Ricardo Büttner Automatisierte Verhandlungen in Multi-Agenten-Systemen GABLER RESEARCH Ricardo Büttner Automatisierte Verhandlungen in Multi-Agenten-Systemen Entwurf eines argumentationsbasierten Mechanismus für nur imperfekt beschreibbare Verhandlungsgegenstände Mit einem Geleitwort von Prof. Dr. Stefan Kirn RESEARCH Bibliografi sche Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografi e; detaillierte bibliografi sche Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar. Dissertation Universität Hohenheim, 2009 D 100 1. Aufl age 2011 Alle Rechte vorbehalten © Gabler Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011 Lektorat: Stefanie Brich | Anita Wilke Gabler Verlag ist eine Marke von Springer Fachmedien. Springer Fachmedien ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.gabler.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfi lmungen und die Einspei- cherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Printed in Germany ISBN 978-3-8349-2131-4 Für Christine&Karl, Sebastianund Katharina Geleitwort RicardoBüttnerbearbeitetemitdervorliegendenDissertationsschriftdasProblem automatisierterVerhandlungeninMulti-Agenten-SystemenüberVerhandlungsge- genstände,dienur„imperfekt“beschriebenwerdenkönnen. Die zunehmende Bedeutung elektronischer Märkte ebenso wie von digitalen BeschreibungenfürGüterundDienstleistungenerhöhendieDringlichkeitderBe- reitstellung ausgereifter Lösungen für die Automatisierung von Verhandlungen. DieTechnologiederMulti-Agenten-Systeme(MAS)spielthierbeieinewesentli- cheRolle.DasentsprechendhoheForschungsinteressespiegeltsichineinerinhalt- lichbreitaufgefächertenLiteraturwider.DieseumfasstArbeitenzurformalenOr- ganisationsstrukturundzumKoordinationsproblemsowieVeröffentlichungenzum Motivationsproblem der Agenten und unterschiedlichen, insbesondere mikroper- spektivischfundiertenTheorien,u.a.zurbegrenztenRationalitätderAgentenund deren individuellen Nutzenmaximierung. Ebenso sind Untersuchungen zur Im- perfektheitderInformationinverteiltenVerhandlungsszenarieningroßerAnzahl verfügbar, teilweise basieren diese auch auf modernen mikroökonomischen, be- triebswirtschaftlichenundsozialwissenschaftlichenForschungsergebnissen.Diese ArbeitenfokussierenjedochgrößtenteilsimperfekteInformationslagenbeimVer- handlungspartner(z.B.Reservationspreise,Zeitbegrenzungen)undderUmwelt. InderMultiagententechnologienurunzureichendbetrachtetwurdebisheraller- dings,dass-beiallenVerhandlungspartnern-auchüberdenVerhandlungsgegen- stand selbst nur unzureichende Information vorliegen können. Das ist beispiels- weisedannderFall,wennzweiParteienüberdieEntwicklungundProduktionei- nesneuenGutesverhandeln,wieesregelmäßiginMass-Customization-Szenarien vorkommt,oderbeiderNeuproduktplanunginUnternehmen.IndiesenFällensind meistwichtigeVariablenwieu.a.dietatsächlichenHerstellungskosten,dieletzt- endlicherreichte/erreichbareQualitätoderdieMarktnachfragenachdiesemGut regelmäßignurimperfektbeschreibbar,undzwartypischerweisefüralleVerhand- lungspartnerinunterschiedlicherWeise. HerrBüttnerhatsichmitseinerDissertationsschriftderausdieserProblematik resultierendenHerausforderungenangenommenundaufBasiseinerargumentati- onsbasierten Konzeption einen Mechanismus für die automatisierte Verhandlung lediglich imperfekt beschreibbarer Verhandlungsgegenstände entwickelt und die Eignung der daraus resultierenden konzeptionellen Ergebnisse durch Simulation erfolgreichüberprüft.ErhatdamiteinenwesentlichenBeitragzuTheorieundPra- xisderautomatisiertenVerhandlungeninMulti-Agenten-Systemengeleistet. VIII Geleitwort Hervorzuhebenistzunächstdieaußergewöhnlichumfangreicheunddetaillierte AnalysederinderLiteraturzunicht-automatisiertenundautomatisiertenVerhand- lungeninOrganisationenvorliegendentheoretischenErkenntnisse.DieseAnalyse arbeitet das von Herrn Büttner adressierte Forschungsproblem in überzeugender Weiseheraus:SowirddiesesPhänomenimperfektbeschreibbarerVerhandlungs- gegenstände durch die derzeit verfügbaren Theorien und Modelle nur unzurei- chend erfasst. Argumentationsbasierte Lösungen für automatisierte Verhandlun- gen standen bisher nicht zur Verfügung. Im zweiten Schritt ermöglicht es diese differenzierte Analyse Herrn Büttner, in einem logisch-deduktiven Ansatz einen ausgesprochen differenzierten, und trotz der inhaltlichen Breite im Vorgehen in der Theorie wohl verankerten Beitrag zur Lösung der adressierten