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在分析飛機(jī)鈑金制造知識及重用過程的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了鈑金制造知識重用Agent模型，包括感知器、通訊器、信息處理器、知識檢索器和知識更新器。面向飛機(jī)鈑金零件制造模型設(shè)計(jì)、工藝性評估、工藝指令設(shè)計(jì)和成形模具設(shè)計(jì)過程構(gòu)建了基于Agent的飛機(jī)鈑金制造知識重用的體系結(jié)構(gòu)。研究了基于黑板系統(tǒng)的鈑金制造工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)與知識庫之間的集成方法，提出了J2EE通用服務(wù)器集成Agent容器的方式實(shí)現(xiàn)知識重用Agent的方法。以鈑金零件可加工性評估實(shí)例說明了飛機(jī)鈑金制造知識重用過程。
飛機(jī)鈑金數(shù)字化制造的工程設(shè)計(jì)過程由物理上處于分布的制造模型設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)等各相關(guān)部門的工程人員利用多種數(shù)字化定義工具相互協(xié)作來完成。飛機(jī)鈑金零件具有類型多、所用材料種類多、工裝品種多、成形方法多、成形影響因素多等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)決定鈑金制造知識具有經(jīng)驗(yàn)性、復(fù)雜性、種類多、數(shù)量多的特性。飛機(jī)鈑金制造是一個知識密集型的過程，通過重用企業(yè)在工程實(shí)踐中獲得的知識可以提高工程設(shè)計(jì)的效率和智能程度；但傳統(tǒng)的鈑金制造知識使用方式(如圖1(a)所示)往往難以滿足分布式和強(qiáng)共享性要求。采用Agent將鈑金制造各基本類型知識的重用操作封裝，實(shí)現(xiàn)基于Agent組件的知識訪問模式可以將應(yīng)用系統(tǒng)與知識庫分離，如圖1(b)所示。與傳統(tǒng)的知識訪問模式相比，基于知識訪問組件(Agent)的模式可以屏蔽知識庫和應(yīng)用系統(tǒng)之間的平臺異構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)差異，實(shí)現(xiàn)分布式知識庫和應(yīng)用系統(tǒng)的松散集成，將不同專業(yè)的鈑金工程人員和不同的資源、工具、知識組織在一起，更加適合飛機(jī)鈑金制造發(fā)展的要求。
國內(nèi)外學(xué)者對知識重用Agent模型、應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)方法等進(jìn)行了研究。針對模型方面Florence Le Ber設(shè)計(jì)了由接口、控制器和解釋器構(gòu)成的框架和郵箱、暫時存儲器組成的屬性構(gòu)成的領(lǐng)域知識表示Agent；劉闖初步設(shè)計(jì)了包含定義器、匹配器、管理器和通訊器的鈑金制造知識重用Agent，為本文Agent模型的構(gòu)建提供了有益的借鑒，但是具體的實(shí)現(xiàn)還有待于進(jìn)一步深人研究。針對應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)方面王明微等[41針對KBE系統(tǒng)在企業(yè)協(xié)同環(huán)境中應(yīng)用的不足，提出一種基于多Agent的分布式協(xié)同KBE系統(tǒng)框架；劉敬軍等利用不同的視圖來實(shí)現(xiàn)Agent之間的知識共享，Kuo-MingChao基于Agent方法研究面向工程設(shè)計(jì)集成的知識重用以及共享，但是知識的共享只限于知識訪問Agent和應(yīng)用Agent之間，對于Agent和異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)之間知識共享的研究有待深入。本文在分析飛機(jī)鈑金制造知識及重用過程的基礎(chǔ)上對知識重用Agent模型、基于Agent的鈑金制造知識重用體系結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)及集成應(yīng)用方法進(jìn)行研究，為鈑金制造知識重用方法及具體實(shí)現(xiàn)提供解決方案。
1 飛機(jī)鈑金制造知識重用Agent模型
1．1 飛機(jī)鈑金制造知識及重用過程
飛機(jī)鈑金零件制造的主要工程設(shè)計(jì)任務(wù)包括鈑金零件的工藝性評估(飛機(jī)制造企業(yè)常稱為工藝性審查)，制造模型設(shè)計(jì)，工藝指令設(shè)計(jì)和成形模具設(shè)計(jì)。
