KL4SiM II – Automatisierte Generierung von Steuerungsstrategievarianten in Simulationsmodellen der Produktion und Logistik mittels kombinatorischer Logik

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Jakob Rehof; Professorin Dr.-Ing. Sigrid Wenzel
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511349842

Im Fortsetzungsantrag wird eine Technologie zur automatisierten Synthese von Steuerungsstrategievarianten für ereignisdiskrete Simulationsmodelle in der Produktion und Logistik entwickelt. Aufbauend auf dem Vorgängerprojekt KL4SiM, das die Generierung von Strukturvarianten ermöglicht, erweitert dieses Projekt den Ansatz um die regelbasierte Komposition von Steuerungsstrategievarianten mit Kombinatoren und Prädikaten. Kombinatoren stellen Bausteine für die Synthese komplexer Steuerungsstrategien aus einfacheren Komponenten dar, welche mit Hilfe von kombinatorischer Logik zu Strategien zusammengesetzt werden können. Ziel des Forschungsvorhabens ist die automatische Generierung von Steuerungsstrategievarianten, um das Verhalten der Simulationsmodellstrukturvarianten unter der systematischen Variation von Steuerungsstrategien zu untersuchen und somit die Bandbreite und die Qualität von Simulationsexperimentergebnissen insgesamt zu verbessern. Um dieses Ziel zu erreichen, wird zunächst eine Taxonomie für Steuerungsstrategien von Produktions- und Logistiksystemen entwickelt, welche zur Systematisierung der Varianz von Steuerungsstrategien sowie der Betrachtung von Interdependenzen zwischen Modellstrukturen und Steuerungsstrategien dient. Aufbauend auf der Taxonomie für Steuerungsstrategien werden werkzeugunabhängige Kombinatoren konzipiert und in einem Typsystem für die Synthese von Steuerungsstrategievarianten formalisiert. Dieses Typsystem stellt sicher, dass nur syntaktisch und semantisch korrekte Steuerungsstrategien synthetisiert werden. Dabei wird der Formalismus für Strukturvarianten aus KL4SiM erweitert und das bestehende Syntheseframework CLSP (Combinatory Logic with Predicates) entsprechend angepasst. Eine zentrale Herausforderung besteht in der automatischen Konfiguration der Synthese sowie der Definition geeigneter Prädikate, um die Abhängigkeiten und Randbedingungen zwischen den generierten Strukturen und Steuerungsstrategien zu berücksichtigen. Für die empirische Untersuchung der entwickelten Synthesetechnologie werden umfassende Experimente geplant und durchgeführt. Dazu wird ein simulationsbasiertes Experimentierfeld entwickelt, das die systematische Untersuchung synthetisierter Modellvarianten unter Variation von Steuerungsstrategien ermöglicht. Darüber hinaus wird eine kriterienbasierte Bewertungsmethodik entwickelt, die sowohl softwaretechnische Bewertungskriterien als auch Kriterien bezüglich des Aufwands und der Ergebnisqualität berücksichtigt. Dies stellt sicher, dass die generierten Strategien nicht nur formal korrekt, sondern auch praktisch anwendbar und leistungsfähig sind. Am Ende des Projekts stehen eine evaluierte Technologie zur Erzeugung von Steuerungsstrategievarianten und ein Vorgehen zur Anwendung der Steuerungsstrategievariantensynthese.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen