Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Особенности технологической подготовки производства современного машино- и приборостроительного производства 13
1.1 Проблемы производства изделий приборо- и машиностроения 13
1.2 Анализ автоматизированных систем технологической подготовки производства 18
1.3 Функционирование АСТПП в среде PDM-системы 25
1.4 Выводы 29
Глава 2. Описание модели функционирования веб-ориентированной АСТПП 31
2.1 Анализ информационных технологий для совершенствования АСТПП, функционирующей в рамках ВП 31
2.2 Модель построения веб-ориентированной АСТПП 38
2.3 Модель управления веб-ориентированной АСТПП в рамках единого информационного пространства виртуального предприятия 43
2.4 Методика взаимодействия веб-ориентированной АСТПП с PDM-системой 48
2.8 Выводы ко второй главе 51
Глава 3. Методика взаимодействия независимых компонентов веб-ориентированной АСТПП 53
3.1 Необходимость обеспечения взаимодействия компонентов веб-ориентированной АСТПП 53
3.2 Методика взаимодействия независимых компонентов веб-ориентированной АСТПП 54
3.3 Онтология и семантика системы ТПП 57
3.4 Представление компонентов в виде агентов 60
3.5 Выводы по третьей главе 62
Глава 4. Реализация веб-ориентированной АСТПП 63
4.1 Архитектура веб-ориентированной «ТИС» 63
4.2 Веб-сервисы административной системы «ТИС-Админ». 68
4.3 Паттерн разработки каталогов системы . 72
4.4 Методика разработки технологических компонентов в рамках «ТИС» 78
4.5 Выводы к четвертой главе. 81
Глава 5. Экспериментальная отработка «ТИС» 84
5.1 Администрирование веб-ориентированной «ТИС» 84
5.2 Алгоритм разворачивания технологических компонент 94
5.3 Взаимодействие технологических подсистем 95
5.4 Апробация системы при имитации выполнении технологического проекта виртуального предприятия 104
5.5 Выводы к пятой главе 108
Заключение 110
Список сокращений и условных обозначений 113
- Функционирование АСТПП в среде PDM-системы
- Модель управления веб-ориентированной АСТПП в рамках единого информационного пространства виртуального предприятия
- Онтология и семантика системы ТПП
- Паттерн разработки каталогов системы
Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Выпуск современной продукции, отвечающей мировым стандартам качества и надежности, является первостепенной задачей в условиях рыночной экономики. Однако высокая стоимость и трудоемкость изготовления изделий вынуждает изготовителей искать новые пути для оптимизации процессов производства. Сейчас в Российской Федерации большинство предприятий работают в рамках третьего и четвертого технологических укладов1, что затрудняет процесс проведения НИОКР в области разработки инновационных изделий. Для преодоления тормозящих факторов развития предприятиям необходимо начать переход к следующим уровням технологических укладов, к пятому, который связывается с развитием новых средств коммуникации, цифровых сетей, компьютерных программ и генной инженерии, и набирающему оборот в развитых странах – шестому технологическому укладу, к ключевым направлениям которого относятся биотехнологии, системы искусственного интеллекта, СALS-технологии, глобальные информационные сети и интегрированные высокоскоростные транспортные системы, компьютерное образование, формирование сетевых бизнес-сообществ. Одним из определяющих факторов перехода к пятому технологическому укладу является организация виртуальных предприятий, в которых каждый этап производства может выполняться в той стране и на том предприятии, где это наиболее выгодно, а обмен информацией производится на основе специализированных систем. Но переход предприятий к пятому технологическому укладу требует проведения реинжиниринга бизнес – процессов для обеспечения слаженной и эффективной работы всех подразделений предприятия, а также для налаживания бизнес – процессов взаимодействия со всеми участниками жизненного цикла изделия.
