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Modellierung und Realisierung von Agenten- und Komponentensystemen im Konstruktiven Ingenieurbau Dietrich Hartmann, Jochen Bilek Ruhr-Universität Bochum.

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Präsentation zum Thema: "Modellierung und Realisierung von Agenten- und Komponentensystemen im Konstruktiven Ingenieurbau Dietrich Hartmann, Jochen Bilek Ruhr-Universität Bochum."—  Präsentation transkript:

1 Modellierung und Realisierung von Agenten- und Komponentensystemen im Konstruktiven Ingenieurbau Dietrich Hartmann, Jochen Bilek Ruhr-Universität Bochum Armin B. Cremers, Sascha Alda Universität Bonn Udo F. Meißner, Uwe Rüppel, Mirko Theiß Technische Universität Darmstadt

2 2 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Gliederung Modellierung Agenten im Bauwesen Eigenschaften von Agenten und Aufbau von Multiagentensystemen Modellorientiertes Vorgehen Organisationsorientiertes Vorgehen Implementierung Standardisierung von Agentensystemen Realisierung verschiedener Aspekte in den Projekten Synergien zwischen den Projekten Gemeinsame Realisierungen Kopplungen zwischen den Projekten Ausblick Weitere Arbeiten Zukünftige Kooperation

3 3 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Heterogene Bauprojektstruktur Dokumente (Teil-) Produktmodelle Software Prozesse (Zuständen/ Aktivitäten) Termine Planungsbeteiligte

4 4 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Vernetzt-kooperative Planungsprozesse Gesamt-Geflecht des Bauplanungsszenarios muss für die vernetzt-kooperative Planung geordnet werden Problem-Dekomposition unter Nutzung von Agenten Berücksichtigung der Prozesse, Modelle, Personen und Software Problem- zerlegung Teilproblem- bearbeitung Synthese von Teilergebnissen Problem- definition Gesamt- ergebnis

5 5 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Nutzung von Agenten und Komponenten Kleine spezialisierte Einheiten, die verschiedene Aufgaben wahrnehmen Kapselung von Diensten und Daten Dynamische Einbindung Verknüpfung von Agenten um weitere Aufgaben zu lösen Planungsaufgabe ? ! Gelbe Seiten Planungsergebnis

6 6 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Agentenbasierte Informationsverarbeitung Charakteristika autonom mobil pro-aktiv reaktiv kooperativ ! ? Regeln Wissensakquisition Wissensverarbeitung Kommunikation Modellverarbeitung ? ? ? Typen Informationsagenten Kooperationsagenten Transaktionsagenten Wrapperagenten

7 7 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Thematische Umsetzung in der Arbeitsgruppe Bochum - Tragwerksplanung am Beispiel einer Bogenbrücke Integration beteiligter Organisationen und Planer Modellierung von Tragsystemen Einbindung von Software Bonn - Brandschutzplanung im Bereich des Denkmalschutzes Verbesserung der Koordination der Beteiligten Bereitstellung von Daten und Diensten durch Komponenten Zugriffsbeschränkung für Gruppen von Fachplanern Darmstadt - Vorbeugender baulicher Brandschutz Dezentraler Modellverbund aus Teilmodellen Mobile Verarbeitungsmethoden Überwachungsfunktionen zur Vermeidung von Planungsfehlern

8 8 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Agentenbasierte Kooperationsunterstützung Organisationsorientiertes Vorgehen Gesamtsystem ist aufgaben- und rollenorientiert Agenten als digitale Stellvertreter von Personen, Firmen oder Behörden Dokumente Termine Software Teilproduktmodelle Prozesse (Zustände/Aktivitäten) Planungsbeteiligte Modellorientiertes Vorgehen Gesamtsystem ist modellorientiert Agenten organisieren den Austausch und Verarbeitung von Fachmodellen Fachmodelle sind Basis der Kommunikation