根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲信息和處理數(shù)據(jù)的形式，知識可分為過程性和描述性兩種基本類型。描述性鈑金制造知識包括設(shè)備、材料、零件結(jié)構(gòu)要素等事實(shí)知識和工藝方法選擇方案、設(shè)計(jì)缺陷修改方案等經(jīng)驗(yàn)知識，本研究中采用數(shù)據(jù)庫存儲。過程性鈑金制造知識包括經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式等，可以建立被系統(tǒng)調(diào)用的程序支持工程設(shè)計(jì)問題的求解。本文主要對描述性鈑金制造知識的重用進(jìn)行研究。飛機(jī)鈑金制造知識是一個復(fù)雜集合，針對鈑金制造工程設(shè)計(jì)不同的任務(wù)領(lǐng)域?qū)︹k金制造知識進(jìn)行逐級分類，直到底層為由信息組成的基本類型知識，基本類型知識如圖2中鈑金零件工藝性評估知識模型中的機(jī)床設(shè)備參數(shù)、結(jié)構(gòu)要素布局要求等。
鈑金制造知識重用歸結(jié)到底層對知識的基本操作有檢索、添加、修改、刪除。在企業(yè)中通過整理、分類、表示、存儲等環(huán)節(jié)建立鈑金制造知識庫，重用已有知識庫中的知識實(shí)現(xiàn)鈑金制造工程問題的求解。并將新產(chǎn)生的知識充實(shí)到知識庫中實(shí)現(xiàn)知識的更新，其過程如圖3所示。
1．2 飛機(jī)鈑金制造知識重用Agent結(jié)構(gòu)模型
飛機(jī)鈑金制造知識重用Agent是一種在分布式數(shù)字化工程環(huán)境中連續(xù)、自主運(yùn)行的軟件實(shí)體，它封裝了各種鈑金制造基本類型知識的重用相關(guān)底層操作，能夠基于其對制造環(huán)境的理解，有能力控制自己的行為，通過知識重用Agent之間的聯(lián)合與合作，為鈑金工程應(yīng)用系統(tǒng)提供知識服務(wù)。本文設(shè)計(jì)的鈑金制造知識重用Agent模型如圖4所示，包括感知器、通訊器、信息處理器、知識更新器和知識檢索器，各組成部件的功能具體如表1中所示。
本研究建立的鈑金制造知識重用Agent具有以下特性：
(1)自治性。能夠根據(jù)自身的數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)基本類型知識的重用操作，可以滿足飛機(jī)鈑金制造知識庫分布式部署以及局部自治性要求。
(2)反應(yīng)性。能夠?qū)Νh(huán)境的變化做出響應(yīng)，可以根據(jù)不同的知識重用主體反饋不同的界面和信息，動態(tài)授予重用主體不同的權(quán)限。
(3)集成性。獨(dú)立于運(yùn)行平臺，支持異構(gòu)的鈑金工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)與知識庫之間的集成。
(4)協(xié)作性。各基本類型知識的重用Agent之間相互協(xié)作，共同提供知識服務(wù)。
2 基于Agent的飛機(jī)鈑金制造知識重用體系結(jié)構(gòu)
2．1 基于Agent的飛機(jī)鈑金制造知識重用體系結(jié)構(gòu)
把Agent引入到知識重用過程中，將鈑金制造領(lǐng)域內(nèi)各種基本類型知識的操作封裝于Agent之中，應(yīng)用系統(tǒng)與知識庫之間不直接交互，通過知識重用Agent與知識庫的交互獲得需要的知識，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)與知識庫的松耦合集成。
本文設(shè)計(jì)的基于Agent的鈑金制造知識重用體系結(jié)構(gòu)如圖5所示，由工程設(shè)計(jì)用戶、工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)、黑板系統(tǒng)、知識重用Agent和鈑金制造知識庫組成。運(yùn)行在Web服務(wù)器中的知識重用Agent通過網(wǎng)絡(luò)和黑板系統(tǒng)接收知識重用的操作請求，在鈑金制造知識庫的支持下執(zhí)行操作，并將執(zhí)行結(jié)果返回到工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)中供工程設(shè)計(jì)用戶使用，其組成具體如表2所示。
與傳統(tǒng)的B／S架構(gòu)相比，該體系結(jié)構(gòu)中增加了黑板系統(tǒng)和知識重用Agent，提高了系統(tǒng)的靈活性。知識重用Agent將鈑金制造知識的底層操作封裝，并采用基于黑板的通信方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與Agent之間的交互，工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建只需要符合黑板系統(tǒng)接口的要求而不需要關(guān)心知識庫的底層結(jié)構(gòu)，從而提高知識庫的可用性和可移植性。這種松耦合結(jié)構(gòu)中知識庫的改變不會影響應(yīng)用系統(tǒng)對知識的訪問，因此，應(yīng)用系統(tǒng)可以更加集中于問題求解的推理過程。
2．2 飛機(jī)鈑金制造知識重用Agent實(shí)現(xiàn)方法