Также стоит сказать, что одним из факторов перехода к шестому технологическому укладу является повсеместное использование сетевых технологий, взаимодействие программного обеспечения, устройств, оборудования и роботов между собой для нахождения оптимального решения выполнения бизнес -процесса. По признакам, определенных шестым технологическим укладом и по соответствующим процессам в мировом производстве многие исследователи считают, что сейчас происходит глобальная трансформация промышленного производства или четвертая промышленная революция.
Переход к пятому и шестому технологическому укладу невозможна без применения средств вычислительной техники, теоретическая основа использования которых и практика их применения зафиксированы в стандартах ИПИ/CALS. В данной работе исследования ограничены лишь технологической подготовкой производства (ТПП), как одним из важнейших этапов жизненного
1 Технологический уклад – понятие теории научно-технического прогресса, введенное в отечественную науку экономистами Д.С.Львовым и С.Ю.Глазьевым: совокупность сопряженных производств (взаимосвязанных технологических цепей), имеющих единый технический уровень и рассматриваемых как некая структурная подсистема экономической системы — альтернативная по отношению к таким подсистемам, как отрасли.
цикла изделий. Проведенные исследования показали, что вопросы проектирования автоматизированной ТПП при переходе к современным технологическим укладам, а также при создании виртуального предприятия требуют дальнейшей проработки.
Степень разработанности темы исследования
Задачами автоматизации ТПП и создания САПР технологических процессов в нашей стране начали заниматься с момента появления первых ЭВМ. В работах А.З. Авербаха, А.М. Гильмана, Г. К. Горанского, О.И. Семенкова, Л.А. Кузнецова впервые была поставлена проблема автоматизации технической и технологической подготовки производства и изложены основы теории САПР.
Одной из центральных задач ТПП является проектирование технологических процессов (ТП). Теоретические вопросы автоматизации проектирования ТП и принципы создания САПР технологических процессов были рассмотрены в трудах В.Д. Цветкова, Н.М. Капустина, Р.А. Кюттнера, Б.Е. Челищева, Н.Г. Бруевича, П.Ю. Бунакова, А.А. Корчака, В.Г., А.Н. Гаврилова, Старостина, А.С. Старца, В.И. Аверченкова. Автоматизация проектирования сборочных процессов рассмотрена в трудах В.В. Павлова. САПР технологических процессов горячей объемной штамповки рассмотрен в трудах Г.П. Тетерина. Автоматизированное проектирование процессов механообработки на основе унифицированных ТП изложено в трудах С.П. Митрофанова, Д.Д. Куликова, Ю.А. Гульнова. Принципы создание поисковых систем, баз данных и знаний изложены в работах Б.С. Падуна, А. Н. Филиппова, Д.Д. Куликова. Цикл исследований по автоматизации ТПП завершился в стране созданием комплекса стандартов ЕСТД и ЕСТПП.
В настоящее время в ТПП используется комплекс CAD/CAE/CAM – систем, а также программные комплексы для решения отдельных технологических задач: проектирование технологических процессов, поиска технологической оснастки, раскроя материалов, расчета размерных цепей. Эксплуатируются базы данных и знаний т.д.
В последние годы появились исследования, посвященные принципам создания автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП) и управления процессом ТПП на новой методической основе. Это работы Е.И. Яблочникова, М.Я. Яковлева, Ю.Н. Фоминой и А.А. Соломатиной. В этих работах показана целесообразность ориентации на концепцию PLM, развиваемую в рамках ИПИ/CALS и представляющую собой стратегический подход к ведению бизнеса. Кроме того, в них указывается, что управление АСТПП и отслеживание жизненного цикла изделия наиболее эффективно выполняется на основе применения PDM – систем. В работах Д.Д. Куликова и С.О. Носова отмечено, что информационная интеграция подсистем АСТПП возможна лишь на основе использования единого информационного пространства, организованного в рамках онтологии АСТПП.