9 9 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Beispiel: Brandschutzplanung Brandabschnitt Nutzung: Wohnen Brandabschnitt Nutzung: Arbeiten Brandwand Brandabschnitte müssen durch Brandwand getrennt werden. Brandwände müssen spezielle Anforderungen erfüllen Nicht brennbares Material Mindest-Betondeckung Mindest-Dicke der Wand Tragwerk muss umgeplant werden. d c nicht brennbares Material

10 10 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Brandschutz Regelmodell Anforderungen an Bauteil Brandschutzwissen Verteilte Modelle Architekturmodell Wandgeometrie Beziehung zu anderen Objekten Material Brandschutzmodell Definition Wand ist Brandwand Gebäudestandort Gebäudetyp TragwerksmodellBauliche Durchbildung

11 11 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Brandschutz Modell Regel Modell Verteilte Modellverarbeitung Gebäude Modell Tragwerks Modell ermitteln Brandschutzelement ermitteln notwendige Brandschutzanforderungen für Brandwand ermitteln der Geometrie-Informationen der Wand ermitteln der Statik-Informationen der Wand verarbeiten der Informationen verarbeiten der Informationen Brandwand(b23) Regeln für Brandwand bei Gebäudetyp Länge, Breite, Höhe, Material Bewehrungsgrad, Betondeckung

12 12 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Verteilter agentenbasierter Modellverbund Kommunikationsbedarf: Agent zu Mensch Aufgabenübertragung Problembehebung Agent zu Fachsoftware Informationsermittlung Informationsbereitstellung Informationsdarstellung Agent zu Agent Informationsaustausch Informationsverarbeitung Netzwerk Brandschutzmodell Brandschutz Regelmodell Tragwerksmodell Architekturmodell

13 13 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Fachspezifische Ontologien Gebäudemodell Brandschutz Ontologie vertritt Architekt vertritt Brandschutzplaner Identifikation der Brandwand Ident. der verknüpften Wand Brandschutzmodell Dimensionen Betondeckung Material Wand ID Brandschutzklasse

14 14 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Information-Wrapping Stationärer Wrapper-Agent Datenbank XML-Beschreibung Gebäudemodell XQuery / SQL XML-Doc / Resultset Mobiler Such-Agent ? ACL Ontologie Dienst Zur Verarbeitung müssen Informationen durch Such-Agenten gesammelt werden Datenbanken sind räumlich verteilt und durch unterschiedliche Datenbankschemata beschrieben Such- und Wrapper-Agenten benutzen die gleiche Ontologie Wrapper-Agent setzt die Anfrage in eine Datenbankspezifische Abfrage um. Das Resultat wird dem Such-Agenten in dem gewünschten Format bereitgestellt

15 15 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Informationsverarbeitung Regelbasiertes Expertensystem Wissensbasis Inferenzmaschine Fakten Regeln Kontrollsystem (Protokoll) Regeln Bereitstellung durch Regelserver Hierarchisch gegliedert Bundesland Gebäudetyp Brandschutzelement Zielgerichte Suche nach notwendigen Fakten möglich Fakten Elemente der Teilproduktmodelle Bereitstellung durch verteilte Datenbanken mit Teilprodukt- modellen Kontrollsystem erlaubt Protokollierung der Prüfung. Flag in Brandschutzmodell kennzeichnet erfolgreiche Überprüfung

16 16 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Modellbasiertes Multi-Agentensystem für den baulichen Brandschutz WHERE? Brandschutzplanung Agent Architektur Modell Agent Brandschutz Modell Agent Tragwerksplanung Modell Agent Regel Modell Agent Verzeichnisdienst Gelbe Seiten

17 17 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Wahrnehmung von Planungsaktivitäten Ansatz Anwendung des Awareness Modells aus der CSCW Adoption des Modells auf wesentliche Anforderungen des KIB Definition Awareness / Eigenschaften Wahrnehmung von Planungsaktivitäten innerhalb einer Gruppe von Fachplanern, die zusammen an ein gemeinsames Fachmodell arbeiten. Information über Zustand und Fortschritt Kontext für weitere, eigene Entscheidungen und Aktionen Dezentrale Architektur (Peer-to-Peer): Keine zentralen Service-Einrichtungen Gleichberechtigte Partner

18 18 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Wahrnehmung von Planungsaktivitäten Ereignisbasiertes Modell Entwurfs-Zeit: Abbildung von Planungsaktivitäten auf Ereignistypen....

19 19 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Wahrnehmung von Planungsaktivitäten Ereignisbasiertes Modell Benutzungs-Zeit: Die Ausführung einer Planungsaktivität löst ein Ereignis aus....

20 20 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Beispiel: Tragwerksplanung Verteilte Planung einer Fußgängerbogenbrücke Technische Details: Standort: Stadt Dessau Zweck: Fußgängerbrücke über die Mulde Länge: ca. 100m Neigung: ca. 22° Material: Stahl Bauzeit:

21 21 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Verteilte Planung einer Fußgängerbrücke Netzwerk Kommunikation (Telefon, Fax, ) Termin- und Planungskoordination Austausch und Änderung von Planungsdaten Konflikt-Behebung Stahlbetonbau Firma Behörde Bauamt Dessau Verpresspfahl Firma Bauherr Stadt Dessau Stahlbau Firma Tragwerk- planungsbüro

22 22 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Agentenmodell und Ontologien Produktmodell- Agenten Wrapper-Agenten Ontologien/ Produkt-Modelle: geometrisches Grundmodell statisches System Konstruktives Modell Ontologien: CAD Ontologie FE Ontologie DB Ontologie persönliche Agenten Ontologien: Terminkoordination Datenaustausch Kommunikation Kooperations- Agenten CAD-Software FE-Software Datenbanken unpersönliche (Organisations-) Agenten Ontologien: Bürodaten Projektdaten/ Workflow Büro- Agent Projekt- Agent

23 23 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Organisations-Agent Projekt Bogenbrücke virtuelle Projektorganisation Bogenbrücke Agentenbasiertes Kooperationsmodell Behörde Bauamt Dessau Stahlbau Firma Tragwerk- planungsbüro Rolle Projektleiter und Statiker Stahlbau 1 Dipl.-Ing. Bauherr Stadt Dessau Rolle Bauherr 1 Mitarbeiterin Verpresspfahl Firma Rolle Konstrukteur Stahlbau 1 Konstrukteur Stahlbetonbau Firma Rolle Konstrukteur Betonbau Rolle Statiker Betonbau (Widerlager) 1 Dipl.-Ing. 1 Konstrukteurin Rolle Gast Fahrbahn 1 Mitarbeiter Rolle Statiker Pfähle 1 Dipl.-Ing. 7 persönliche Agenten und 7 Organisationen

24 24 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Agentenbasiertes Produktmodell Produktmodell-Agent (PMA) "Gesamttragwerk" Teiltragsystem-Ebene Tragwerksdaten-Ebene Tragstruktur-Ebene XML-Dateien Objekte Datenbanken PMA "Widerlager Fahrbahn" PMA "Widerlager Bogen" PMA "Fahrbahn" PMA "Bogen"

25 25 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß CAD- Agent Agentenbasiertes Modell zur Softwareintegration CAD-Software FE-Software Datenbanken sonstige Software Produkt- modell- Agenten Projektdaten Produkt- modelldaten Projekt-Agent SQL Datenbank Datenbank-Agent XML- Datenbank sonstige Daten persönliche Agenten GUI FE-Agent Finite Element Light GUI

26 26 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Petrinetz als Wissensbasis Modellierung des Workflows VorentwurfBerechnung Berücksichtigung der Planungsphasen dynamische (offene) Petrinetze Berücksichtigung iterativer Planungsabläufe Sub-Petrinetze an persönliche Agenten Persönliche Agenten der Fachplaner bearbeiten Teil-Netze Projekt-Agent Aufgaben- zuweisung BemessungKonstruktion

27 27 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Implementierung 2. Teil Realisierung