通過知識重用Agent可以實(shí)現(xiàn)知識的統(tǒng)一管理，并且為鈑金制造工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供知識服務(wù)。由于開發(fā)平臺、網(wǎng)絡(luò)之間的差異，使得飛機(jī)鈑金制造工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)與知識重用Agent之間的集成成為關(guān)鍵?；贘2EE平臺的知識重用Agent實(shí)現(xiàn)方法有3種模式：專用應(yīng)用服務(wù)器、通用服務(wù)器集成Agent Container、通用服務(wù)器上開發(fā)Agent Container插件。后兩種能夠解決集成的問題，但是通用服務(wù)器上開發(fā)Agent Container插件的方法實(shí)現(xiàn)難度大、耦合度高，故采用通用服務(wù)器集成Agent Container的模式來實(shí)現(xiàn)鈑金制造知識重用Agent。通過滿足MVC(Model-View-Controller)模式的Struts框架中Action Servlet調(diào)用Agent Container API生成Agent Container，具體如圖6所示。
3 基于Agent的飛機(jī)鈑金制造知識重用過程
基于Agent的飛機(jī)鈑金制造知識重用過程以黑板系統(tǒng)為信息通訊中心，應(yīng)用系統(tǒng)將知識重用請求寫入到黑板系統(tǒng)公共數(shù)據(jù)區(qū)中，知識重用Agent感知到請求后執(zhí)行操作，并將執(zhí)行結(jié)果寫入到數(shù)據(jù)區(qū)中，通過控制機(jī)構(gòu)通知應(yīng)用系統(tǒng)提取知識，以完成鈑金制造問題求解。以飛機(jī)鈑金零件可加工性評估過程為例，鈑金制造知識重用Agent在其中的應(yīng)用。
(1)信息輸入。將零件工程設(shè)計(jì)信息通過接口輸入到工藝性評估系統(tǒng)中，實(shí)例零件主要信息如表3所示。
(2)發(fā)送請求。工藝性評估系統(tǒng)將知識檢索請求以及檢索條件寫入到黑板系統(tǒng)公共數(shù)據(jù)區(qū)中。
(3)感知輸入。黑板系統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)監(jiān)控到數(shù)據(jù)寫入，向Agent容器發(fā)出檢測到數(shù)據(jù)寫人的信息，知識重用Agent感知器感知知識重用的請求，并將其發(fā)送給信息處理器。
(4)檢索機(jī)床參數(shù)。信息處理器解析知識重用請求，將檢索條件發(fā)給知識檢索器，知識檢索器根據(jù)檢索條件從知識庫中檢索出機(jī)床(橡皮囊液壓成形機(jī)QFC1．1 x4-1400)參數(shù)，包括可成形零件的最大高度252．5 mm、長度3700 mm、寬度800 mm。
(5)寫入?yún)?shù)。信息處理器將知識檢索器獲得的記錄集傳送給通訊器，通訊器將其寫入到黑板系統(tǒng)公共數(shù)據(jù)區(qū)中。
(6)獲得檢索結(jié)果。黑板系統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)通知工藝性評估系統(tǒng)讀取公共數(shù)據(jù)區(qū)中檢索結(jié)果。
(7)評估并輸出結(jié)果。系統(tǒng)讀取機(jī)床參數(shù)后進(jìn)行評估比較，將"零件彎邊總高度18 mm<機(jī)床可成形高度252．5 mm、毛料長度310 mm<機(jī)床可成形長度3700 mm、毛料寬度165 mm<機(jī)床可成形寬度800 mm，零件尺寸在機(jī)床成形能力范圍以內(nèi)"的評估結(jié)果輸出。
4 結(jié)論
在飛機(jī)鈑金制造中，知識的重用是實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的智能化和高效率的關(guān)鍵技術(shù)。本文將Agent引入到鈑金制造知識重用過程中，設(shè)計(jì)了鈑金制造知識重用Agent結(jié)構(gòu)模型，分析了鈑金制造知識重用Agent的特性，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了基于Agent的鈑金制造知識重用體系結(jié)構(gòu)，研究了基于J2EE平臺的知識重用Agent實(shí)現(xiàn)方法，結(jié)合實(shí)例分析了知識重用的過程。分析表明，基于Agent的飛機(jī)鈑金制造知識重用方法能夠有效地實(shí)現(xiàn)知識的統(tǒng)一管理，支持工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)和知識庫的松耦合集成應(yīng)用，極大地提高了鈑金制造工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)建的靈活性。
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