Анализ функционирования систем, задействованных в ТПП, выявил лишь частичную интеграцию этих систем, их информационную несовместимость, трудности их совместного использования и сопровождения. Это вызывает зна-
чительные сложности при переходе к пятому технологическому укладу, а именно к виртуальным предприятиям и как следствие тормозит переход к шестому технологическому укладу. В связи, с чем требуется проведение комплекса исследований для определения методов и средств совершенствования АСТПП базе современных информационных технологий.
Объект и предмет исследования
Объектом исследований является система технологической подготовки производства в условиях распределенной информационно - технологической среды2.
Предметом исследований являются методы и средства взаимодействия компонентов для выполнения технологической подготовки производства в условиях активного использования информационных технологий.
Цель работы и задачи исследования
Целью диссертационной работы является повышение эффективности технологической подготовки производства на основе применения веб-ориентированного подхода к организации и управлению АСТПП.
Для выполнения поставленной цели в диссертационной работе потребовалось решить следующие основные задачи:
определить методы и средства построения веб-ориентированной АСТПП;
разработать принципы взаимодействия компонентов веб - ориентированной АСТПП как между собой, так и с внешними программными системам, а также с PDM-системами в рамках виртуального предприятия;
разработать методы администрирования и распределения прав доступа и применить их к создаваемой экспериментальной веб - ориентированной «Технологической интегрированной системе» (ТИС), на основе разработанных методик, как составную часть ТПП;
показать возможности применения предложенных методов администрирования и распределения прав доступа для условий виртуального предприятия;
разработать универсальный паттерн для формирования каталогов объектов для технологических компонентов;
- произвести развертывание компонентов «ТИС» на удаленных серверах.
Методы исследования
Для решения поставленных в диссертационной работе задач использовались основные научные положения теории информационных систем, технологии приборостроения, системного анализа, визуального и имитационного моделирования сложных систем, методологии реинжиниринга, объектно-ориентированного программирования, мультиагентного моделирования, технологии построения облачных систем.
Научная новизна полученных в работе результатов
- Предложен метод построения веб-ориентированной АСТПП, принципи
альной особенностью которого является реализация модулей системы в
2 Информационно-технологическая среда – совокупность всех видов технологий, использующихся для создания, хранения, обмена и использования информации во всех ее формах.
виде независимых веб-приложений, способных обмениваться информацией между собой с помощью мультиагентных технологий на основе стандартов фонда FIPA.
Разработан метод интеграции веб - сервисов АСТПП с PDM-системой, основанный на создании специализированной веб-компоненты, позволяющей заносить результаты функционирования АСТПП в электронные архивы PDM-системы и при необходимости выбирать из них требуемую информацию, кроме того осуществлять взаимодействие между базовыми и специализированными компонентами АСТПП.
Предложен метод администрирования АСТПП в рамках виртуального предприятия, основанный на принципах распределения прав доступа к данным базовой системы и компонентам, решающих технологические задачи.
Результаты, выносимые на защиту
Метод построения веб-ориентированной АСТПП с использованием мультиагентных технологий.
Метод взаимодействия веб-ориентированной АСТПП с PDM-системой в рамках виртуального предприятия.
Методы и средства администрирования и распределения прав доступа АСТПП в условиях виртуального предприятия.
Практическая значимость полученных результатов
Разработана методика, представляющая собой, помимо методических материалов, программную и информационную реализацию метода взаимодействия веб - ориентированных компонентов АСТПП, использующих мультиагентую технологию.
Разработана методика, представляющая собой, помимо методических материалов, программную и информационную реализацию метода администрирования АСТПП, что позволяет администрировать систему с учетом привязки пользователей к распределенным предприятиям и к ролям, а также производить администрирование компонентов, решающих технологические задачи, в рамках веб-ориентированной АСТПП.
