Entwicklung von anpassbaren AASs. Diese Entwurfsmuster implementieren die Infrastrukturdienste, können aber so angepasst werden, dass sie die vom Benutzer benötigten anwendungsrelevanten Dienste anbieten, wodurch die Entwicklungszeiten für angepasste I4.0‑Systeme verkürzt werden können. Andererseits werden über die verschiedenen Agenten der I4.0‑Plattform alle von der Plattform Industrie 4.0 benötigten Infrastrukturdienste bereitgestellt.