Evaluating AI Planning Systems for Real-World Applications Using Agent-based Simulation

Die heutige Welt bietet eine Vielzahl komplexer Planungsprobleme, welche meist einen integrierten Bestandteil verschiedener Prozesse darstellen und den dynamischen Einflüssen der eigenen Umgebung unterliegen. Beispielsweise kann eine Planung von Arbeitsschritten und Ressourceneinsatz für eine Menge von Mitarbeitern oder maschinellen Systemen während der tatsächlichen Ausführung durch unvorhersehbare Ereignisse unbrauchbar werden. Ein unvorhersehbares Ereignis kann zum Beispiel ein neuer dringender Auftrag oder auch ein plötzlicher Ausfall einer Maschine oder eines Mitarbeiters sein. Die vorherige Planung muss folglich unter Verwendung der alten und neuen Informationen überarbeitet werden oder durch das Ergebnis einer vollständigen Neuplanung ersetzt werden. Da betroffene Prozesse für ein derartiges Vorhaben nicht angehalten werden können, weil dies nicht möglich, inhaltlich falsch oder zu teuer ist, muss die Planüberarbeitung beziehungsweise die Neuplanung zur Laufzeit dieser Prozesse erfolgen und bei Fertigstellung noch anwendbar sein. Inwiefern dies mit dem Einsatz von Planungssystemen aus dem Bereich „AI Planning“ (Artificial Intelligence Plannig) mit gegebenen Prozessen funktioniert und als wie hoch der dabei entstehende Nutzen für die gegebenen Prozesse bewertet werden kann, soll durch eine simulationsbasierte Methode in Verbindung mit einem technischen Framework zur Experimentsteuerung und szenariobezogenen Planung automatisiert beantwortet werden können. Die besagte Methode und das zugehörige Framework werden derzeit an der Professur für Wirtschaftsinformatik I entwickelt.

Die dabei betrachteten Planungssysteme zählen zum sogenannten „Temporal Planning“ und können für die zentrale Planung einer Menge von nebenläufig agierenden Akteuren (Menschen oder Maschine) eingesetzt werden. Die eingesetzte Simulationstechnik ist dem Bereich der Agentenbasierten Simulation (auch Multiagentensimulation) zuzuordnen. Folglich wird das Handeln von Individuen durch die Simulation nachgebildet, zu der eine Schnittstelle zu den betrachteten Planungssystemen besteht, die für jedes Individuum einen Aktionsplan berechnen. Die sich durch laufende Prozesse und den darin enthaltenen agierenden Akteuren in der Simulation ergebenen Zeitintervalle, in denen alle von der Planung betroffenen Entitäten noch eine nicht abbrechbare Aktion der alten Planung durchführen, dienen der Berechnung eines neuen Plans, welcher anschließend nahtlos in die bestehenden Prozesse integriert werden muss. Auch das Überschreiten solcher Zeitintervalle, da beispielsweise eine komplexe Neuplanung in gegebener Zeit nicht durchführbar war, soll berücksichtigt werden.

Neben der anliegenden Entwicklung von Algorithmen zur zugehörigen Neuplanung und Planüberarbeitung sowie der übergeordneten prozessbezogenen Bewertung einzelner Planungssysteme, wird auch die Kombination mehrerer Planungssysteme untersucht. Dabei soll ein Ausgleich der Stärken und Schwächen in verschiedenen Szenarien erzielt werden, welche in den betrachteten Prozessabläufen entstehen können.