Разработана программная веб - компонента для создания каталогов, применяемых при решении технологических задач, принципиальной особенностью, которой является использование метаданных в виде паттернов, хранимых в базе знаний и позволяющих легко менять структуру каталога и адаптировать её к проблемной среде. С помощью компоненты создан комплекс каталогов объектов для решения задач ТПП: проектирование технологии, для поиска средств технологического оснащения, деталей и заготовок, а также для базы знаний для расчетов режимов резания.
Реализация результатов работы
Результаты исследований и разработанный комплекс методов и инструментальных средств нашли применение в:
- учебном процессе Университета ИТМО на кафедре «Технология прибо
ростроения»;
при проведении НИР: «Научные основы организации интегрированных производств на приборостроительных предприятиях» Номер государственной регистрации НИР: 01201281435 от 12.12.2012.
в учебно - методическое пособие: Куликов Д. Д., Носов С.О., Филюков Н.Е. Интеллектуальные программные комплексы для технической и технологической подготовки производства. Часть 10. Технологическая интегрированная система. Учебно - методическое пособие. - СПб: Университет ИТМО, 2016. - 43 с.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2011-2012 гг.); на V Всероссийском конгрессе молодых ученных (Санкт-Петербург, 2016 г.); на Научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2012, 2013, 2015, 2016 гг.); в десятой и одиннадцатой сессиях международной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» ИПМАШ РАН (Санкт-Петербург, 2011, 2013 гг.); на международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике" (Санкт-Петербург, 2013 г.); на международной научно-практической конференции «Современное машиностроение. Наука и образование» (Санкт-Петербург, 2011 г.); на международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM)» ИПУ РАН (Москва, 2012).
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ в виде научных статей, тезисов докладов, учебно-методических рекомендаций и учебных пособий общим объёмом 3,3 печатных листа, 3 из которых опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 104 наименований, 2 приложений. Работа содержит 136 страниц машинописного текста, 36 рисунков, 2 таблицы.
Функционирование АСТПП в среде PDM-системы
Технологический уровень развитых стран Западной Европы и США сейчас находятся на уровне пятого технологического уклада, что подразумевает их достижения в области микроэлектроники, информатики, биотехнологии, генной инженерии, новых видов энергии, материалов, освоения космического пространства, спутниковой связи и т. п., в свою очередь всё это дает возможность изготовления высокотехнологичных изделий [25]. Продолжающаяся модернизация в развитых странах в ближайшее время даст им войти в шестой технологический уклад. Сейчас же в России доминирует предприятия, находящиеся по технологическому развитию на уровне четвертого технологического уклада, что говорит об отсталости в выпуске высокотехнологичных изделий [26]. Для производства таких изделий и переходу к пятому и шестому технологическому укладу требуются модернизация производств [27]. Их модернизация непрерывно связана с текущим уровнем развития науки и техники. Новые подходы к внутрицеховой организации, внедрение современного оборудования, использование инновационных материалов, новых способов производства, таких как аддитивные технологии, новые формы организации взаимодействия между предприятиями, а также новые исследования в рамках теории технологии приборо- и машиностроения, и их практические реализации смогут дать толчок к переходу предприятиям к пятому технологическому укладу. Все это даст предприятиям выйти как на внутренний, так и на мировой рынок с новой конкурентоспособной продукцией.
Изготовление высокотехнологичных изделий представляет собой выверенное сочетание и реализацию на практике нескольких условий: Недостаточно высокий уровень использования современных технологий, включая аддитивные технологии, и современное оборудования, особенно оборудования с ЧПУ, Применение информационных технологи в ТПП не носит системного характера относительно полного цикла производства, используются не все необходимые автоматизированные базовые и специализированные подсистемы ТПП.
Практически на предприятиях, задействованных в цикле производства, отсутствую функциональная и информационная совместимость между подсистемами ТПП, что в значительной мере снижает эффективность применения информационных технологий.
Большинство предприятий не готовы к использованию информационных технологий применительно к организации ТПП на основе PDM - систем, из-за высокой сложности реинжиниринга деловых процессов ТПП, а отчасти из-за высокой стоимости этих систем. В тоже время применение PDM - систем дает возможность работать с информацией об изделии на всех этапах жизненного цикла изделия. Нынешние системы ТПП относятся к 3 - 4 технологическому укладу, а производство высокотехнологичных изделий особенно нуждается в производстве 5- 6 технологического уклада.
В настоящее время идет перевод как базовых систем ТПП (CAD/CAE/CAM - систем), так и специализированных систем на функционирование в среде облачных вычислений, поэтому нужна методика и программные средства, позволяющие обеспечить функционирования ТПП в таких условиях.
Так как многие российские предприятия работают под заказы Министерства обороны Российской Федерации, то, к выпускаемой ими 14 продукции постоянно ужесточаются требования по качеству и надежности, а также к внешнему виду. Для примера можно привести требования к оборудованию в области бортового авиационного оборудования [28, 29]. В связи чем, изготовлению высокотехнологичных изделий на российских предприятиях препятствуют следующие обстоятельства: Недостаточно высокий уровень использования современных технологий, включая аддитивные технологии и современное оборудование, особенно оборудования с ЧПУ.
Применение информационных технологи в ТПП не носит системного характера, используются не все необходимые автоматизированные базовые и специализированные подсистемы ТПП.
Практически на всех предприятиях отсутствую функциональная и информационная совместимость между подсистемами ТПП, что в значительной мере снижает эффективность применения информационных технологий.
Большинство предприятий не готовы к использованию информационных технологий применительно к организации ТПП на основе PDM - систем, из-за высокой сложности реинжиниринга бизнес - процессов ТПП, а отчасти из-за высокой стоимости этих систем. В тоже время применение PDM - систем дает возможность работать с информацией об изделии на всех этапах жизненного цикла изделия [21].
Переход к виртуальному предприятию невозможен без применения технологии облачных вычислений, с которыми должны работать все подразделения предприятия, однако предприятия, особенно оборонного характера, в общем случае не согласны с хранением своей информации в общем облаке, их устраивает лишь частное облако, имеющее ограниченный характер применения. В настоящее время идет перевод как базовых систем ТПП (CAD/CAE/CAM - систем), так и специализированных систем на 15 функционирование в рамках технологии облачных вычислений, поэтому нужна методика и программные средства, позволяющие обеспечить функционирования ТПП в таких условиях. На промышленных предприятиях России недостаточно активно внедряются международные стандарты группы ISO 9000 и системы менеджмента качества ГОСТ Р ИСО 9001-2008.
Также стоит отметить, что сейчас многие предприятия до сих пор выполняют технологическую подготовку производству с помощью текстовых редакторов, а базы данных СТО зачастую хранятся в бумажном виде. Все это не дает отечественным предприятиям перейти на новый уровень технологического уклада и в конечном счете тормозит выпуск высокотехнологичных изделий. К примеру, уже сейчас в промышленно развитых странах Западной Европы и в США идет переход к шестому технологическому укладу. В связи с высоким развитием в этих странах информационных технологий, компьютерных сетей и Интернета и внедрении их в производственные процессы сейчас говорят о новой промышленной революции. Так в Германии было принято понятие «Индустрия 4.0», под которой понимают новый этап развития производства. Бостонской консалтинговой группой были определены основные технологические области представляющие основу парадигмы [30]:
Модель управления веб-ориентированной АСТПП в рамках единого информационного пространства виртуального предприятия
Построение программных систем по принципу МАС может быть обусловлено следующими факторами [63, 64]: параллельным выполнением задач, т.е. если предметная область легко представляется в виде совокупности агентов, то независимые задачи могут выполняться различными агентами; устойчивостью работы системы: когда контроль и ответственность за выполняемые действия распределены между несколькими агентами. При отказе одного агента система не перестает функционировать. Таким образом, логично поместить агентов на различных компьютерах; модульностью МАС, что позволяет легко наращивать и видоизменять систему, т.е. легче добавить агента, чем изменить свойства единой программы. Большой вклад в развитие мультиагентных технологий внес фонд FIPA [65], который разработал стандарты по данной теме. В рамках совершенствования системы технологической подготовки производства использование МАС позволит [66]: 1. увеличит интеллектуальный уровень АСТПП, по средствам реализации обмена информацией между компонентами системы, оборудованием и технологами; 2. реализовать интеграцию с инженерными системами (CAD,CAM, PDM и т.д.); 3. совмещая с технологией облачных вычислений развернуть интеллектуальную веб-ориентированную систему ТПП на предприятии.