28 28 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Basis der technischen Zusammenarbeit Komponente Bonn Bochum Darmstadt Agentensysteme beruhen auf dem FIPA 1 -Standard LARS HIVE JADE/SEMOA ACL Nachrichtenaustausch basiert auf FIPA-ACL 2 Implementierung der Agenten und Komponenten in Java Wissensdarstellung und –verarbeitung durch XML 1 Foundation for Intelligent Physical Agents 2 FIPA Agent Communication Language

29 29 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Die FIPA und die FIPA-Spezifikationen Gründung1996, Sitz Genf Mitglieder Firmen (Siemens, IBM, Sun, NASA, Intel, HP, British Telecom, u.a.) und Universitäten (University of Helsinki, Westflorida, u.a.) Ziel Entwicklung von Software-Standards für heterogene und interaktive Agenten und agenten-basierte Systeme Ergebnisse93 Spezifikationen, FIPA-konforme Agentenplattformen Applications Abstract Architecture Agent Communication Agent Management Agent Message Transport u.a. FIPA Agent Software Integration Specification u.a. FIPA Abstract Architecture Specification Aufbau von Agentenplattformen (z.B. JADE, FIPA-OS, ZEUS) Interaction Protocols Content Languages Communicative Acts u.a. FIPA Contract Net Interaction Protocol Specification, FIPA Request Interaction Protocol Specification FIPA Communicative Act Library Specification u.a. FIPA CCL und FIPA KIF Content Language Specification Foundation for Intelligent Physical Agents

30 30 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß FIPA Agentensystem Standard Agentenplattform MTS DF AMS Domäne Agentenplattform DF AMS registrierter Dienst ACL DF: Directory Facilitator, Yellow Pages Service, Dienstevermittlung AMS: Agent Management System, White Pages, Agentenverwaltung und -steuerung ACC: Agent Communication Channel, zentraler Kommunikationsdienst einer Plattform MTS: Message Transport System, derzeit spezifiziert sind WAP, IIOP, HTTP ORB: Object Request Broker, CORBA-basierter Kommunikationskanal durch die FIPA spezifiziert ACC MTS Kommunikationskanal (ORB/HTTP/WAP) steuert

31 31 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Agentensysteme in den Projekten Projekt Bonn: - Agentensystem HIVE 4 - stark an FIPA angelehnt 1 Secure Mobile Agents Project 2 Java Agent Development Environment 3 Living Agents Runtime System 4 engl.: Schwarm Projekt Darmstadt: - Agentensystem SEMOA 1 - Agentensystem JADE % FIPA konform Nachrichten- austausch nicht 100% FIPA kompatibel Mobilität Projekt Bochum: - Agentensystem LARS 3 - stark an FIPA angelehnt MASDF AMS

32 32 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Agentensysteme in den Projekten Projekt Darmstadt: - Agentensystem SEMOA 1 - Agentensystem JADE % FIPA konform Projekt Bochum: - Agentensystem LARS 3 - stark an FIPA angelehnt Projekt Bonn: - Agentensystem HIVE 4 - stark an FIPA angelehnt 1 Secure Mobile Agents Project 2 Java Agent Development Environment 3 Living Agents Runtime System 4 engl.: Schwarm MASDF AMS Implementierung von MTS-Agenten Funktion als Messagerouter Nachrichtenkonvertierung ACL

33 33 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Projekt Bochum: Realisierung mit LARS Agentensystem LARS (Living Agents Runtime System) – Living Systems AG vollständig in Java implementiert, Agentenserver sehr stabil FIPA-konforme Architektur (DF, AMS, MessageRouter) Kommunikation läuft über System-Agenten (Listener-Agenten): AgentJMSListener : Kommunikation über die Java Message Service API AgentSecureSocketListener : verschlüsselte Kommunikation AgentSocketListener : rein Socket-basierter Nachrichtenaustausch AgentJSocketListener : serialisierte Kommunikation (Versand von Java-Objekten) AgentRMIListener : Java RMI basierte Kommunikation AgentHTTPListener : HTTP basierte Kommunikation Nachrichten basieren auf FIPA-ACL Unterstützt uneingeschränkte Mobilität Behaviour-/Capabilities-Klassen (Multithreading) weitere System-Agenten (Timer, etc.) wird kommerziell eingesetzt (über 30 agentenbasierte Lösungen u.a. für die Deutsche Börse, Deutsche Post, Ebay) Client-like Agents (Applets, Servlets, etc.)

