Development of a methodology for agent based schedule optimization in construction considering resource constrained process duration
Final Report Abstract
Trotz des hohen involvierten Kapitals werden große Bauprojekte derzeit noch per Hand oder nur mit geringfügiger Computerunterstützung geplant. Werden nicht alle wichtigen Restriktionen berücksichtigt, kann es in der Bauphase zu Verzögerungen kommen. Unabhängig davon können Verspätungen einzelner Prozesse auch aus unvorhersehbaren Gründen auftreten. Die anfallende Neuplanung wiederum ist sehr zeitaufwendig und stark von der Expertise des Planers abhängig. Das zugrunde liegende Problem ist in der Wissenschaft als Multi-Mode Resource-Constrained Project-Scheduling Problem (MRCPSP) bekannt. Für dieses np-schwere Problem existieren diverse Lösungsansätze. In erster Linie sind dies Metaheuristiken. Eine alternative Herangehensweise ist die Entwicklung eines Multi-Agenten-Systems wie in diesem Projekt. Die Prozesse sowie die verschiedenen Ressourcen sind als eigenständige Agenten modelliert, die durch Zusammenarbeit versuchen, einen möglichst guten Terminplan zu erstellen. Vorteile sind die Flexibilität und die Reduzierung der Komplexität aufgrund der Aufteilung des Gesamtproblems in kleinere Teilprobleme. Diese Eigenschaften kommen insbesondere dem Einsatz im Bauwesen zugute. Jedes Bauprojekt stellt ein Unikat in Bezug auf die Prozesse und verfügbaren Ressourcen dar und ein Agentensystem kann darauf besonders leicht angepasst werden. Alle Prozesse, die zu einem Zeitpunkt ausführbar sind, schreiben sich an einem zentralen Ort für die Verhandlungen über die Ressourcenzuweisung ein. Die Priorisierung erfolgt über einen Prioritätswert, den alle Prozessagenten mit der gleichen Regel bestimmen. Je nach Optimierungsziel stehen dafür verschiedene Prioritätsregeln zur Verfügung. Für den Einsatz im Bauwesen wurden zu den normalen Randbedingungen des MRCPSP noch weitere Ressourcentypen integriert wie Flächen und geteilte Ressourcen, die gleichzeitig von mehreren Prozessen in Anspruch genommen werden können. Aufgrund der eigenständigen Handlungsweise der Agenten können auch kontinuierlich die Eingangsdaten der Prozesse verändert werden und so auf Abweichungen vom Soll-Plan reagieren. Für die Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Systems wurde auf eine Projektdatenbank aus dem Operations Research zurückgegriffen. Zudem konnte die Skalierbarkeit auf große Probleme durch Anwendung an Plänen von realen Bauvorhaben nachgewiesen werden.
Publications
- Ressourcenbeschränkte Terminplanung mit einem System kollaborativer Agenten. In: Rabe, M.; Clausen, U. (Hrsg.): Simulation in Production and Logistics 2015. Fraunhofer, Stuttgart, 2015, S. 721-730
Wenzler, F.; Günthner, W. A.
- A Learning Agent For A Multi-Agent System For Project Scheduling in Construction. In: Claus, T.; Herrmann, F.; Manitz, M.; Rose, O. (Hrsg.): Proceedings of the 30th European Conference on Modelling and Simulation, ECMS 2016. ECMS, Sbr- Dudweiler, 2016, S. 11-17
Wenzler, F.; Günthner, W. A.
(See online at https://dx.doi.org/10.7148/2016-0011) - Multi-Agenten-System zur Terminplanoptimierung im Bauwesen mit gemeinsam genutzten Ressourcen. In: Logistics Journal: Proceedings – ISSN 2192-9084. WGTL, Stuttgart, 2016, S. 339-347
Wenzler, F.; Günthner, W. A.
(See online at https://doi.org/10.2195/lj_Proc_wenzler_de_201610_01)
