CC BY
47
Деревопереработка. Химические технологии
Сведения об авторах
Курьянова Татьяна Казимировна - ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», кандидат технических наук, доцент, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Платонов Алексей Дмитриевич - заведующий кафедрой древесиноведения, ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», доктор технических наук, доцент, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Киселёва Александра Владимировна - доцент кафедры древесиноведения, ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», кандидат технических наук, доцент, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Information about authors
Kuryanova Tatyana Kazimirovna - FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies», Ph.D. in Engineering, Associate Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
Platonov Aleksey Dmitrievich - Head of the Department of Wood Science of FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies», DSc in Engineering, Associate Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
Kiseleva Aleksandra Vladimirovna - Associate Professor of the Department of Wood Science of FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies», Ph.D. in Engineering, Associate Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
DOI: 10.12737/6289 УДК 684.04: 004.09
ФОРМАЛИЗОВАННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ КОРПУСНОЙ МЕБЕЛИ В МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СРЕДЕ
Д. А. Мешков1
доктор технических наук, доцент А. В. Стариков1 1 - ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»,
г. Воронеж, Российская Федерация
Рассмотрена логическая структура технологического процесса проектирования (ТПП), выполняемого в мультиагентной среде виртуального конструкторского бюро мебели (ВКБМ), представленная набором проектных процедур, каждая из которых, в свою очередь, включает ряд проектных операций, связанных между собой. Приведено формализованное представление ТПП в виде метаграфа. Подобное формализованное представление обеспечивает возможности, упрощающие управление процессами с динамической структурой и позволяющие достигать необходимого уровня детализации их структуры при моделировании конкретной задачи проектирования.
Лесотехнический журнал 3/2014
205
Деревопереработка. Химические технологии
Вершинами метаграфа являются агенты и исполняемые ими проектные процедуры, объединённые в соответствующие метавершины, связанные между собой метадугами. Совокупность всех метавершин и метадуг метаграфа описывает полную структуру ТИП. Для решения задач организации проектирования и управления в распределённой среде ВКБМ предлагается использовать мультиагентный подход, предполагающий построение мультиагентной сетевой модели (МАСМ), в рамках которой предусматривается распределение основных и вспомогательных задач проектирования и назначение ролей каждому из членов функциональной группы, а также определение меры ответственности и требований к их опыту. Реализация МАСМ ВКБМ заключается в следующем:
1. Моделирование среды, в которой будет осуществляться управление и поддержка параллельного проектирования. 2. Координация работы подразделений ВКБМ с помощью мультиагентной системы проектирования и управления. 3. Накопление знаний, навыков и опыта сотрудников ВКБМ в базах данных соответствующих агентов. 4. Моделирование ситуаций и поведения агентов в этих ситуациях, прогнозирование их решений с помощью агента-субординатора. Возможность удалённой работы и использованием средств распределённых САПР, позволяет агенту (разработчику) решать задачи в мультипроектном режиме, т.е. одновременно быть задействованным над разными проектами, схожими между собой характером выполняемых работ. Переход к реализуемым методам в распределённой среде ВКБМ позволяет существенно сократить сроки конструкторского проектирования, снизить уровень совершаемых субъективных ошибок, возникающих на разных стадиях процесса проектирования, повысить качество разрабатываемых изделий и сократить время на внесение изменений в разработанный проект.
Ключевые слова: автоматизированное проектирование, САПР, технологический процесс проектирования, этапы проектирования, проект, управление проектами, сетевая модель, агент, метаграф.
