Zunehmende Produktindividualisierung in Verbindung mit einer stetig steigenden Produktkomplexität, stellt auch deutsche Unternehmen vor die Herausforderung, ihre Produktionsprozesse und -systeme hochgradig flexibel und anpassungsfähig zu gestalten. Das von der Bundesregierung im Rahmen ihrer Hightech-Strategie initiierte Zukunftsprogramm „Industrie 4.0“ begegnet dieser Herausforderung mit der Leitidee der vernetzten und intelligenten Produktion in Form von Produktionsnetzwerken. Die hierfür notwendige Weiterentwicklung der klassischen Planungs- und Steuerungssysteme erfolgt dabei auf Basis der verteilten künstlichen Intelligenz in Form von Multi-Agenten-Systemen. Die Fähigkeit von Agenten, autonom zu handeln und sich selbst zu organisieren, führt bisher zu Defiziten bei der Kontrollierbarkeit, Zuverlässigkeit und den Reaktionszeiten agentenbasierter Steuerungssysteme und damit auch zu einer geringen Akzeptanz in der praktischen Anwendung.

Um diesen Defiziten entgegenzuwirken, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein verteiltes agentenbasiertes Planungs- und Steuerungssystem (P&S-System) nach dem Vorbild des politischen Models der Gewaltenteilung und -verschränkung entwickelt. Das Prinzip der Gewaltenteilung, bei der die Staatsgewalten mit ihren Funktionen auf verschiedene Staatsorgane verteilt werden, bildet die Grundlage jeder modernen Demokratie. Hierbei wird zwischen der gesetzgebenden Gewalt („Legislative“), der vollziehenden Gewalt („Exekutive“) und der rechtsprechenden Gewalt („Judikative“) unterschieden. Zudem erfolgt durch das Prinzip der Gewaltenverschränkung die wechselseitige Kontrolle der drei Staatsgewalten, um eine Machtkonzentration und Machtmissbrauch zu verhindern. Als Ausgangsmodell wurde – wegen seines föderalen Ansatzes – die Gewaltenteilung nach dem Vorbild der Bundesrepublik Deutschland zugrunde gelegt.

Die eindeutige Trennung der Aufgaben- und Zuständigkeitsbereiche innerhalb des agentenbasierten P&S-Systems durch die drei Gewalten führt zu einer Beschleunigung von kollektiven Entscheidungsprozessen der Agenten. Zudem werden langandauernde bzw. zeitraubende Kommunikation- und Koordinationsprozesse zwischen den Agenten vermieden und Reaktionszeiten im P&S-System beschleunigt. Die Stabilität und Zuverlässigkeit im P&S-Systems spiegelt sich u.a. in der Konfliktvermeidung zwischen den Agenten, der Kontrollmechanismen, der erhöhten Ausfallsicherheit sowie in der erleichterten Fehleridentifizierung und -behebung wieder.