34 34 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Projekt Bochum: FE-Wrapper Agent Ziel: Nutzung verschiedener Rechner und Server für Finite-Element Berechungen Thread Bestätigung/ Fehler/ Status der Berechnung Thread Realisierung stationärer FE-Wrapper-Agent FE-Daten in XML Java-Runtime Prozess Ansys 5.6 Datenkonvertierung XML -> Ansys/FElt Java-FE Bibliothek Agent als FE-Modell Server FE-XML Outputstream XML-Schemata für 2d/3d-Berechnung FE-XML Inputstream XSLT- Transformation (hier: ansys.xsl) Ansys Eingabedaten Inputstream Ansys Ausgabedaten Outputstream Client Agent Übergabe FE-Daten FE-Programm 1. Möglichkeit: mobiler FE-Agent FE-Agent FE-Daten Berechnung 2. Möglichkeit: stationärer FE-Agent FE-Agent Client Agent Ergebnisse Nutzung FE- Resourcen

35 35 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Projekt Bochum: CAD-Wrapper-Agent Ziel: Integration von AutoCAD als reines Visualisierungstool zur Darstellung von Daten 2. als Instrument zur parallelen Bearbeitung von Zeichnungen auf entfernten Rechnern 1 Component Object Model XML-Daten (z.B. FEM-Daten) ACAD-COM 1 - Schnittstelle Nachrichten- verarbeitung Bestätigung/ Fehler Steuerung/ Kontrolle Zeichnen Fachplaner 1 Sessionkontrolle und -informationen ACAD-Event- Handling + Zeichnen Planer 2 Planer 3 Internet/ LAN

36 36 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Projekt Bochum: CAD-Wrapper Agent JAVA Framework com2acad -Kapselung der 421 Methoden der ACAD- COM-Schnittstelle und COM-Objekte in einer leicht anwendbaren JAVA-API 1 -Implementierung einer XML-Import/ Export- Schnittstelle -Realisierung eines Event-Handlings für die Klassen Application und Document Agenten-Aufbau 1 Application Programming Interface AgentTemplate AcadCommModule rub.bi.inginf. com2acad Java ACAD Framework Anbindung weitere CAD- Systeme möglich Sitzungsinfor- mationen in XML Messages Sitzungs- teilnehmer

37 37 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß JADE - Java Agent DEvelopment Framework – Telecom Italia Labs Umsetzung der FIPA Spezifikationen Vollständig in Java implementiert Umfangreiche Unterstützung der Kommunikationsmechanismen Kommunikation basiert auf Java RMI Unterstützung aller gängigen Interaktionsprotokolle Integriert ACL-Parser und Ontology-Checker Kann durch eigene Ontologien erweitert werden Projekt Darmstadt: Realisierung mit dem Agentensystem JADE Umfangreiche Verhaltensweisen für bestimmte Aufgaben sind vorhanden und können erweitert werden (z.B. Nachrichtenempfang / -versand) Agent kann mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen Die Integration von Jess (Java Expert System Shell) wird unterstützt zur Erstellung intelligenter Agenten

38 38 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Projekt Darmstadt: Kommunikation unter Nutzung fachspezifischer Ontologien Agenten sind Java-Objekte und verarbeiten objektorientierte Strukturen In Nachrichten werden jedoch in Strings übertragen Informationen (Objekte) müssen in Nachricht kodiert werden Durch die Registrierung einer Ontologie übernimmt das System die Konvertierung Objekt Nachrichteninhalt und umgekehrt Ein Agent kann seine registrierten Ontologien beim Verzeichnisdienst melden bzw. abfragen, ob andere Agenten eine bestimmte Ontologie registrieren JADE Unterstützung für benutzer- definierte Ontologie Nachrichten-Inhalt (Wand :ID 1007 :Dicke 24 :Material Beton) Sender: Empfänger: Agenten-Name Agenten-Name(n) Sprechakt:FIPA-Sprechakt Protokoll:FIPA-Interkationsprotokoll class wand { private int id; private double dicke; private Material mat; public int getID(); public void setDicke(double d); public double getDicke(); public void setMaterial(Material m); public Material getMaterial(); } ACL-NachrichtNachricht als Agenten-Quelltext

39 39 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Projekt Darmstadt: Modell des Datenbank-Wrapper Datenbank Agent Datenbank Agent Ontologie Agent Ontologie Agent Ontologie Dienst Mobiler Such Agent FIPA-ACL XQuery SQL-Query Service Registrierung Sicherheits Agent Sicherheits Agent Anfrage Berechtigungs- check Anfrage Bearbeitung Ergebnis Bearbeitung :SuchAgent :DBAgent:Datenbank Anfrage Commit Ergebnis- verarbeitung FIPA-ACL XQuery XML-Doc SQL-Result SQL-Query

40 40 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Projekt Darmstadt: Implementierung der Brandschutzagenten In Brandschutzagenten wurde das regelbasierte Expertensystem Jess (Java Expert System Shell) integriert Agent kann von jedem Kooperationsserver angefordert und instanziiert werden Agent bezieht seine Regelbasis von zentralen Regelservern Regeln werden mit einem Regeleditor in Protégé erstellt und direkt mit den Klassen der Ontologie verknüpft Regeln sind in CLIPS (C Language Integrated Production System), einem LISP ähnlichem Syntax definiert Regeleditor

41 41 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Software Komponenten Definition Software Komponente / Eigenschaften Abgeschlossene Kompositionseinheiten mit (vertraglich) fest definierten Schnittstellen Kapselung von -Daten (z.B. Brandschutzmodell) -Diensten (z.B. Konsistenzprüfung auf Modellierungsfehler) Einbindung (Deployment) zur Laufzeit Abgrenzung zu Agenten (im Kontext der gemeinsamen Arbeiten): Keine Mobilität, kein aktives Verhalten Komponente entspricht im engeren Sinne Wrapper-Agent (Kapselung)

42 42 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Modell eines komponentenbasierten Kooperationsverbunds Fachplaner stellen über Komponenten Dienste und Daten dem Kooperations- verbund zur Verfügung Architekt Fachplaner Brandschutz Experte Besitzer Fach modell Fachplaner Brand schutz regeln Konsistenz- prüfung Datenaustausch / Abstimmung Wahrnehmung Beratung FachplanerNEU Denkmalschutz Experte Kein Zugriff für nicht- autorisierte Leute!! Fach modell

43 43 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Resultierende Anforderungen an eine Software Plattform Integration von neuen Teilnehmern in die Umgebung Integration und Anpassung von Komponenten zur Laufzeit Laufzeitumgebung besitzt Client & Server Funktionalität (Peer-to-Peer) Bildung von virtuellen Gruppen Beschränkung beim Zugriff auf Komponenten Unterstützung des Endbenutzers Möglichst generischer Zugriff auf Komponenten Meta-Beschreibung von Komponenten Mediator-Konzepte zur Einbindung von Fremd-Komponenten Koordination (Wahrnehmung) beim Zugriff auf Komponenten Berücksichtigung der Privatsphäre Filterung von Informationen Component ArchitectureComponent ModelAwareness Framework

44 44 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Peer-to-Peer Modell als Basis Modell Definition Peer-to-Peer Teilen (Sharing) von Computer Ressourcen durch den direkten Austausch zwischen gleichberechtigten Rechnern (Peers). Eigenschaften Peers haben Client und Server Funktionalität Selbst-Organisation der Peers in virtuellen Gruppen Kenntnis von anderen Peers Virtuelles Netzwerk (eigene Adressdomäne) Standards Weniger verbreitet als z.B. bei Web Services (SOAP, WSDL, UDDI) JXTA von SUN ist zur Zeit der De Facto Standard

