ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2017 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,500
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,405
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,817
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,319
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,264
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 6012
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 404
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 338
Десятилетний индекс Хирша: 17
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год: 527
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 16

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2017 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2018

Мультиагентный графический редактор САПР ковки

The multiagent graphic editor of forging CAD-CAM
Статья опубликована в выпуске журнала № 2 за 2011 год.[ 11.06.2011 ]
Аннотация:Графический редактор деталей и поковок в САПР ковки рассматривается как мультиагентная система. Опреде-лены основные агенты и их свойства. Описан ряд задач, решаемых агентами в процессе своей автономной работы. Показано преимущество агентно-ориентированного подхода по сравнению с объектно-ориентированным.
Abstract:The graphic editor of details and forged pieces in forging CAD-CAM system is considered as multiagent system. The basic agents and their property are determined. Some tasks solved by the agents during its independent work are described. The advantage of the agent-oriental approach is shown.
Авторы: Муйземнек О.Ю. (olga@imach.uran.ru) - Институт машиноведения Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия, кандидат технических наук, Коновалов А.В. (avk@imach.uran.ru) - Институт машиноведения УрО РАН, г. Екатеринбург, г. Екатеринбург, Россия, доктор технических наук, Гагарин П.Ю. (gagarin@imach.uran.ru) - Институт машиноведения УрО РАН, г. Екатеринбург, г. Екатеринбург, Россия
Ключевые слова: мультиагентная система, графический редактор, сапр ковки
Keywords: multi-agent system, graphic editor, CAD of forging
Количество просмотров: 8413
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (5.35Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.27Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

Институтом машиноведения Уральского отделения РАН разработана и успешно внедрена на Уральском турбинном заводе (г. Екатеринбург) интеллектуальная САПР технологического процесса ковки ступенчатых валов САПР ВАЛ [1]. Основной графической составляющей данной системы является графический редактор, осуществляющий ввод исходной геометрической информации о детали и отображение спроектированной поковки, а также поддерживающий постоянный диалог с пользователем во избежание принятия им неправильных решений.

Несмотря на наличие на рынке стандартных графических редакторов, таких как AutoCAD и Компас, было принято решение разработать собственный специализированный графический редактор для конкретной предметно-ориентиро­ванной области [2]. Это позволило повысить интеллектуальность редактора при решении графических задач, уменьшить объем программного кода системы и сделать графическое представление информации более дружественным.

Первоначально графический редактор разрабатывался в соответствии с принципами объектно-ориентированного программирования [3], согласно которым определены объекты – классы, их свойства и обработчики событий. Основными объектами редактора являются исходная деталь и поковка в процессе проектирования. Однако дальнейшее развитие графического редактора показало, что для повышения его интеллектуальности необходимо перейти к парадигме агентно-ориен­тированного подхода [4], при котором под агентом понимается единица модели, способная самостоятельно действовать, влиять на окружающую среду и общаться с другими агентами. Поведение агента определяется восприятием и частичным представлением внешней среды, наличием знаний, опыта и зависит от условий среды, целей и действий других агентов.

В отличие от объекта агент не обязан полностью выполнять распоряжения какого-либо другого агента или пользователя, он сам принимает решение выполнить задание или отказаться от работы из-за нехватки информации, занятости другой проблемой, из-за ограничений, налагаемых собственной базой знаний, и т.п. В процессе работы агент может порождать, заменять или удалять другие агенты, изменять сценарий своей деятельности, активизировать как собственные функции, так и функции других агентов, запоминать текущие состояния других агентов и пр. Разнообразное поведение агента показывает, что он является активным объектом, более того, искусственным деятелем, самостоятельно формирующим свое поведение, а агент- но-ориентированный подход находится на более высоком уровне сложности и интеллектуальности построения САПР по отношению к объектно-ориентированному подходу.

Согласно агентно-ориентированному подходу графический редактор строится как совокупность однородных агентов Ступень (являющихся единицей информации как для детали, так и для поковки в процессе проектирования), агента Управления и агента Настройки редактора (рис. 1). При этом редактор проявляет все свойства мультиагентной системы, к которым относятся автономность, гибкость, ситуативность и социальность.

Остановимся более подробно на агенте Ступень. Каждая Ступень является автономной, ей соответствуют набор геометрических характеристик (длина, диаметр ступени слева и справа) и совокупность свойств, связанных с работой функций изображения графических прототипов. К последним относятся вид изображения (прямоугольник для цилиндрической ступени, трапеция для конической ступени), тип и толщина линии, цвет, штриховка, стрелки, надписи и т.п.

