Autonomous agents for the World Wide Lab : artificial intelligence in the manufacturing industry

Liebenberg, Martin Roland; Lakemeyer, Gerhard (Thesis advisor); Jarke, Matthias (Thesis advisor); Hirt, Gerhard (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2021, 2022)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Kurzfassung

Das Internet of Production (IoP) ist ein Forschungsprogramm, in dem 30 interdisziplinäre Institute an der nächsten Revolution der Fertigungsindustrie arbeiten. Das Hauptkonzept des IoP ist das World Wide Lab (WWL), mit dem in einem Labor der Labore die Daten vieler Fertigungsprozesse so nutzbar gemacht werden sollen, als ob die Daten aus den eigenen Fertigungsprozessen stammen. Mit diesen Daten, die man aus dem WWL bekommt, will man Digitale Schatten bauen, die kondensierte oder aggregierte Datenströme für einen bestimmten Zweck darstellen, was z. B. ein reduziertes mathematisches Modell oder ein trainiertes neuronales Netz sein kann. Eine frühe Vision für die Nutzung des IoP ist eine Google-ähnliche Web-Suche, bei der man ein Fertigungsproblem stellen kann und im Gegenzug eine Antwort erhält, mit der man seinen Produktionsprozess verbessern oder vollständig neue Produkte herstellen kann. In dieser Arbeit schlagen wir eine Lösung zur Realisierung eines solchen Szenarios mit Künstlicher Intelligenz (KI) vor, die wir WWL-Agenten nennen. Inspiriert von den Ideen des Semantic Web sollen diese Agenten die Suche nach Daten, Wissen oder Digitalen Schatten in dem WWL für bestimmte Fertigungsprobleme automatisieren, was unserer Meinung nach manuell nicht möglich ist. Darüber hinaus sollen WWL-Agenten die gefundenen Informationen anwenden, um Digitale Schatten zu erstellen oder Fertigungsprozesse zu verbessern. Wir untersuchen die Entwicklung von WWL-Agenten aus drei verschiedenen Perspektiven. Erstens betrachten wir sie aus der Perspektive des Erstellens von Digitalen Schatten in einem Szenario von domänenübergreifender Zusammenarbeit. Die zweite Perspektive bezieht sich auf die Modellierung des Verhaltens von WWL-Agenten. Schließlich diskutieren wir die Infrastruktur, die ein WWL-Agent benötigt, um semantische Interoperabilität im WWL zu ermöglichen. Auf diese Weise erhalten wir ein leistungsfähiges Konzept, mit dem der Benutzer die genaue Bedeutung einer Antwort und Herkunft erfahren kann. Darüber hinaus stellen wir für zwei Fälle der Fertigung Anwendungen für WWL-Agenten vor, in denen sie Produktionsprozesse planen können. Im Warmwalzen zeigen wir, dass mit lokaler Suche so schnell Pläne gefunden werden können, so dass die Reparatur von fehlgeschlagenen Walzplänen im laufenden Betrieb möglich ist. In der Produktion von faserverstärkten Kunststoffen, zeigen wir, wie wir modernste automatische Allzweckplaner einsetzen können, um diese Prozesse zu planen.

Einrichtungen

• Fachgruppe Informatik [120000]
• Lehr- und Forschungsgebiet Informatik 5 (Wissensbasierte Systeme) [121920]