ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ AGENT Ο ΟΠΟΙΟΣ ΘΑ ΒΕΛΤΙΩΝΕΙ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ CAD

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ AGENT Ο ΟΠΟΙΟΣ ΘΑ ΒΕΛΤΙΩΝΕΙ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ CAD Διπλωματική Εργασία Παύλος Κατσώνης Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2006

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ AGENT Ο ΟΠΟΙΟΣ ΘΑ ΒΕΛΤΙΩΝΕΙ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ CAD Διπλωματική Εργασία Παύλος Κατσώνης Επιβλέπουσα: Αθηνά Βακάλη Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2006

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Στο σύγχρονο επιχειρηματικό περιβάλλον η βιομηχανία των κατασκευών διαδραματίζει σημαντικό ρόλο. Η σπουδαιότερη επίδρασή της εμφανίζεται στον οικονομικό τομέα. Η λειτουργία μιας υγιούς βιομηχανίας κατασκευών διέπεται από τη διακίνηση μεγάλων ποσών, βελτιώνοντας την οικονομία της αγοράς. Συνεπώς έχει θετικές οικονομικές επιπτώσεις όχι μόνο σε τοπικό επίπεδο, αλλά και σε εθνικό. Χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι το μεγαλύτερο μέρος των επιχορηγήσεων της Ευρωπαϊκής Ένωσης προορίζεται για αυτόν τον τομέα. Παράλληλα, δημιουργεί πολλές θέσεις εργασίας σε ποικιλία ειδικοτήτων, εμφανίζοντας έτσι και κοινωνικό αντίκτυπο. Η ανωτέρω βιομηχανία περιλαμβάνει ευρύ φάσμα δραστηριοτήτων μεταξύ των οποίων είναι ο σχεδιασμός και η κατασκευή προϊόντων, τα οποία αντιστοιχούν περίπου στο ένα τέταρτο της παγκόσμιας οικονομικής κίνησης. Ο συγκεκριμένος τομέας αφορά όλες τις ενέργειες που λαμβάνουν χώρα από τη σύλληψη ενός προϊόντος μέχρι και τη διάθεσή του στην αγορά. Αν και οι δύο διαδικασίες εμπλέκονται μεταξύ τους, με έναν πρόχειρο διαχωρισμό μπορεί να θεωρηθεί ότι ο σχεδιασμός προϊόντος αποτελείται από τη σύλληψη του προϊόντος, την ανάπτυξη αυτής και τον ακριβή καθορισμό του. Η κατασκευή προϊόντος είναι η εφαρμογή εργαλείων και μέσων επεξεργασίας προς το μετασχηματισμό πρώτων υλών σε τελικά προϊόντα [1]. Αναλυτικότερα περιλαμβάνει τη σχεδίαση των κατάλληλων εργαλείων και εξαρτημάτων, τον προγραμματισμό της κατασκευής, τον προγραμματισμό των εργαλειομηχανών, την οργάνωση παραγωγής, την κατεργασία, τη συναρμολόγηση, τη συντήρηση, τον έλεγχο ποιότητας, την επισκόπηση και την αποθήκευση και ανάκτηση του προϊόντος [2]. Καθώς ο παραπάνω τομέας είναι εξαιρετικά κερδοφόρος, οι εταιρίες που δραστηριοποιούνται σε αυτόν λειτουργούν σε ένα ιδιαίτερα ανταγωνιστικό περιβάλλον. Συνεπώς η ταχεία ανάπτυξη και η αποδοτική κατασκευή αποτελούν απαραίτητα στοιχεία για τη βιωσιμότητά τους στη συγκεκριμένη αγορά. Προκειμένου να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις αυτές, χρειάζονται τη συνεισφορά της σύγχρονης τεχνολογίας όπου και στο μεγαλύτερο βαθμό που αυτή μπορεί να συμβάλλει. Η πληροφορική κατέχει σημαντικό τμήμα της χρησιμοποιούμενης τεχνολογίας στις προαναφερθείσες δραστηριότητες. Αποτελεί εργαλείο υποβοήθησης των περισσότερων σταδίων, το οποίο έχει καταστεί αναντικατάστατο, καθώς επιταχύνει και αυτοματοποιεί πολλές περίπλοκες διαδικασίες. Ωστόσο, πρώτον, ορισμένες λειτουργίες δεν υποστηρίζονται επαρκώς και δεύτερον, η εξέλιξη της τεχνολογίας έχει κάνει διαθέσιμες νέες δυνατότητες οι οποίες δεν έχουν αξιοποιηθεί πλήρως. Σκοπός της παρούσας έρευνας είναι να εξετάσει την εφαρμογή των νέων δυνατοτήτων που προσφέρει η σύγχρονη τεχνολογία, για τη βελτίωση της υποστήριξης των προαναφερθέντων λειτουργιών. Συγκεκριμένα ερευνάται η χρήση ευφυών πρακτόρων στο στάδιο σχεδίασης και ανάπτυξης των προϊόντων, με σκοπό την εισαγωγή ευφυΐας στο σχετικό λογισμικό. Παράλληλα, επιχειρείται η δημιουργία ενός «ολιστικού» περιβάλλοντος υποστήριξης της σχεδίασης και της παραγωγής μέσω της σχεδίασης ενός πλαισίου (framework) το οποίο διευκολύνει την επικοινωνία μεταξύ των επιμέρους σταδίων. i