Резюмируя, использование мультиагентных технологий даст возможность повысить интеллектуальный уровень АСТПП, обеспечить взаимодействие с устройствами, роботами и оборудованием предприятия, а также облегчить 36 принятие решений инженеру-технологу [67].
Технология единого входа. Так как одной из отличительных особенностей построения системы является работа в едином информационном пространстве виртуального предприятия, то требуется сформировать методику входа в систему, а также обеспечить авторизованный доступ к компонентам системы. В связи с тем, что в рамках технологии мультиагентых систем, компоненты представляют собой независимые системы, то для обеспечения доступа к ним предлагается использование технологии единого входа (Single Sign-On, SSO) – технология, при использовании которой переход из одного раздела web-приложения в другой производится без повторной аутентификации [68, 69].
Использование реляционных и документо – ориентированных баз данных позволяет организовать хранение данных и знаний [70]. Как и у реляционных, так и у документо – ориентированных баз данных есть свои плюсы и минусы, поэтому в рамках системы предлагается использовать оба типа баз данных, под необходимую задачу.
С помощью реляционных баз данных предлагается хранить строго структурированные данные, к примеру, системные данные. К реляционным базам можно выполнять SQL-запросы, что придает гибкости системе.
Документо – ориентированные базы данных (ДОБД), такие как MongoDB [71], представляют собой систему для хранения иерархических структур данных. Доступ к данным осуществляется в рамках подхода NoSQL [72].
База данных MongoDB, является одним из известнейших представителей в области NoSQL баз данных, благодаря своей гибкости и быстродействию. В основе ДОБД MongoDB лежат коллекции, в которых хранятся документы. При проведении аналогии с реляционными базами данных коллекции представляют собой таблицы, а документ коллекции – строку. В документах ДОБД хранятся элементы, обычно, в виде структуры «ключ-значение». Документы в рамках одной коллекции могут иметь различную структуру, в отличие от реляционных 37 баз данных, где в таблице строки должны повторять набор данных.
Такие БД, можно использовать для формирования онтологического словаря технологических терминов, хранения файлов и данных (изображений, технологических документов и тд.), хранения как структурированных, так и не структурированных данных подсистем [73, 74]. Как показывает опыт, документо – ориентированные базы данных работают быстрее, чем реляционные, но в них повышена возможность ошибки, имеются сложности с перестроением базы данных. Так как в подобных базах данных используется NoSQL подход, то это лишает их гибкости использования языка SQL для произведения выборки и работы с данными.
Стоит отметить, что АСТПП должна иметь возможность интеграции с PDM-системами, так как эти системы служат для реализации электронного документооборота, а также отслеживания жизненного цикла изделий. Важно, что также требуется реализации интеграции и с другими инженерными программными комплексами [75]. Так как для формирования АСТПП предлагается использование облачных технологий, что накладывает ряд ограничений на доступ к локальным данным ПЭВМ. Поэтому для реализации интеграции между системами важно использование API и SDK таких систем для осуществления возможности интеграции АСТПП с помощью данных средств. Представленные технологии являются ядром для реализации методики по совершенствованию АСТПП, которая будет отвечать современным и весьма сложным требованиям. Впоследствии такую систему можно будет использовать в различных производствах и при любых уровнях кооперации предприятий.
Онтология и семантика системы ТПП
Одним из важнейших вопросов при создании мультиагентной системы является проблема «понимания» агентов при взаимодействии между собой [88, 89]. Так как агенты существуют независимо друг от друга, появляется необходимость при их создании использовать единую для всех агентов базу общих знаний и понятий. Такие общие знания описываются онтологией, в 57 рамках которой описывается сфера знаний в области технологической подготовки производства (онтология ТПП).
Онтология ТПП есть спецификация задач и понятий применяемых в технологической подготовке производства [90]. В ней формально описываются сферы деятельности выполняемых приложениями, к примеру, построение технологического процесса, расчет режимов резанья и др. Также она должна предоставлять единый «язык» - лингвистический словарь, с помощью которого агенты могут принимать и передавать данные - обмениваться данными между собой [91].
Так как в применяемых на предприятиях приложениях обычно используются собственные модели объектов и технологических процессов, а также свои базы данных, то, как следствие, возникают сложности информационной интеграции подсистем АСТПП как между собой, так и с АСУ предприятия.
Нерешенность вопросов, связанных с разработкой онтологий, сдерживает эффективное функционирование ТПП и требует дополнительных затрат на организацию взаимодействия всех компонентов АСТПП и АСУ предприятия.
Для решения указанных проблем ТПП предлагается подход, который основан на создании системы управления знаниями (СУЗ), которая в дальнейшем может быть расширена и на другие этапы жизненного цикла изделия [92]. СУЗ позволяет сформировать общую понятийную базу для АСТПП и разработать онтологическую основу для языка общения специалистов с компонентами ТПП, а также взаимодействия компонент между собой. Предполагается, что система управления знаниями может быть эффективно использована для: накопления и повторного использования знаний на основе применения баз знаний АСТПП; обеспечения информационной совместимости подсистем ТПП и АСУ предприятия; анализа знаний при разработке моделей объектов, информация о которых циркулирует в ТПП; создания единого информационного пространства. В рамках веб-ориентированной АСТПП реализуется специальная компонента [93], с набором агентов, которая представляла функционал СУЗ, а именно: онтологическую базу знаний ТПП; возможность управления базой знаний, добавлять новые понятия, редактировать имеющиеся; предоставляла шаблона ввода данных; хранить семантические описания предоставляемых данных агентами веб-оринетированной системы, с возможностью пополнения базы знаний; агенты, реализованные в рамках такой СУЗ имели бы возможность по запросам возвращать необходимые шаблоны, классификаторы, данные об агентах, либо другие технологические данные.
Причем СУЗ не обязательно является единичной компонентой, предоставляющей все перечисленные возможности. Видится возможность разделения СУЗ на множество компонентов, причем онтологическая база знаний ТПП может быть реализована различными компонентам, где каждая компонента предоставляла бы свою, специализированную версию понятийной базы.
Семантическое описания агентов также можно выделить в отдельную компоненту, причем, так как за передачу данных об агентах выступает ССА, то такую компоненту правильно включить в состав ОАС.
Определение правильного семантического описания имеет большое значение при организации мультиагентой системы, так как неверное задание описания может привести к сбою в работе системы. Если агенты, запрашиваемые данные и агенты, предоставляющие данные, будет иметь несовпадающие семантические запросы с семантическими описаниями, то взаимодействия между ними не будет. Поэтому семантические описания должны быть четкими и однозначными. Агенты, предоставляемые одни и те же функции не должны описываться разными способами.
Приведенный способ взаимодействия агентов в веб-ориентированной АСТПП позволяет построить такую систему, способную работать в как в локальной сети, так и сети Интернет, где агенты смогут без участия со стороны пользователя взаимодействовать между собой и выдавать конечному пользователю необходимый результат.