A FORMAL REPRESENTATION OF THE PROCESS OF PRODUCT DESIGN OF CASE
FURNITURE IN MULTI-AGENT MEDIUM
D. A. Meshkov1
DSc in Engineering, Associate Professor A. V. Starikov1 1 - FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies»,
Voronezh, Russian Federation
Abstract
We consider the logical structure of the technological design process (TDP) running in multi-agent medium of virtual design office of furniture (DOF) provided by a set of design procedures, each of which, in its turn, includes a number of project activities related to each other. There is formalized presentation of TDP as Metagraphy. Such formalized presentation provides opportunities to simplify the process control with dynamic structure and allow enterprises to obtain required level of detail of their structure when modeling a particular design problem. Metagraphy vertices are the agents and executed project procedures, combined in appropriate metacertices connected to each other by metabows. The totality of all me-
206
Лесотехнический журнал 3/2014
Деревопереработка. Химические технологии
tavertices and metabows of Metagraphy describes the overall structure of TDP. To solve the problems of the organization of design and control in a distributed environment of DOF we propose to use multiagent approach involving the construction of multiagent network model (MANM), within which it is provides to distribure primary and secondary design tasks and assign roles to each of the members of the functional group, as well as to definite sanctions and requirements for their experience. Implementation of MANM DOF is as follows: 1. Modeling environment in which control and support of concurrent engineering will be made. 2. Coordination of work of MANM units using multi-agent system of design and control. 3. Accumulation of knowledge, skills and experience of staff in databases of relevant agents. 4. Simulations of situations and behavior of agents in these situations, forecasting their solutions with agent-subordinator. Ability to work remotely and use of funds distributed by CAD allows the agent (the developer) to solve problems in a multi-project mode, i.e. at the same time to be involved on different projects that are similar to each other by the nature of the performed work. The transition to the implemented methods in a distributed environment of DOF allows significantly reduce the time of construction engineering, reduce human error arising at different stages of the design process, improve the quality of manufactured products and to reduce the time to make changes to the developed project.
Keywords: computer-aided design, CAD systems, design stages, project operation, project, project management, network model, agent, metagraphy.
Структура технологического процесса проектирования (ТПП), как правило, представлена набором проектных процедур, каждая из которых, в свою очередь, включает ряд проектных операций, связанных определённым образом между собой. Проектная операция представляет собой отдельный шаг при проектировании. В практике проектного управления используются сетевые модели, которые являются организационным инструментом управления проектами [1].
В настоящее время мебельные предприятия, чтобы оставаться конкурентоспособными, должны иметь преимущество в дизайне, качестве и стоимости производимой продукции. Однако большинство российских мебельных предприятий, относящихся к малому или среднему бизнесу, не имеют достаточных финансовых и профессионально подготовленных людских ресур-
сов, позволяющих им организовать полноценное конструкторско-технологическое обеспечение производства мебели. В этой связи становится очевидной актуальность организации виртуальных конструкторских бюро мебели, которые могут быть созданы как отдельный долгосрочный бизнес-проект (например, в рамках кооперации нескольких малых и средних предприятий или в рамках крупного мебельного предприятия с использованием существующей на нём конструкторско-дизайнерской службы) [2].
Задача ВКБМ состоит в разработке в установленный срок комплексного проектного решения, которое полностью описывает состав, структуру, функциональность и технологию производства мебельных изделий для предприятий-заказчиков. В условиях позаказного промышленного производства ВКБМ может специализироваться на разработке библиотек прототип-
Лесотехнический журнал 3/2014
207
Деревопереработка. Химические технологии
ных объектных структурно-атрибутивных моделей (ОСАМ) изделий мебели для передачи их на предприятия и в мебельные салоны для приёма заказов [3].
Одной из главных особенностей разработки ОСАМ в системе ВКБМ является распределённый характер проектирования между исполнителями проекта. На сегодняшний день средства организации параллельного или распределённого проектирования не получили своего развития в известных отечественных и зарубежных САПР корпусной мебели. Задачи проектирования и управления в распределённой среде помогает решать мультиагентный подход к среде ВКБМ, представленный в виде мультиагентной сетевой модели (МАСМ) (рис. 1), так как распределение задач предполагает назначение ролей каждому из членов функциональной группы, определение меры его ответственности.
Рис. 1. Базовая структура мультиагентной системы проектирования ВКБМ
Реализация МАСМ ВКБМ заключается в следующем:
1. Моделирование среды, в которой будет осуществляться управление и под-
208
держка параллельного проектирования.
2. Координация работы подразделений ВКБМ с помощью мультиагентной системы проектирования и управления.
3. Накопление знаний, навыков и опыта сотрудников ВКБМ в базах данных соответствующих агентов.
4. Моделирование ситуаций и поведения агентов в этих ситуациях, прогнозирование их решений с помощью агента-субординатора.
В МАСМ ВКБМ выделяют следующие роли агентов:
1) агент-заказчик, в качестве которого может выступать как мебельный салон, так и конкретный производитель мебели, формирующий запрос и отправляющий заказ на выполнение некоторого проектного задания. Агент-заказчик инициирует и определяет общую задачу (фронт работ);
2) агент-координатор (дизайн-студия) - создает и поддерживает сеть запросов и обязательств, необходимых для выполнения работы. Агент-координатор (посредник) распределяет работу, отбирает требуемые ресурсы для её успешного выполнения и контролирует процесс выполнения заказа. Он занимается согласованием действий отдельных исполнителей и регулярно общается с заказчиком;
3) агент-исполнитель - это агент (или группа агентов), занимающихся непосредственно выполнением задания. О ходе и завершении работ он сообщает агенту-координатору. Агентами могут выступать как дизайн-студии, так и дизайнеры-фрилансеры;
4) агент-субординатор (супервайзер), находясь на более высоком уровне, осуще-
Лесотехнический журнал 3/2014
Деревопереработка. Химические технологии
ствляет общее управление процессами, протекающими в ВКБМ. В рамках данной модели это означает управление взаимодействием «агент-заказчик - агенткоординатор - агент-исполнитель». Его основные функции состоят в наблюдении (мониторинге), контроле и оценке эффективности деятельности ВКБМ.
В табл. 1. приведены основные функции агентов МАСМ ВКБМ.
Математическим представлением ТПП является ориентированный граф с множеством вершин V и множеством дуг e = (v1, v2). Вершины графа - это элементарные операции ТПП или непосредственные исполнители. Связи между вершинами графа описываются дугами, которые представляют управляющие воздействия, позволяющие перевести процесс из одного состояния в другое состояние. Для крупных ТПП число таких связей может быть велико, поэтому матричное представление графа может быть достаточно громоздким.
В то же время такие графовые структуры, как метаграфы MG = (V, Me), позволяют упростить управление ТПП с динамической структурой, поскольку позволяют достигать необходимого уровня детализации структуры при моделировании конкретной задачи. Вершинами метаграфа являются агенты и исполняемые ими проектные процедуры, объединённые в соответствующие метавершины, связи между которыми образуют метадуги. Совокупность всех метавершин и метадуг метаграфа описывают полную структуру ТПП. При этом любое изменение в структуре позволяет отследить все затрагиваемые связи между агентами. Рассмотрим орга-
низационную систему мультиагентной распределённой среды проектирования ВКБМ, которая изображена на рис. 2 в виде метаграфа.
В терминах метаграфа, элемент {ОР, ФЗ}, является метавершиной, объединяющей в себя ряд функций агента-заказчика, элементы {ОЗ, СР, ДП, СЭ} образуют другую метавершину, элементы {ТЗ, ИИ, СБД, РКД, ИМ, ККД, РИ} и {СВ, РН, УП, СП, АП}, объединяющие функции агента-исполнителя и агента-координатора, соответственно.
Таким образом, множество вершин метаграфа состоит из множества метавершин Vm, содержащих произвольное число элементов V и множества элементов V. В этом случае метаграф MG можно задать следующим образом: MG=(V, Vm, e, Ме), где V - порождающее множество элементов; Vm - множество метавершин; е - множество дуг, определённых на множестве V; Ме - множество метадуг, определённых на множестве Vm. В этом случае, представим метаграф MG следующим образом:
V={0^ ФЗ, ОЗ, СР, ДП, СЭ, ТЗ, ИИ, СБД, РКД, ИМ, ККД, РИ, СВ, РН, УП, СП, АП},
^={АЗ, АК, АИ, АС},
e={V3, V4, V7, V8, V9, V10, VU, V12, V13, V14, Vl9, V20, V21},
Me={V1, V2, V5, V6, V10, V15, V16, V17, V18, V22, V23, V24, V25, V26, V27}, причём АЗ={ОР, ФЗ}, АК={ОЗ, СР, ДП, СЭ}, АИ={ТЗ, ИИ, СБД, РКД, ИМ, ККД, РИ}, АС={СВ, РН, УП, СП, АП}.
Для описания метаграфов удобно использовать их матричные представления [5]. Матрица смежности однозначно определяет структуру метаграфа. Табл. 2 пред-
Лесотехнический журнал 3/2014
209
Деревопереработка. Химические технологии
Таблица 1 Функции агентов МАСМ ВКБМ
Агент Функция
Агент- заказчик (АЗ) 1. Формирование запроса (выбор параметров изделия) и отправка заказа на выполнение проектного задания (ФЗ): • выбор соответствующего типоразмера; • определение основных облицовочных и отделочных материалов, требуемых для изготовления изделия; • определение внутреннего наполнения изделия; • определение местоположения элементов; • добавление (удаление) элементов. 2. Оценка выполненной работы (ОР): • предварительный осмотр (визуализация модели); • сравнительный анализ требуемых параметров.
Агент- координатор (АК) 1. Обработка запроса заказчика (ОЗ). • приём потока заказов; • оценка сложности заказа. 2. Сопоставление и распределение потока заказов с множеством агентов-исполнителей ^Р). 3. Формирование запроса на доопределение имеющихся прототипных ОСАМ (ДП). 4 Формирование запроса на создание новых прототипных ОСАМ (СП). 5. Согласование эскизного проекта с заказчиком (СЭ).
Агент- исполнитель (АИ) 1. Реинжиниринг изделий (РИ): • реструктуризация прототипной модели; • возвратное проектирование конкретного мебельного изделия; • визуализация модели изделия. 2. Составление технического задания (ТЗ). 3. Инжиниринг изделий (ИИ): • разработка прототипных ОСАМ; • формирование модельного ряда прототипных изделий. 4. Создание БД ОСАМ прототипных изделий (БО). 5. Разработка конструкторской документации (РД), предназначенной для изготовления опытного образца. 6. Изготовление и испытание макета (ИМ) или экспериментального образца. 7. Корректировка конструкторской документации (КД) по результатам изготовления опытного образца.
Агент- субординатор (АС) 1. Отслеживает состояние выполнения проекта (заказа) (СВ): • сбор статистики; • ведение БД. 2.Оптимизация распределения нагрузки между другими (компетентными) агентами (РН). 3. Управление взаимодействием агента-координатора, агента-заказчика и агента-исполнителя (УВ). 4. Устанавливает права и обязанности агентов системы (УП). 5. Отвечает за соблюдение установленного порядка проведения технологического процесса проектирования (ПП). 6. Анализ хода проектирования (АП): • сбор статистики; • информация об отклонении проекта от требований ТЗ; • ведение БД; • резервное копирование.
210 Лесотехнический журнал 3/2014
Деревопереработка. Химические технологии
сэ) гдгт
Рис. 2. Графическое представление метаграфа среды проектирования ВКБМ
Таблица 2
Матрица смежности метаграфа, представляющего среду проектирования ВКБМ
ОЗ СР ДП СП ТЗ ИИ БО ИМ КД РИ РН ПП АП АЗ АК АИ АС
ФЗ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ОР 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ОЗ 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
СР 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ДП 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
СП 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
СЭ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ТЗ 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ИИ 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
БО 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
РД 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ИМ 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
КД 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
РИ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
СВ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
РН 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
УП 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
ПП 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
АП 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
УП 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0
АЗ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1
АК 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1
АИ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1
АС 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0
Лесотехнический журнал 3/2014
211
Деревопереработка. Химические технологии
ставляет матрицу смежности рассматриваемого метаграфа. Для краткости в ней опущены нулевые столбцы ФЗ, ОР, СЭ, РД, СВ и УП.
Таким образом, совместное использование возможностей теории мультиагентных систем и теории метаграфов способствует развитию мультиагентных технологий, которые могут служить основой оптимизации управления распределённым проектирова-
нием изделий корпусной мебели в условиях позаказного промышленного производства. В частности, использование понятий и свойств метаграфов позволяет упростить формализованное представление управления ТПП с динамической структурой, поскольку обеспечивает достижению необходимого уровня детализации структуры при моделировании процесса проектирования.
Библиографический список
1. Стариков, А. В. Управление сложными проектами в интегрированных САПР [Текст] : монография / А. В. Стариков, В. Н. Харин. - Воронеж : Изд-во Воронежского государственного университета, 2002. - 134 с.
2. Стариков, А. В. Виртуальные конструкторские бюро мебели [Текст] / А. В. Стариков // Актуальные проблемы современной информатики : I международная заочная научнопрактическая конференция. - Коломна : МГОСГИ,2011. - С. 167-171.
3. Стариков, А. В. Теоретические и методологические основы автоматизации проектирования корпусной мебели в условиях позаказного промышленного производства [Текст] : автореф. ... д-ра техн. наук: 05.13.12 / А. В. Стариков. - 2011. - 36 с.
4. Мешков, Д. А. Мультиагентное проектирование корпусной мебели в среде ВКБМ [Текст] / Д. А. Мешков, А. В.Стариков // Лесотехнический журнал. - 2013. - № 3. - С. 89-94.
5. Basu, A. Metagraphs and Their Applications [Текст] / A. Basu, R. Blanning // Amit Basu, Robert W. Blanning. - Springer, 2010. - 173 c.
References
1. Starikov A.V., Kharin V.N. Management of complex projects in the integrated CAD: monograph [Starikov A.V., Kharin V.N. Upravlenie slozhnymi proektami v integrirovannyh SAPR : monografija]. Voronezh, 2002, 134 p. (In Russian).
2. Starikov A.V. Virtual office of furniture design [Starikov A.V. Virtual'nye konstruktorskie bjuro mebeli. Aktual'nye problemy sovremennoj informatiki: I mezhdunarodnaja zaochnaja nauch-no-prakticheskaja konferencija], Actual problems of modern informatics: I International Correspondence Scientific and Practical Conference, Kolomna, 2011, pp. 167-171. (In Russian).
3. Starikov A.V. Theoretical and methodological foundations of design automation of case furniture under ordered industrial production: Author. dis. Dr. ... techn. Science [Starikov A.V. Teo-reticheskie i metodologicheskie osnovy avtomatizacii proektirovanija korpusnoj mebeli v uslovijah pozakaznogo promyshlennogo proizvodstva: avtoref. d-ra tehn. nauk]. 2011, 36 p. (In Russian).
4. Meshkov D.A., Starikov A.V. Multi-agent design environment of case furniture [Meshkov
212
Лесотехнический журнал 3/2014
Деревопереработка. Химические технологии
D.A., Starikov A.V. Mul'tiagentnoe proektirovanie korpusnoj mebeli v srede VKBM]. Lesotekhni-cheskii zhurnal, 2013, no. 3, pp. 89-94. (In Russian).
5. Basu, A., Blanning R. Metagraphs and Their Applications. Amit Basu, Robert W. Blan-ning. - Springer, 2010, 173 p.
Сведения об авторах
Мешков Дмитрий Алексеевич - аспирант кафедры автоматизации производственных процессов, ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Стариков Александр Вениаминович - заведующий кафедрой автоматизации производственных процессов, ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», доктор технических наук, доцент, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Information about authors
Meshkov Dmitry Alekseevich - Post-graduate student of the Deparetment of Automation Production Processes of FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies», Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
Starikov Alexander Veniaminovich - Head of Department of Automation Production Processes of FSBEI HPE «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies», DSc in Engineering, Associate Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
DOI: 10.12737/6291 УДК 626.666.974
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СВОЙСТВ ДРЕВЕСНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
доктор технических наук, доцент Т. Н. Стородубцева1
А. А. Аксомитный1
1 - ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»,
г. Воронеж, Российская Федерация
Актуальным направлением в последнее десятилетие является создание ресурсосберегающей технологии получения композиционных материалов. Целью исследований, результаты которых излагаются в данной работе, является выработка на их основе материаловедческих, технологических и иных приемов, гарантирующих трещиностойкость композиционного материала на основе лесопромышленных отходов в течение заданного срока эксплуатации изделий, в том числе железнодорожных шпал, сборно-разборных плит для лесовозных автомобильных дорог. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по выявлению влия-
Лесотехнический журнал 3/2014
213