4 Τελειώνοντας θα ήταν παράλειψη να μην ευχαριστήσω θερμά, για την ακούραστη και συνεχή βοήθεια που προσέφεραν στην εκπόνηση της διπλωματικής εργασίας, την καθηγήτρια πληροφορικής κα. Αθηνά Βακάλη και τον καθηγητή μηχανολόγο μηχανικό κ. Γεώργιο Ανδρεάδη. Παύλος Κατσώνης, Θεσσαλονίκη, 2006 ii

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Πρόλογος i Περιεχόμενα iii Ευρετήριο Εικόνων v Ευρετήριο Σχημάτων v 1. Εισαγωγή Γενικά Αναφορά στην ερευνηθείσα λύση Συναφείς εργασίες 2 2. Σχεδίαση και Κατασκευή Προϊόντος Computer Aided Engineering Σχεδίαση Σύλληψη προϊόντος Πρώιμη σχεδίαση Αναπαράσταση λύσης Κατασκευή Σχεδίαση εργαλείων (Tool & Fixture Design) Προγραμματισμός παραγωγής (Process Planning) Υλοποίηση Έλεγχος ποιότητας (Quality Control) Αποθήκευση και ανάκτηση (Storage & Retrieval) Λογισμικό Σχεδίασης Κατασκευής Συμπεράσματα 14 Framework Περιγραφή του Framework Εισαγωγή Αναλυτική περιγραφή του συστήματος Πράκτορες λογισμικού Λειτουργικότητα του συστήματος Συμμετοχική Σχεδίαση Αρχική σχεδίαση Αναλυτική αναπαράσταση Αξιολόγηση της εφικτότητας κατασκευής Απαιτήσεις του Framework Περιβάλλον λειτουργίας Υλικό Λογισμικό Πόροι Υπολογιστική ισχύς Εύρος ζώνης δικτύου Αρχιτεκτονική του Framework Γενικές αρχές Συντονισμός πρακτόρων Διεκπεραίωση επικοινωνιών Αναπαράσταση δεδομένων Ασφάλεια συστήματος Παράδειγμα Λειτουργίας 35 Υλοποιηθείσα Λύση Περιγραφή του Υλοποιηθέντος Τμήματος 38 iii

