Diplomarbeit 2001

Bauplanungsprozeß ist durch die zunehmende Kooperation verschiedener Planungsbeteiligter charakterisiert, welche in verteilten heterogenen Arbeitsumgebungen ein gemeinsames Projekt bearbeiten und somit auf Daten anderer räumlich und zeitlich getrennter Fachplaner angewiesen sind. Dies erfordert ein zunehmendes Maß an geeignet IT-unterstützter koordinierter Kommunikation und Kooperation zwischen den Beteiligten. Diesem Aspekt wird in aktuellen Forschungsvorhaben durch die Etablierung eines dezentralen Bauwerksmodells auf Basis eines verteilten Systems (CORBA) Rechnung getragen.
In diesem Kontext sollen im Rahmen einer Diplomarbeit mobile Software-Agenten hinsichtlich ihrer Möglichkeiten und Einsatzgebiete zur Realisierung einer integrierenden Planungsumgebung (d.h.effizienter Daten- und Informationsaustausch) zwischen Baubeteiligten untersucht werden.

In einem ersten theoretischen Teil der Diplomarbeit sollen zunächst grundlegende Prinzipien, Technologien, Wirkungsweisen und Einsatzgebiete von Software-Agenten allgemein und "Mobilen Agenten" im speziellen herausgestellt werden. Dabei ist auch auf Agenten(Management) Systeme bzw. Multiagenten-Systeme einzugehen.
Speziell vor dem Hintergrund der verteilten Kooperation Baubeteiligter sollen Funktionsweisen, notwendige Hard-und Softwarevoraussetzungen und Einsatzgebiete "Mobiler Agenten" diskutiert werden.

In einem zweiten Teil wird die Realisierungeines Multiagenten-Systems angestrebt, wobei die prinzipielle Technologie den Schwerpunkt der Erprobungen bildet. Anhand einer Beispielimplementierung eines Multiagenten-Systems ist eine Analyse und Bewertung hinsichtlich Laufzeitverhalten, Effizienz, Netzlastverringerung durch zu führen. Dabei sollen Erfahrungen und Probleme beim Umgang mit verwendeten Werkzeugen und Technologien dokumentiert werden.

Zur Wahrung der Kompatibilität mit parallelen Forschungsarbeiten wird eine Untersuchung und Implementation speziell auf CORBA-Basis präferiert. Der Fortschritt der Arbeit ist fortlaufend zudokumentieren und mit den Betreuern abzustimmen. Dazu werden regelmäßige Konsultationstermine (wenigstens alle 14 Tage bzw. nach Abschluß einer Teilaufgabe, bei Bedarf auch häufiger) vereinbart.

Diese Diplomarbeit entstand am Lehrstuhl Informations- und Wissensverarbeitung der Bauhaus-Universität Weimar. Sie ist Bestandteil des Teilprojektes D3 des wissenschaftlichen Forschungsprojektes SFB 524 -Werkstoffe und Konstruktionen für die Revitalisierung von Bauwerken. Dieses Teilprojekt trägt den Namen Digitales Bauwerksmodell als Grundlage der Datenintegrationsebene für Bestandsinformationen.

Die vorliegende theoretische Analyse und die Entwicklung eines Agentensystems schaffen die Grundlage für die Realisierung eines Datenaustausches mittels Software-Agenten innerhalb des angesprochenen Bauwerksmodells.

Im wesentlichen ist diese Arbeit deshalb auch für Leser gedacht, die Beteiligte dieses Forschungsprojektes sind, da nicht ausführlich auf die Hintergründe eingegangen werden kann.

Jedoch stellt der erste Teil dieser Arbeit auch einen umfassenden Überblick der Agententechnologie mit der Schwerpunktsetzung auf mobile Agenten dar. Hier wurde versucht, den aktuellen Entwicklungsstand dieses relativ jungen Forschungsgebietes der Informatik darzustellen und die gewonnen Erkenntnisse auf den konkreten Anwendungsfall zu beziehen.

Ein herzlicher Dank gilt allen, deren Diskussion, Rat und Unterstützung zu dieser Arbeit beitrug, besonders meinem Betreuer Dipl. Inf. Heiko Willenbacher sowie Steffen Petter.