Паттерн разработки каталогов системы
К примеру, для расчета режимов резанья фрезы в «ТИС-ТаП» в компоненте «МАС.Форум» добавляем метод – агент в реестр с параметрами Df и n, где Df – диаметр фрезы, а n – количество оборотов, и семантическим описанием «Приборостроение/ТПП/Вычисления/Расчет режимов резанья/Фреза» по которому агенты «Запрос» впоследствии будут обращаться. Описание агента «Запрос» Агентом «Запрос» является компонента, пославшая семантический запрос к МАС веб-ориентированной «ТИС», для примера, такой компонентов является «ТИС-Процесс». Компонента «ТИС-Процесс» представляет собой JavaScript-приложение. В рамках методики «МАС.Форум» компоненте не обязательно являться агентом, для получения данных в рамках веб-ориентированной «ТИС». Компоненте для получения запрашиваемых данных необходимо только выполнять соответствующие семантические запросы в рамках единой СУЗ к ОАС. Для получения данных о режимах резанья фрезы компоненте «ТИС Процесс» необходимо передать запрос методу Request веб-сервиса multiagentsystem.asmx, являющимся ОАС с соответствующим параметром SemanticRequest=Приборостроение/ТПП/Вычисления/Расчет режимов резанья/ Фреза. Для облегчения выполнения запросов к веб-сервисам веб-ориентированной «ТИС» была в рамках JavaScript и AJAX была разработана библиотека, которая позволяет выполнять запросы к любым веб-сервисам компоненты «ТИС-Админ». Ниже представлены методы библиотеки, используемые в компоненте «ТИС-Процесс» для обращения к ОАС для поиска агента «Знания»: function seachAgent() {
На приведенном примере показано взаимодействие компонентов системы, обмен данными и один из вариантов передачи параметров для получения значений.
Апробация системы при имитации выполнении технологического проекта виртуального предприятия
Веб-ориентированноая «ТИС» представляет собой систему для решения технологических задач, в рамках которой возможна работа в рамках ВП. В рамках системы реализованы компоненты:
1. ТИС-Админ - является интегратором технологических компонентов в рамках веб-ориентированной «ТИС». В рамках «ТИС-Админ» реализованы веб-методы управления системой, а также «Подсистема управления», которая предоставляет интерфейс по управлению и администрированию системой. С помощью «Подсистемы управления» возможен переход к компонентам с соответствующими правами доступа. Компонента «ТИС-Админ» реализована на технологии ASP.NET и для хранения системной информации использует базу данных MS SQL Server, но для компонент, работающих в рамках веб-ориентированной «ТИС», при необходимости реализована возможность использования базы данных MongoDB.
2. ТИС-Словарь – является СУЗ, в рамках которой описываются технологические знания, в ней предоставляется онтология и понятия, с помощью которых впоследствии реализуется взаимодействие компонентов системы. Пользовательский интерфейс компоненты «ТИС-Словарь» показан на рисунке 6.13. Текущая версия компоненты «ТИС-Словарь» реализована на node.js с использованием базы данных MongoDB.
3. «ТИС-Процесс» - технологическая система разработки технологических процессов. Интерфейс системы показан на рисунке 6.14. Система реализована на javascript, что позволяет функионал компоненты загрузить в браузер пользователя, для хранения технологических процессов используется база данных MongoDB. Взаимодействует со всеми компонентами системы для получения специализированных данных.
4. ТИС-Коллектив - компонента обмена сообщения между участниками расширенного предприятия, интерфейс компоненты показан на рисунке 6.15. Обмен сообщениями между сотрудниками требуется для: общего общения, через чат или систему обмена мгновенными сообщениями в едином информационном канале или в групповых каналах, объединенные общими интересами. решения вопросов связанных с работой в системе (Организация форума и раздела FAQ). решения профессиональных вопросов, связанных непосредственно с профессиональной деятельностью сотрудников (Организация общего форума).