基于多AGENT的冲模CAD体系结构研究

　　随着市场竞争的日趋激烈，在机械制造领域逐渐形成了智能化、集成化、并行化和网络化的发展趋势。在这个大趋势下，研究和开发计算机网络环境下集成化和并行化的模具智能CAD/CAM系统受到了高度重视。由于冲模设计过程中涉及到许多不同类型的数据和知识，同时又要考虑制造、装配、成本、质量等因素，故冲模CAD系统中不仅要同时运用多种不同的设计方法、技术和工具，而且需要与企业CIMS的其它子系统进行协作，共同完成冲模设计任务。

　　传统的冲模CAD体系结构通常采用串行模式，不能很好地支持协作设计，因此需要对传统的冲模CAD体系结构进行改进，以符合制造业发展的方向。

    1　冲模CAD体系结构的要求

　　新一代的冲模CAD系统是基于网络环境的集成化和并行化的冲模智能CAD系统。它以计算机网络为基础，实现冲模设计的智能化、设计与制造的并行化、冲模CAD系统与企业CIMS的其它子系统的集成化。

    1.1　智能化要求

　　冲模设计的智能化要求有以下三个方面：
　　
    a.多种知识、方法和工具的综合运用：冲模设计是一个复杂的涉及多种不同类型信息的过程，不能简单地应用某一种方法来解决，必须通过对多种知识、方法和工具的协同运用才能完成。因此冲模CAD体系结构必须提供一个合理、有效的机制以利于多种知识、方法和工具在任务求解过程中的协同运用。

    b.设计支持的全面性：典型的设计过程可分为任务分析、方案设计、结构设计和详细设计四个大的阶段，支持的全面性是指对这四个阶段均提供计算机辅助。目前的冲模CAD系统在绘图和数值计算两个方面有较好的辅助功能，而对结构设计和详细设计的辅助功能较弱。
　　
    c.系统的开放性：任何领域的设计系统都是在目前已有领域知识基础上，运用现有技术开发的，冲模CAD系统也一样。随着人们对冲模设计理论研究的不断深入，以及计算机技术和人工智能技术的迅速发展，新理论、新技术和新方法将层出不穷，这必将引起对冲模CAD系统的进一步完善和改进，因此系统应具有开放的体系结构。

    1.2　集成要求

　　冲模CAD系统作为企业CIMS系统中的一个子系统，需要与其它子系统进行通讯和协作；同时，作为一个可单独运行的设计系统，各个设计子任务之间存着密切的联系，需要将这些子任务集成起来，共同完成冲模设计任务。因此冲模CAD系统本身是一个集成化的系统，另一方面它又要与其它系统进行更高层次的集成。

    1.3　并行化要求

　　冲模的并行设计包括两个方面的含义：一是冲模设计过程本身的并行，指的是冲模设计各子任务之间的并行；二是指冲模设计与制造之间的并行，指的是在冲模设计进行到某一阶段，就开始进行工装准备，包括采购材料和标准件、零件加工所需刀具、夹具和量具的准备等。

    2　基于多Agent的冲模CAD体系结构及其组成
 
    2.1　基于多Agent的冲模CAD体系结构

　　可见，新一代的冲模CAD系统是一个协作设计系统，包括不同类型知识、方法和工具的协同运用，冲模设计过程中各个子任务之间的协作，冲模设计系统与企业其它系统之间的协作。为此，本文认为，冲模CAD系统应采用基于多Agent协作的体系结构，如图1所示。

图1　基于多Agent协作的冲模CAD体系结构

　　在这个体系结构中，冲模设计系统、图形CAD系统、MIS系统以及企业其它子系统均作为CIMS大系统中的Agent，在计算机网络的环境下，通过系统服务器实现各个子系统之间的通讯、协调和信息交换，从而实现整个系统协同运行，达到整体最优的目标。由于企业的其它子系统是已经开发或将要开发的软件，这些系统不一定具有协作机制，而且运行环境和数据格式很可能是不同的，因此需要开发一个系统服务器Agent作为通讯和数据交换的中介。

　　另一方面，冲模CAD系统本身又是一个多Agent设计系统，由服务器Agent和多个设计子任务Agent组成。各个子任务Agent运用各自的知识、方法和工具来完成规定的任务，并通过服务器Agent实现与其它子任务Agent以及外部Agent的通讯与协作，通过共享数据实现子任务之间的集成。

    2.2　系统组成

　　冲模设计任务可以分解成多个子任务，不同子任务的求解知识、采用方法和工具是不同的，因此每个子任务需作为一独立的Agent。冲模CAD系统中的Agent如图2所示：

图2　多Agent冲模CAD系统的组成

    2.3　系统结构

　　多Agent冲模CAD系统的具体结构如图3所示：
 

图3　多Agent冲模CAD系统结构

　　服务器Agent和子任务Agent是系统的两种不同类型的Agent。服务器Agent负责消息的接收、检测、处理以及管理各个Agent的进程。它接收来自子任务Agent、外部Agent以及设计师通过交互界面发出的消息。

　　子任务Agent完成具体任务的执行，接收来自服务器Agent的消息，并给服务器Agent发送请求消息。