45 45 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Peer-to-Peer Modell als Basis Modell JXTA Protokoll Sammlung zur Entwicklung von Peer-to-Peer Applikationen Programmiersprachen- und plattformunabhängig Meta-Beschreibung von Ressourcen durch Advertisements (XML-basiert) Wichtigste Protokolle: -Discovery Protocol (Suche nach Advertisements) -Rendesvouz Protocol (realisiert u.a. die Verteilung von Advertisements) -Group Membership Protocol (Organisation von Gruppen) -Pipe Protocol (XML-basiertes Übertragunsprotokoll, ähnlich SOAP) Referenz-Implementierung in Java

46 46 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß FlexiBeans Komponente Zwei Interaktionsprimitive: Event and Shared Object Entfernter Zugriff durch Remote Method Invocation (RMI) Technik Externalisierung der Komponente durch JXTA-Advertisement Peer Service: FlexiBeans Komponente, die durch ein Advertisement beschrieben ist und gefunden werden kann. Urn:jxta:uuid-D E Peer Service Wrapper für Datenmodell model.dat Name = Sascha Alda Component Model

47 47 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Dezentrale Peer-to-Peer Komponenten-Architektur, basierend auf Client-Server Architektur FreEvolve (Uni Bonn ) und JXTA FreEvolve Peer Anbieter eines Peer Service Konsument eines Peer Service FlexiBeans Komponentenmodell (+ Erweiterung Peer Service) Komposition von lokalen und entfernten Komponenten durch Kompositionssprache DeCAT Integration von (adaptiven) Anpassungsstrategien Component Architecture Laufzeitumgebung

48 48 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Neue Management-Tools GUI-Oberfläche zur Suche & Integration -Komponenten (Daten & Diensten) -Peers (Fachplaner) -Peer Gruppen (Bauprojekte) Definition und Verwaltung von Gruppen Component Architecture Anpassung von Komponenten in einem visuellen Editor (Tailoring-Client)

49 49 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß FachplanerNEU Architekt (Admin) Fachplaner findAdvertisement( Param par) initialRequest( Data data ) Credential::object apply( Credential c ) join() (Xml-Advertisments)* true useService( String Name ) Compoment-Plan, Components Gruppe Bauprojekt X.... Discovery Protocol Membership Protocol FreEvolve events / access to shared object Zusammenspiel Jxta und FreEvolve: Einbindung eines Planer in eine Gruppe 2 3 1

50 50 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Awareness Framework Java-basiertes Komponenten-Framework (FlexiBeans-Komponenten) Awareness Framework Applikation (z.B. Produktmodell Editor) Zuordnung Ereignisse Ermittlung Subscriber Persistente Speicherung von Ereignissen Ereignis- Historie (XML) Benutzer DB (XML) Synchrone Übermittlung (Subscriber Online) Popup-Fenster Mail in Mail-Client Kontrolldialog für das Framework (z.B. Filtereinstellungen, Benutzerauswahl) Netzwerk Asynchrone Übermittlung (Subscriber Offline)

51 51 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Filter-Agent Wahrnehmung von Planungsaktivitäten Filtern von Ereignissen Schutz insbesondere der Privatsphäre für Publisher (Privatsphären-Filter) Pre-Selektion für den Subscriber (Interessen-Filter) Vereinheitlichung / Anonymisierung von Daten (Organisations-Filter) Filter werden als Software Agenten realisiert (Agenten-System HIVE) Erhalt eines zeitbezogenen Ereignis Benachrichtigung der Subscriber Ermittlung Subscriber Awareness Framework... + Filter-Agent Benachrichtigung evtl. modifiziert Verwerfung Filtern eines Ereignis Netzwerk Filter-Agent

52 52 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß CoBE Awareness Framework Modell DB Wrapper-Agent Modell DB Network Weitergabe von Ereignissen Einschreibung (über mobilen Transportagent) Fachplaner Y Einschreibung (direkt) Synergien: Projekt Darmstadt und Projekt Bonn Produkt- Modell Editor Awareness Framework Wrapper-Agent Transport-Agent CoBE Fachplaner X Transport-Agent Brandschutz- Agent Integration des Awareness Frameworks in den agentenbasierten Modellverbund zur kollaborativen Brandschutzplanung (Gemeinsame Publikation: Alda, Cremers, Meißner, Rüppel, Theiß: Wahrnehmung und Verarbeitung von Ereignissen bei der verteilten Planung im baulichen Brandschutz, in: Ergebnisband der IKM Weimar. 2003) Technische Realisierung in Form von Vertiefer-/Diplomarbeiten ist geplant

53 53 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Synergien: Projekt Bonn und Projekt Bochum Produkt- modell DB Wrapper-Agent Datenbanken Network Weitergabe von Ereignissen Einschreibung (über ACL-Nachrichten) Fachplaner Y Einschreibung (direkt) Awareness Framework Wrapper-Agent CoBE Fachplaner X Mögliche Integration des Awareness Frameworks in das Agentenmodell für die Tragwerksplanung (Workflow, Produktmodell) Technische Realisierung in Form von Diplomarbeiten ist geplant Workflow DB Workflow Editor Projekt- Agent Produkt modell- Agenten com2acad Framework ACAD 2000

54 54 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß MySQL DB Synergien: Projekt Darmstadt und Bochum Vertiefer-/Diplomarbeitarbeit zur gemeinsamen Weiterentwicklung des Datenbank- Wrapper-Agenten Einsatzes in den Projekten Einsatz des in Bochum entwickelten com2acad Frameworks für einen CAD-Agenten im Darmstädter-Projekt Übernahme des Produktmodell-Editor Konzepts aus Darmstadt im Bochumer Projekt LARS SeMOA/JADE rub.bi.inginf. com2acad Tamino XML-DB XIndice XML-DB DB-Wrapper- Agent CAD-Wrapper- Agent MTS-Agent Agent Fachplaner Darmstadt Agent Fachplaner Bochum ACL/ Ontologie

55 55 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Gemeinsames Web-Portal zur Präsentation der Ergebnisse

56 56 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Ausblick Weiteres Vorgehen: Prototypische Umsetzungen in den Einzelprojekten werden forciert Technische Umsetzung der Verknüpfungspunkte zwischen den Teilprojekten Evaluierung der Modelle und Konzepte anhand der Prototypen Überprüfung der Skalierbarkeit anhand der Prototypen

57 Modellierung und Realisierung von Agenten- und Komponentensystemen im Konstruktiven Ingenieurbau Dietrich Hartmann, Jochen Bilek Ruhr-Universität Bochum Armin B. Cremers, Sascha Alda Universität Bonn Udo F. Meißner, Uwe Rüppel, Mirko Theiß Technische Universität Darmstadt

58 58 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß

59 59 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß BACKUP

60 60 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Component Architecture Dezentrale Peer-to-Peer Komponenten-Architektur Basierend auf Komponenten-Architektur EVOLVE (Uni Bonn ) FlexiBeans Komponentenmodell Durch Integration von JXTA erweitere Möglichkeiten -Suche nach Komponenten (Fachmodellen, Dienste) -Suche nach Peers (Fachplanern) -Suche nach Peer Gruppen (Projekte) Entwicklung von neuen Management-Tools Suche, Integration, Anpassung von Komponenten Definition und Verwaltung von Gruppen Weiterentwicklung der Kompositionssprache

61 61 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß Awareness Framework Nicht alle wesentlichen Anforderungen lassen sich durch die Komponententechnologie realisieren: Resultierende Anforderungen an eine Software Plattform Agent Support Koordination (Wahrnehmung) beim Zugriff auf Komponenten Berücksichtigung der Privatsphäre Filterung von Informationen

62 62 Sascha Alda, Jochen Bilek, Mirko Theiß


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