На основе агента Ступень строятся мультиагенты различных типов объектов процесса проектирования, к которым относятся Деталь, Поковка, Отверстие детали и Отверстие поковки. Ступени одного типа объекта проектирования пристыковываются друг к другу, образуя единый мультиагент соответствующего типа. На рисунке 1 показаны существующие в редакторе мультиагенты Деталь, Отверстие детали, Поковка и Отверстие поковки. Прямоугольник, нарисованный штриховой линией, объединяет совокупность агентов Ступень мультиагента каждого типа.

Агенты Ступень детали и Ступень отверстия детали создаются при вводе начальной информации. На рисунке 2 показано сечение детали, состоящей из двух ступеней (конической и цилиндрической), и сквозного отверстия, состоящего из одной цилиндрической ступени. Агенты Ступень, входящие в мультиагент Деталь, заштрихованы в отличие от агентов Ступень, входящих в мультиагент Отверстие детали. При этом агенты Ступень для получения правильного изображения отслеживают последовательность наложения друг на друга.

Агенты Ступень поковки и Ступень отверстия поковки формируются в процессе проектирования. На рисунке 3 показано сечение поковки, состоящей из двух цилиндрических ступеней, пронумерованных цифрами 1 и 2, и отверстия, состоящего из цилиндрической ступени. Агенты Ступень, входящие в мультиагент Поковка, заштрихованы в отличие от агентов Ступень мультиагента Отверстие поковки. Штрихпунктирными линиями отмечены агенты Ступень мультиагентов Деталь и Отверстие детали. Агентами Ступень мультиагентов различных типов решаются воп- росы правильного изображения (последовательность рисования, смещение относительно друг друга и т.п.).

Агент Ступень определяет необходимость изображения размеров на чертеже. Для цилиндрической ступени выводится один диаметр, для конической – оба диаметра (см. рис. 2). Если соседние ступени имеют равные диаметры, то либо два агента Ступень объединяются в один, либо на чертеже показывается размер только одного агента Ступень. Мультиагент каждого типа получает свою характеристику – габаритную длину, равную сумме длин всех агентов Ступень, входящих в этот мультиагент. При изменении цепочки агентов Ступень, составляющих мультиагент данного типа, а именно, при удалении, добавлении, корректировке ступеней, габаритная длина мультиагента также меняется.

Агенты реагируют на изменение внешней среды. Для графического редактора внешней средой является процесс проектирования технологии ковки. В зависимости от условий внешней среды меняется характер простановки размеров: размер выводится для каждого агента Ступень либо размеры ставятся от базы (ступени с наибольшим диаметром). При изображении спроектированной поковки размеры агента Ступень детали ставятся в скобках под размерами агента Ступень поковки, при этом редактором решается вопрос об определении суммарной длины агентов ступеней детали, полностью или частично входящих в агент Ступень поковки (см. рис. 3).

Редактором решаются конфликтные вопросы, связанные с корректностью информации. Например, размер агента Ступень детали не должен превосходить размер соответствующего агента Ступень поковки, ступени отверстий не должны выходить за контур наружных ступеней и т.п. При наличии поковки изменение размеров агентов Ступень детали и Ступень отверстия детали становится невозможным.

Таким образом, при вводе информации редактором решаются вопросы простановки размеров детали и отверстия детали, штриховки, масштабирования и вписывания изображения в экран монитора, а также нахождения габаритного размера детали. При этом устраняются некоторые конфликтные ситуации, а именно, отверстие детали не выходит за пределы детали, габаритная длина сквозного отверстия не показывается на экране монитора, так как она совпадает с габаритной длиной детали. Аналогичные вопросы решаются при выводе спроектированной поковки, причем в зависимости от окружения редактор определяет необходимость изображения всей ступени целиком или части ее контура.

Гибкость в работе редактора заключается в том, что он чувствует собственное локальное окружение, умеет предвидеть различные ситуации. Например, в результате корректировки пользователем геометрии поковки размеры поковки могут выйти за пределы, диктуемые технологическими ограничениями. Такое изменение становится недопустимым. В редакторе существует режим работы, при котором изменение длины агента Ступень не приводит к изменению габаритной длины всего мультиагента, то есть изменение длины касается только двух соседних агентов Ступень. Возможно визуальное изменение графического представления объектов проектирования без изменения реальных размеров ступени в случае, когда длина одной из ступеней существенно больше длины остальных.