Problemstel- lungzuleisten. DaszentraleErgebnisdieserForschungsarbeitbestehtinderhervorragendfun- diertenHerausarbeitungdesProblemsdernurimperfektbeschreibbarenVerhand- lungsgegenstände, wie sie beispielsweise in Mass-Customization-Szenarien auf- treten, und darauf aufbauend in der Entwicklung eines Lösungsansatzes in Form eines argumentationsbasierten Verfahrens für die automatisierte Verhandlung le- diglichimperfektbeschreibbarerVerhandlungsgegenstände.DieserAnsatzeignet sich, wie die von Herrn Büttner vorgelegten Simulationsergebnisse und Robust- heitsüberprüfungen zeigen, zur Lösung der aus der Problematik nur imperfekt beschreibbarer Verhandlungsgegenstände resultierenden Verhandlungsprobleme. MitdiesemLösungsansatzergänztBüttnernichtnurdieLiteraturzurTheorieder VerhandlungeninOrganisationen,sondernerschließtdenbisherv.a.aufCommo- dities abstellenden elektronischen Märkten sowie vergleichbaren IT-Werkzeugen auch solche Anwendungen, in denen Verhandlungen über nicht-standardisierte Verhandlungsgegenständeunterstütztwerdenmüssen. DiesistfürzahlreicheindustrielleSzenarienwiebeispielsweisedieAuftrags-, Einzel-undKleinserienfertigung,denAnlagenbauunddiekundenindividuellePro- duktion ein hoch relevantes Ergebnis. Aus diesem Grund ist diesem Buch eine zahlreicheLeserschaftzuwünschen. StefanKirn Vorwort DieseArbeitverdanktihrEntstehenvielenverschiedenenMenschen,ohnederen MitwirkungsieindieserFormnichtmöglichgewesenwäre.SieentstandimRah- men des DFG-Schwerpunktprogramms 1083 „Intelligente Softwareagenten und betriebswirtschaftlicheAnwendungsszenarien“beiHerrnProf.Dr.StefanKirnam LehrstuhlWirtschaftsinformatikIIderUniversitätStuttgart-Hohenheim. AnersterStellemöchteichherzlichHerrnProf.Dr.StefanKirnfürdieBetreu- ung dieser Arbeit danken. Nur durch die Diskussionen mit ihm, durch seine An- regungenundvorallemseinekonstruktiveKritikhatdieArbeitdenvorliegenden Stand erreicht. Durch ihn fand ich den Zugang zum und den Spass am wissen- schaftlichenArbeiten.Prof.KirnhatmeinenberuflichenWegsostarkbeeinflusst, sodassichmichdauerhaftinForschung&Wissenschaftengagierenmöchte. Herrn Prof. Dr. Ingo J. Timm möchte ich ebenfalls für die sehr interessanten Diskussionen, Hinweise und Anregungen sowie für die Erstellung des Zweitgut- achtensherzlichdanken. EbenfallsgiltmeinDankallenMitarbeiterinnenundMitarbeiterndesLehrstuhls WirtschaftsinformatikIIderUniversitätStuttgart-Hohenheimfürdieinteressanten GesprächesowiedenanregendenMeinungs-undErfahrungsaustausch.Insbeson- dere möchte ich dabei Herrn Dr. Jörg Leukel für seine Unterstützung und seine konstruktiveKritikdanken. WeiterhinmöchteichandieserStelleFrauJuliaCarlsvonderUniversitätErfurt undFrauAnitaWilkevomVerlagfürihrhilfreichesKorrekturlesendanken. RicardoBüttner Inhaltsübersicht 1 Einleitung 1 1.1 Problemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Forschungsansatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 AufbauderArbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 Organisation,AkteureundAgenten 7 2.1 OrganisationstheoretischerGestaltungsrahmen. . . . . . . . . . . 7 2.2 VerhandlungeninOrganisationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.3 VerhandlungeninMulti-Agenten-Systemen . . . . . . . . . . . . 37 3 AutomatisierteVerhandlungen 53 3.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.2 Aufbauorganisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.3 Ablauforganisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.4 MikroperspektivederAkteure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 3.5 MakroperspektivederAkteure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4 ImperfekteInformationinVerhandlungsmechanismen 95 4.1 ImperfekteInformationausbetriebswirtschaftlicherPerspektive . 95 4.2 RepräsentationimperfekterInformation . . . . . . . . . . . . . . 126 4.3 VerhandlungsmechanismenfürimperfekteInformation . . . . . . 135 5 EntwurfdesVerhandlungsmechanismus 153 5.1 Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 5.2 GestaltungderAufbauorganisation . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 5.3 GestaltungderMakroperspektivederAgenten . . . . . . . . . . . 158 5.4 GestaltungdeliberativenVerhaltensausderMikroperspektive. . . 160 5.5 GestaltungderAblauforganisation . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 6 EvaluationdesVerhandlungsmechanismus 177 6.1 Evaluationsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 6.2 Simulationsumgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 6.3 Simulationsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180