Intelligente Produktionsanlagen mit modellbasierter Selbstwahrnehmung

Inhalt

Technische Systeme, Produktionsanlagen wie die unten Abgebildeten insbesondere, sind heutzutage komplexe, von eingebetteter Software gesteuerte Systeme. Eingebettete Software erlaubt differenziertes Verhalten, z.B. Reaktionen auf plötzlich auftretende Fehler. Jedoch ist dieses Verhalten dediziert für eine bestimmte Maschine und für bestimmte Situationen programmiert, z.B. als direkte Reaktion auf Sensorsignale. Hier entsteht ein Problem: Mit zunehmender Komplexität wird es immer schwerer, Situationen wie z.B. Ausfälle "vorherzusehen" und entsprechende Maßnahmen zu programmieren. Die Systeme sind zu unflexibel, um selbstständig Lösungen für auftretende Probleme zu finden.

Eine Lösung liegt darin, Methoden zur automatischen Problemlösung aus der KI, etwa zu Planung, automatischen Schlussfolgerung oder auch automatischen Konfiguration, anzuwenden, um die Systeme autonomer zu machen. So können sie intelligent und selbstständig auf neue Situationen reagieren.  Die generelle Vorgehensweise ist, ein Modell der Anlage (z.B. in Form eines Automaten) als Grundlage algorithmischer Problemstellungen zu benutzen (z.B. finde Aktionen, um einen Fehler zu beheben, finde Komponenten, die eine ausgefallene Komponente kompensieren können).

In diesem Seminar werden wir uns damit befassen, wie automatische Produktionsplanung, Rekonfiguration, online Fehlerdiagnose in eingebetteten Systemen wie etwa Fabrikanlagen oder chem. Anlagen auf der Basis von Struktur- und Verhaltensmodellen erreicht werden kann. Die Abbildungen zeigen (links) eine Demonstrationsanlage des Lehrstuhls Informationstechnik im Maschinenwesen (ITM, Prof. Bender, Prof. Schiller) und (rechts) die kognitive Fabrik, eine Testanlage des Excellenzclusters Cognition for Technical Systems (CoTeSys). Die kognitive Fabrik dient als realistisches Beispiel einer Industrieanlage, an der Methoden wie die in diesem Seminar Behandelten getestet werden sollen.

Wo und Wann

Termine werden noch bekannt gegeben.

Anmeldung und Vorbesprechung

09.02.2010, um 13:30 Uhr, Seminarraum 02.09.023

Interessierte, die den Termin nicht wahrnehmen können, wenden sich bitte per mail an Paul Maier oder Thomas Rühr.

Die mytum Anmeldeliste wird noch erstellt.

Anmeldezeitraum ist ab dem 09.02.2010 bis zum 01.04.2010.

Themen

• Classical Planning (PDDL)
• Constraint-based Reasoning
  
• Francesca Rossi, Peter Van Beek, und Toby Walsh: "Handbook of Constraint Programming" (ausleihbar in der Bibliothek)
• Rina Dechter: "Constraint Processing" (ausleihbar in der Bibliothek)
  
• Semantic Web for Manufacturing (RDF, OWL-S)
• Model-based Programming of Embedded Systems
  
• Markus Fromhertz et al.: "Model-based computing: Developing flexible machine control software"
• Williams et al.: "Model-based programming of intelligent embedded systems and robotic space explorers"
  
• Planning for Semantic Web Services, Self-Orchestration, Manufacturing as a Service (MAAS)
  
• Hybrid Modelling for Diagnosis and Planning
• Jan Lunze: "Diagnosis and Fault-Tolerant Control", Chapter 9: "Diagnosis and Reconfiguration of Quantised Systems" (ausleihbar in der Maschinenwesen-Bibliothek oder bei Paul Maier)
• Sriram Narasimhan and Lee Brownston: "HyDE - A General Framework for Stochastic and Hybrid Model-based Diagnosis"
  
• Modeling the Cognitive Factory
  

Ausarbeitung und Vortrag

• Länge der Ausarbeitung: 5000 Wörter (+- 1000) - diese ist verpflichtend bis spätestens 2 Wochen nach dem Vortragstermin abzugeben.
• Dauer des Vortrags: ca. 30 Minuten + ca. 5 Minuten Fragen.
• Sprache: beides in Deutsch oder beides in Englisch.
  
• Zeitplan:
• Besprechung der Gliederung: 3 Wochen vorher
• Besprechung des angefertigten Vortrages 1 Woche vorher (bis spätestens am Freitag vor der Präsentation, Vortragsfolien bitte mitbringen)
• Abgabe der Ausarbeitung: 2 Wochen nachher
• Nützliche Zusatzinformationen hier (Achtung: Die Angaben zu Länge und Dauer für Ausarbeitungen/Vorträge auf der verlinkten Seite gelten nicht für dieses Seminar).
• Anwesenheit bei allen (!) Vorträgen.
• Bei weniger als 5 Teilnehmern müssen im Rahmen des Oberseminars zusätzliche Vorträge gehört werden.
• Für zusätzliche Treffen (zum Beispiel bei Verständnisproblemen des Papers oder bei Fragen zur Ausarbeitung) stehen wir jederzeit zur Verfügung. Einfach kurz eine Mail mit dem Terminwunsch an uns (siehe oben).

Zielgruppe

Das Seminar richtet sich an Bachelor- (als Seminar IN0014), Master- (als Master-Seminar IN2107) und Diplom-Studenten (als Hauptseminar IN8901).

In KI-Vorlesungen erworbene Vorkenntnisse sind hilfreich aber nicht zwingend erforderlich.

Wichtige Information für Bachelor- und Masterstudenten

In den Bachelor- und Masterstudiengängen zählen Seminare als Prüfungsleistungen, zu welchen eine vorzeitige Anmeldung erforderlich ist. Die Anmeldung erfolgt mit der Zuteilung eines Themas bei der Vorbesprechung. Angemeldete Prüfungen, zu denen die Studierenden nicht erscheinen, werden als "Nicht bestanden (nicht erschienen)" mit der Note 5.0 gewertet. Im Rahmen dieses Hauptseminars wird den Studenten jedoch die Möglichkeit eingeräumt, innerhalb von 6 Wochen nach der Vorbesprechung vom Seminar zurückzutreten (d.h. Rücktritt bis spätestens zum 23.03.2010). Ein späterer Rücktritt ist nicht mehr möglich.