Motivation

Am Planungsprozess eines Bauwerkes oder einer Baumaßnahme an einem bestehenden Bauwerk sind eine Vielzahl von Fachplanern beteiligt, die miteinander kooperieren. Generell kennzeichnen sich Bauplanungsprozesse zunehmend durch:

eine große Komplexität der Projekte

die Spezialisierung der beteiligten Fachplaner

die räumliche und zeitliche Verteilung der Bearbeitung der einzelnen Planungsabschnitte (Globalisierung)

Zielstellung

Den vorangegangen genannten Aspekten zum Bauplanungsprozess wird in aktuellen Forschungsvorhaben durch die Etablierung eines dezentralen Bauwerksmodells auf Basis eines verteilten Systems ^[1] Rechnung getragen. Auf die Architektur eines solchen Systems wird in Kapitel 5 näher eingegangen. Je nach dem Informationsstand über dieses System und der Absicht des Lesers sollte er entscheiden, ob er sich zuerst über dieses System informieren möchte, da einige Anmerkungen hierzu bereits am Anfang der Arbeit erfolgen.

Um die Kommunikation und Kooperation unter den Beteiligten sicherzustellen, ist die Realisierung eines effizienten, fehlerfreien Daten- und Informationsaustausches in diesem verteilten System von wesentlicher Bedeutung.

Agenten ^[2] in Form von Software-Komponenten sind ein relativ junges Forschungsgebiet in der Informatik. Es ist jedoch absehbar, dass diese Technologie in zunehmendem Maße an Bedeutung gewinnt, da sie gute Ansatzpunkte besitzt, die zunehmende Komplexität von Software-Systemen beherrschbar zu machen und die Effizienz von bestimmten Arbeitsabläufen zu erhöhen.

Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von Software-Agenten (insbesondere mobiler Agenten) hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten bei der Realisierung einer integrierenden Planungsumgebung für den Bauprozess. Der Fokus liegt dabei auf der Untersuchung der Möglichkeiten eines effizienten Daten- und Informationsaustausches zwischen den Baubeteiligten mit Hilfe von Software-Agenten.

Gliederung der Arbeit

Nach einer Einleitung sollen in Kapitel 2 zunächst allgemeine theoretische Betrachtungen zu Software-Agenten angestellt werden. Nach den Versuchen einer Definition des Agentenbegriffs sollen einige Klassifikationsschemen erarbeitet werden, die einen Überblick bzgl. Eigenschaften und Einsatzgebiete von Software-Agenten geben.

In Kapitel 3 erfolgen spezielle Betrachtungen zu mobilen Agenten und Multi-Agentensystemen. Die prinzipielle Funktionsweise einer Migration und Kommunikationsmöglichkeiten zwischen den Komponenten eines Agentensystems spielen hierbei eine vordergründige Rolle.

Der Schwerpunkt der weiteren Arbeit liegt auf der Untersuchung zur Verfügung stehender Technologien für mobile Software-Agenten hinsichtlich der Integration in eine verteilt realisierte Bauplanungsumgebung. Agentensprachen, Kommunikationskonzepte und zur Verfügung stehende Standards, die aktueller Natur sind, sollen hier vorgestellt werden.

In Kapitel 5 erfolgt dann, bezugnehmend auf die gewonnenen theoretischen Kenntnisse der Agententechnologie, die Konzeption eines entsprechenden Agentensystems. Dazu ist es nötig, das Konzept und erste Spezifikationen der Komponenten der zugrundeliegenden Bauplanungsumgebung zu erläutern.

Aufbauend auf die in Kapitel 5 erarbeitete Konzeption, erfolgt dann in Kapitel 6 schließlich der Entwurf eines solchen Agentensystems bis hin zu einer Implementierung der einzelnen Komponenten.

Kapitel 7 dient dazu, eine kurze Bewertung des entwickelten Prototyps anzustellen und schließlich einen Ausblick auf mögliche nächste Schritte einer Weiterentwicklung zu geben.

[1]Verteilte Systeme sind Computersysteme mit räumlich verteilten Komponenten, welche keinen gemeinsamen Speicher benutzen. Die Komponenten sind einer dezentralen Administration unterstellt und dienen der Ausführung gemeinsamer Ziele, die durch Kooperation erreicht werden sollen [Scho99].
[2]Agent [lat.-italien.]allgemein: jeder im Auftrag oder Interesse eines anderen Tätige.[Mey94]

Screenshot des Test-Szenarios (maximierbar)

Java Doc des Agentensystems

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