Ситуативность редактора означает, что он воспринимает окружение, в котором действует, и может изменять его путем диалога между агентами графического редактора и окружением. В частности, редактором определяется необходимость поворота спроектированной поковки в случае смещения центра тяжести от манипулятора; решается вопрос рациональной компоновки составной детали, состоящей из нескольких простых деталей; изменяется направление изображения объекта проектирования с горизонтального на вертикальное и наоборот.

Инструментом взаимодействия с окружением являются сообщения, содержащие исходные или измененные данные о геометрии агентов Ступень и набор дополнительных параметров, например, значения допусков. Механизм реализации обмена сообщениями между агентами может быть разным. Для организации агентной среды авторами используется программная платформа JADE [5], которая обеспечивает структуризацию и передачу сообщений между агентами.

К внешним действиям редактора относится взаимодействие его с пользователем, имеющим возможность непосредственно в редакторе скорректировать информацию, например, изменить количество ступеней и их размеры, удалить ступени, добавить новые, поменять местами, изменить расположение размеров, исправить текст надписей и их расположение, изменить масштаб и характер вписывания. При этом количество агентов меняется, добавляются или видоизменяются их функции, меняется среда обитания. Таким образом, внешние действия редактора определяют социальность его агентов.

Наряду с агентами Ступень в редакторе существует агент Управления, выполняющий функции создания агентов Ступень, удаления данных агентов, изменения местоположения агента Ступень в мультиагентах различных типов, изменения масштаба изображения, вписывания изображения в экран и т.п. В отличие от объектно-ориенти­рованного подхода агент Управления отслеживает иерархию появления агентов Ступень. Так, агенты Ступень поковки и Ступень отверстия детали не могут существовать без наличия агента Ступень детали. Однако наличие агента Ступень отверстия поковки не является обязательным, если существует агент Ступень отверстия детали. В данном случае все определяется состоянием внешней среды, то есть процессом проектирования поковки.

Агент Настройки задает основные характеристики агентов Ступень, к которым относятся цвет, размер и тип линий, вид размерной цепи, точность вывода размеров и т.п. Причем агентам одного мультиагента могут задаваться разные значения характеристик. Например, у мультиагента Поковка агенты Ступень, отображающие пробу для вырезки образцов для механических испытаний и ступени поковки, имеют разные цвет, штриховку и тип линии. Изменения значений характеристик агентом Настройки возможно либо вследствие изменений состояния внутренней среды, либо по указаниям пользователя. В этих случаях агент Настройки находит требуемый мультиагент и передает ему сообщение с новыми значениями характеристик. Мультиагент пересылает сообщение об измененных характеристиках входящим в него агентам Ступень. Агенты Ступень получают сигнал об изменении настроек и в случае необходимости перерисовывают себя.

Базовый комплект агентов графического редактора может быть дополнен новыми агентами, что позволяет расширять возможности и область применения графического редактора. В отличие от ковки при проектировании штамповки на чертеже детали необходимо указывать шероховатости поверхностей, поэтому, если применять графический редактор для проектирования штамповок, данную возможность следует добавить с помощью нового агента, взаимодействующего с Управляющим агентом. Кроме того, в графический редактор могут быть добавлены агенты для работы с различными форматами данных с целью их экспорта и импорта. База знаний редактора может пополняться путем расширения класса решаемых им оптимизационных задач. Например, наряду с оптимизацией компоновки деталей в поковке по изгибающему моменту можно добавить оптимизацию их компоновки по расходу металла и т.п.

Таким образом, использование автономных агентов, взаимодействующих между собой в процессе проектирования на основе совместных знаний о предметной области, и их гибкие, социально организованные действия, направленные на решение заданных целей, позволяют строить графический редактор деталей и поковок как мультиагентную систему.

Литература

1. Коновалов А.В. [и др.]. Интеллектуальная САПР технологических процессов ковки валов на молотах // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 1. С. 19–22.

2. Коновалов А.В. [и др.]. Объектно-ориентированный графический редактор системы проектирования поковок ступенчатых валов // Программные продукты и системы. 2003. № 2. С. 20–24.

3. Грэхем И. Объектно-ориентированные методы. Принципы и практика; [пер. с англ.]. М.: Издат. дом «Вильямс», 2004. 880 с.

4. Люгер Д.Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем. 4-е изд.; [пер. с англ.]. М.: Издат. дом «Вильямс», 2003. 864 с.

5. Fabio Bellifemine Developing multi-agent systems with JADE / Printed and bound in Great Britain by Antony Rowe Ltd., Chippenham, Wiltshear, 2007, 303 p.


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=2790
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (5.35Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.27Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 2 за 2011 год.

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: