SYSTEM INFORMACYJNO-DIAGNOSTYCZNY DLA POTRZEB ODLEWNICTWA REALIZOWANY PRZY UŻYCIU TECHNOLOGII AGENTOWEJ

Transkrypt

1 6/18 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2006, Rocznik 6, Nr 18 (1/2) ARCHIVES OF FOUNDRY Year 2006, Volume 6, N o 18 (1/2) PAN Katowice PL ISSN SYSTEM INFORMACYJNO-DIAGNOSTYCZNY DLA POTRZEB ODLEWNICTWA REALIZOWANY PRZY UŻYCIU TECHNOLOGII AGENTOWEJ S. KLUSKA-NAWARECKA 1 J. TYBULCZUK 2 M. KISIEL-DOROHINICKI 3, H. POŁCIK 4, E. NAWARECKI 5 1,2 Instytut Odlewnictwa, Kraków, ul. Zakopiańska 73, 3,4,5 Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków, ul. Mickiewicza 30 STRESZCZENIE W artykule przedstawiono rolę i zadania komputerowych systemów informacyjnych we współczesnym przemyśle, ze szczególnym uwzględnieniem specyfiki przemysłu odlewniczego. Na tle ogólnego opisu systemu INFOCAST, naszkicowano zasady organizacji dostępu do informacji i wiedzy w systemach rozproszonych. Przedstawiono elementy rozwiązań opartych na wykorzystaniu technologii agentowych, wraz z przykładem wnioskowania z zakresu diagnostyki wad odlewów. Key words: computer information system, foundry multi-agent technologies 1. WPROWADZENIE Sieć połączeń internetowych oraz poczta elektroniczna stały się nieocenionymi narzędziami dla organizacji, które potrzebują szybkiego komunikowania się i otrzymywania informacji w czasie rzeczywistym. W przemyśle, w tym w przemyśle odlewniczym, istotnego znaczenia nabierają komputerowe systemy informacyjne, wyposażone niekiedy w systemy ekspertowe, umożliwiające zastosowanie zaawansowanych form komunikowania się z użytkownikiem. Systemy ekspertowe łączą wiedzę z doświadczeniem eksperckim, umożliwiając stawianie diagnoz i 1 prof. dr hab. inż nawar@iod.krakow.pl, 2 doc. dr inż., 3 dr inż.,doroh@agh.edu.pl, 4 dr, 5 prof. dr hab. inż., 45

2 doradztwo techniczne. Jeszcze szerszą klasę stanowią inteligentne systemy informacyjno-decyzyjne, które mogą świadczyć różnego rodzaju usługi informacyjne oraz wspomagać procesy decyzyjne w wielu obszarach działalności produkcyjnej. W artykule przedstawiono krótką charakterystykę systemu INFOCAST, działającego w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie, przeznaczonego dla potrzeb przemysłu odlewniczego. System ten umożliwia dostęp do szerokiej gamy informacji związanych zarówno ze sferą badawczą, technologiami odlewniczymi, jak też z diagnostyką wad wyrobów. Zwrócono uwagę na cechy zastosowanych rozwiązań, dotyczące najnowszych koncepcji i technologii informatycznych. 2. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA SYSTEMU INFOCAST Integracja krajowego odlewnictwa z odlewnictwem europejskim i światowym wymaga dostępu do obszernych zasobów informacji naukowo-technicznej. Dostęp ten jest konieczny zarówno w czasie prowadzenia prac naukowo-badawczych, jak też podczas wprowadzania nowych technologii oraz systemów zarządzania jakością według międzynarodowych i europejskich norm. W latach w Pracowni Systemów Komputerowych Instytutu Odlewnictwa w Krakowie przeprowadzono cykl prac projektowo-wdrożeniowych, dotyczących uruchomienia i udostępnienia w sieci Internet systemu informacyjnodiagnostycznego INFOCAST, przeznaczonego dla instytucji naukowych w Polsce oraz dla ponad 400 istniejących wówczas w kraju odlewni. Problemy informatyczne, związane z realizacją tego systemu, rozwiązywane były z udziałem Katedry Informatyki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie[9,10,11]. System, udostępniany placówkom naukowym, był i jest podstawą realizacji wielu projektów badawczych i prac studialnych, a równocześnie poddawany jest ciągłej rozbudowie. Obecnie INFOCAST jest jedynym skomputeryzowanym specjalistycznym zbiorem wiedzy z zakresu odlewnictwa i dziedzin pokrewnych. Aktualnie w skład systemu wchodzą relacyjne bazy danych SINTE, NORCAST oraz system ekspertowy CASTEXPERT. Zawarte w systemie informacje obejmują odpowiednio: abstrakty artykułów z zagranicznych i polskich czasopism odlewniczych, dane o Polskich Normach, normach europejskich, międzynarodowych oraz zagranicznych, dane dotyczące wad odlewów, przyczyn ich występowania oraz sposobów zapobiegania ich powstawaniu. Bazy wchodzące w skład INFOCASTu pracują w środowisku systemu operacyjnego UNIX i są dostępne w sieci Internet. Bazy SINTE i NORCAST zrealizowane zostały z wykorzystaniem Systemu Baz Danych ORACLE. Dostęp do baz możliwy jest albo bezpośrednio za pomocą języka SQL, albo za pomocą aplikacji pracujących w architekturze klient-serwer [5]. Bazy danych zrealizowane zostały w klasycznej technologii bazodanowej; natomiast bardziej interesujące wydają się rozwiązania 46

3 dotyczące struktury całego systemu INFOCAST oraz niektóre aspekty realizacji jego części diagnostycznej systemu CASTEXPERT. 3. ORGANIZACJA DOSTĘPU DO INFORMACJI Istotną cechę charakterystyczną systemu INFOCAST stanowi możliwość operowania informacjami i wiedzą, pochodzącymi z różnych (niekiedy heterogenicznych) źródeł, wśród których należy wymienić: Relacyjne bazy danych: dostęp do informacji odbywa się w języku zapytań. Operowanie informacją (wykonanie zapytania) wymaga znajomości struktury bazy; Bazy wiedzy: systemy ekspertowe dysponujące pewnym fragmentem wiedzy dziedzinowej. W opisywanym przypadku są to systemy o regułowej reprezentacji wiedzy. Eksperci ludzie: zakłada się, że ekspert stanowi źródło pewnego fragmentu wiedzy dziedzinowej. Komunikacja z ekspertem odbywać się może za pomocą poczty elektronicznej w trybie off-line. Inne źródła informacji: dopuszcza się wykorzystanie źródeł informacji innego typu (np. inne systemy informacyjne, urządzenia kontrolno-pomiarowe). Zapewnienie efektywnego dostępu oraz możliwości operowania tego typu informacjami i wiedzą wymaga zastosowania odpowiednich rozwiązań dotyczących architektury systemu oraz jego organizacji. W danym przypadku zastosowano agentową architekturę systemu [3,4,7], w której poszczególni agenci przystosowani są do pełnienia różnych funkcji, w szczególności takich jak: wnioskowanie w oparciu o lokalne zasoby informacyjne, komunikacja z innymi agentami, komunikacja z ludźmi działającymi w systemie (użytkownik, eksperci), udostępnienie systemowi różnych źródeł wiedzy, wykonanych w różnych technologiach, tworzenie sieci powiązań informacyjnych w systemie przez identyfikowanie agentów do rozwiązania określonego problemu (ekspertyzy), zapewnienie spójności komponentów wiedzy, wykorzystywanej w procesie diagnostycznym, integracja informacji, synteza i propagacja wyników. Jednym z istotnych problemów charakterystycznych dla tej klasy systemów jest wykorzystanie rozproszonej i heterogenicznej wiedzy, pozyskiwanej w otwartym środowisku sieciowym. Uwzględniając specyfikę systemów agentowych, wprowadzono pojęcie komponentu wiedzy [6,12], rozumianego jako spójny fragment wiedzy dziedzinowej, który może być wykorzystany przy rozwiązaniu określonego zadania. Spójność (ewentualnie homogeniczność) wiedzy wynika ze stosowania w ramach danego komponentu wspólnej ontologii, czyli wspólnego zbioru pojęć i relacji między nimi[2]. Ogólna struktura komponentu wiedzy przedstawiona została na rys.1. 47

4 Komponenty służące do realizacji określonych zadań stanowią zazwyczaj fragment tej struktury. Rys. 1. Struktura komponentu wiedzy Fig. 1. Structure of knowledge component 4. PLATFORMA AGENTOWA Jednym z prototypowych rozwiązań, umożliwiających wykorzystanie informacji i wiedzy pochodzących z rozproszonych (sieciowo dostępnych) źródeł, jest zastosowanie platformy agentowej. Platforma ta umożliwia nie tylko dostęp do informacji, lecz również dokonuje ich integracji w ramach rozproszonych procedur wnioskowania. Integracja rozproszonej i heterogenicznej wiedzy w systemie agentowym opiera się na założeniu istnienia odpowiedniej infrastruktury protokołów komunikacyjnych oraz usług odpowiedzialnych za udostępnianie informacji o wiedzy 48

5 posiadanej przez poszczególnych agentów oraz struktury tej wiedzy (wykorzystywanych ontologiach). Z tego faktu wynika konieczność istnienia w systemie agenta lub agentów odpowiedzialnych za dostarczanie takich usług. Oczywiście w systemie otwartym współpraca agentów dostarczanych przez różnych producentów (interoperabilność) możliwa jest jedynie pod warunkiem zgodności wykorzystywanych rozwiązań technologicznych. W związku z tym różne organizacje i grupy badawcze podejmują próby standaryzacji w tym zakresie (KSE, OMG, FIPA) oraz realizacji środowisk (platform) wspomagających realizację współdziałających systemów agentowych (RETSINA, MOLE, ZEUS). Zrealizowana aplikacja oparta została na wykorzystaniu standardu FIPA. Schemat ideowy zrealizowanej platformy agentowej przedstawiono na rysunku 2,[8]. agent agent platforma Rys. 2. Platforma agentowa - schemat ideowy Fig. 2 Multi-agents platform W celu zilustrowania możliwości jakie stwarzają aplikacje wykorzystujące platformę agentową na rysunku 3 przedstawiono fragment dialogu dotyczącego diagnostyki określonej wady odlewu. Agenci uczestniczący w dialogu reprezentują pewne fragmenty wiedzy lub informacje dotyczące procesu technologicznego. Warto zwrócić uwagę, że dialog ten realizowany być może sieciowo - niezależnie od lokalizacji uczestniczących w nim agentów. Wynik końcowy dialogu, w postaci zaleceń naprawczych przedstawiony został na rysunku 4. Na podobnych zasadach prowadzony być może dialog dotyczący zasobów bibliograficznych lub norm(baz SINET, NORCAST), a także innych obszarów wiedzy udostępnianych przez system. 5. UWAGI KOŃCOWE W artykule przedstawiono opis systemu INFOCAST, stanowiącego pilotową realizację systemu informacyjno-diagnostycznego zorientowanego na potrzeby przemysłu odlewniczego. Nowatorski charakter przyjętego rozwiązania tego systemu 49

6 polega na tym, że stanowi on próbę zintegrowania informacji i wiedzy pochodzących z różnych źródeł (publikacje, normy, katalogi, wiedza ekspertów), a równocześnie pozwala na przebadanie najnowszych metod i technologii informatycznych, takich jak: ontologiczna metodologia, reprezentacja wiedzy, struktury komponentowe, technologie agentowe. Rys. 3.Fragment dialogu pomiędzy agentami Fig. 3. Parts of agents dialog Rys. 4. Wyniki ekspertyzy Fig. 4. Diagnosis results 50

7 Z poznawczego punktu widzenia, realizacja systemu INFOCAST dostarcza interesujących doświadczeń zarówno w aspekcie informatycznym, jak też technologicznym. Równocześnie bardzo interesująca wydaje się perspektywa jaką, obok możliwości wykorzystywania zawartych w systemie informacji w procesach badawczych, stwarza system INFOCAST w dydaktyce. Powszechny dostęp do sieci Internet, w tym również na terenie zakładów produkcyjnych, daje możliwość bezpośredniego korzystania z zasobów informacyjnych oferowanych przez INFOCAST prowadzenie konsultacji dotyczących współczesnych technologii i norm oraz wspomaganie diagnoz w przypadkach występowania wad produkowanych odlewów. Warto zwrócić uwagę na celowość współpracy ze strony inżynierów technologów podczas kreowania i uzupełniania wiedzy zawartej w systemie INFOCAST. Najbardziej naturalnym wariantem takiej współpracy może być dostarczanie informacji dotyczących charakterystycznych przypadków wad odlewów występujących w danym zakładzie. Informacja taka powinna zawierać metryczkę, określającą rodzaj wady oraz warunki powstania (ewentualnie zastosowane środki zapobiegawcze). Pozyskanie tego rodzaju informacji stanowiłoby cenne uzupełnienie wiedzy systemu INFOCAST, umożliwiając stworzenie komponentu BAZA PRZYPADKÓW, który w sposób znaczący ułatwiłby prowadzenie procedur diagnostycznych. Jako kolejne rozszerzenie zawartości informacyjnej systemu przewiduje się w najbliższej przyszłości uzupełnienia bazy wiedzy poprzez uwzględnienie wad w zakresie warstw powierzchniowych metali. Powyższe stwierdzenia podano z zamiarem przyśpieszania kształtowania nowej świadomości kadry technologicznej, świadomości dostosowanej do realiów i możliwości ery informatycznej, gdzie szybka wymiana informacji, dostępność wiedzy oraz kreatywność działań stanowią elementy decydujące o uzyskaniu sukcesu w sferze zawodowej i komercyjnej. Praca częściowo finansowana przez ME i Nauki, Projekt PBZ-KBN-114/T08/2004 LITERATURA [1] P. O'Brien, R. Nicol, FIPA Towards a standard for software agents, BT Technology Journal, 16(3):51 59, [2] G. Dobrowolski, S. Ciszewski, R. Marcjan, M. Kisiel-Dorohinicki, E. Nawarecki, Ontology of decentralised information systems in industrial applications, w: Proc. of the Int. Symposium on Methods of Artificial Intelligence. Politechnika Śląska, Gliwice, [3] G. Dobrowolski, M. Kisiel-Dorohinicki, E.Nawarecki, Agent technology in information systems with explicit knowledge, Proc. of International Conference on Systems Science, Politechnika Wrocławska, Wrocław,

8 [4] N. R. Jennings, K. Sycara, M. Wooldridge, A roadmap of agent research and development, Journal of Autonomous Agents and Multi-Agent Systems, 1(1):7 38, [5] S. Kluska-Nawarecka, G. Dobrowolski, R. Marcjan, E.Nawarecki. Od pasywnych do aktywnych źródeł danych i wiedzy. Zdecentralizowany system informacyjnodecyzyjny dla wspomagania technologii odlewniczych. Katedra Informatyki AGH, Instytut Odlewnictwa, Kraków, [6] R. Marcjan, M. Kisiel-Dorohinicki, B. Śnieżyński, G. Dobrowolski, E. Nawarecki, Knowledge components of a decentralized expert platform, w: Proc. of the Second IASTED Int. Conf. on Artificial Intelligence and Applications. IASTED/ACTA Press, [7] G. Weiss (red.), Multiagent Systems: A Modern Approach to Distributed Artificial Intelligence, MIT Press, [8] M. Kisiel-Dorohinicki, Platforma wymiany wiedzy w rozproszonym heterogenicznym środowisku sieciowym, Raport wewnętrzny nr 4/2003, Katedra Informatyki AGH, Kraków, [9] Kluska-Nawarecka S., Marcjan R.: Système expert pour la diagnostique des défauts d une fonderie. Proc. of IASTED Int. Conf. Applied Informatics, Annecy, France, [10] Kluska-Nawarecka S.: Metody komputerowe wspomagania diagnostyki wad odlewów. Kraków, Instytut Odlewnictwa, [111 Dobrowolski G., Marcjan R., Nawarecki E., Kluska-Nawarecka S., Dziaduś J., Wójcik T.: Development of INFOCAST: Information system for foundry industry. Task Quarterly 7, 2003, nr 2, s [12] Kluska-Nawarecka S., Dobrowolski G., Nawarecki E.: Aspekty metodologiczne budowy systemu informacyjnego dla potrzeb przemysłu metalowego. Mat. Konf. KomPlastTech 2005 Informatyka w technologii metali, Ustroń, 2005, s DISTRIBUTED INFORMATION SYSTEM FOR FOUNDRY INDUSTRY WITH APPLICATION OF MULTI-AGENT TECHNOLOGY SUMMARY The following paper presents the role and tasks of computer information system in modern industry with special emphasis on characteristics of foundry industry. The organisation principles of access to information and knowledge in distributed information systems are described on the basis of general description of INFOCAST system. The paper presents elements of solutions based on multi-agent technology together with and example of inference in the scope of casting defects diagnosis. Recenzował: Prof. Krzysztof Certniewicz 52