6 7.1. Εισαγωγή Συνοπτική περιγραφή λειτουργικότητας Διαστάσεις Κλίμακα σχεδίου Ομάδα γραμμών Περιβάλλον λειτουργίας Χρησιμοποιηθέντα εργαλεία ObjectARX NET Framework Microsoft Visual Studio Αρχιτεκτονική Υλοποιηθεισας Λύσης Εισαγωγή CADAgent Πράκτορας διαχείρισης ομάδας γραμμών (LineGroupAgent) Πράκτορας διαχείρισης κλίμακας (ScaleAgent) AutoCADAgent Πράκτορας διαχείρισης ομάδας γραμμών (AutoCADLineGroupAgent) Πράκτορας διαχείρισης κλίμακας (AutoCADScaleAgent) Πράκτορας διαχείρισης διαστάσεων (AutoCADDimensionAgent) Σημείο εισαγωγής (EntryPoint) Παράθυρο προτροπής χρήστη (MessageForm) Διασύνδεση κλάσεων Αναλυτική Περιγραφή Κλάσεων CADAgent LineGroupAgent ScaleAgent AutoCADAgent AutoCADLineGroupAgent AutoCADScaleAgent AutoCADDimensionAgent EntryPoint MessageForm Λειτουργία Υλοποιηθείσας Λύσης Εκκίνηση συστήματος Πράκτορας ομάδας γραμμών Ενεργοποίηση του πράκτορα Χρήση Ενέργειες που εκτελεί ο πράκτορας Παράδειγμα χρήσης Πράκτορας κλίμακας Ενεργοποίηση του πράκτορα Χρήση Ενέργειες που εκτελεί ο πράκτορας Παράδειγμα χρήσης Πράκτορας διαστάσεων Ενεργοποίηση του πράκτορα Χρήση Ενέργειες που εκτελεί ο πράκτορας Συμπεράσματα Σχετικά με το Framework Σχετικά με την υλοποιηθείσα λύση 72 Βιβλιογραφία 74 Παράρτημα Κώδικας CADAgent LineGroupAgent ScaleAgent 78 iv

7 12.2. AutoCADAgent AutoCADDimensionAgent AutoCADLineGroupAgent AutoCADScaleAgent EntryPoint MessageForm 112 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1: Εργαλείο γλύφανσης. 9 Εικόνα 2: Κεφαλή για τη διαμόρφωση εσωτερικών δοντιών σε γρανάζι. 9 Εικόνα 3: Ακόνι. 9 Εικόνα 4: Τόρνος 9 Εικόνα 5: Φρέζα 10 Εικόνα 6: Λειαντικό εργαλείο. 10 Εικόνα 7: Παράδειγμα τεμαχίου με τρεις οπές. 35 Εικόνα 8: Αφηρημένη κλάση πράκτορα ομάδας γραμμών. 43 Εικόνα 9: Αφηρημένη κλάση πράκτορα κλίμακας. 44 Εικόνα 10: Πράκτορας διαχείρισης διαστάσεων για το AutoCAD. 46 Εικόνα 11: Σημείο εισαγωγής στο AutoCAD. 47 Εικόνα 12: Διασύνδεση κλάσεων πρακτόρων. 48 Εικόνα 13: Διεπαφή χρήστη LineGroupAgent. 49 Εικόνα 14: Διεπαφή χρήστη ScaleAgent. 50 Εικόνα 15: Η κλάση AutoCADLineGroupAgent. 52 Εικόνα 16: Η κλάση AutoCADScaleAgent. 53 Εικόνα 17: Διεπαφή χρήστη πράκτορα διαστάσεων επιλογή είδους διαστάσεων. 55 Εικόνα 18: Η κλάση AutoCADDimensionAgent. 56 Εικόνα 19: Η κλάση EntryPoint. 58 Εικόνα 20: Σετ παλετών. 59 Εικόνα 21: Η κλάση MessageForm. 60 Εικόνα 22: Γραφική διεπαφή της κλάσης MessageForm. 60 Εικόνα 23: Εικονίδιο στη γραμμή κατάστασης του AutoCAD. 61 Εικόνα 24: Παράδειγμα χρήσης πράκτορα ομάδας γραμμών. 63 Εικόνα 25: Παλέτα εργαλείων κλίμακας. 64 Εικόνα 26: Παράθυρο προτροπής χρήστη, για ενημέρωση του ύψος των στυλ κειμένου. 65 Εικόνα 27: Παράθυρο προτροπής χρήστη, για ενημέρωση του ύψος των κειμένων. 65 Εικόνα 28: Παράδειγμα χρήσης πράκτορα κλίμακας. 66 Εικόνα 29: Γραφική διεπαφή πράκτορα διαστάσεων. 67 Εικόνα 30: Μενού πρόσθετων εντολών διαστάσεων. 68 Εικόνα 31: Διάσταση τετραγώνου. 68 Εικόνα 32: Διάσταση ακτίνας σφαίρας. 69 Εικόνα 33: Διάσταση διαμέτρου σφαίρας. 69 Εικόνα 34: Διάσταση ανοίγματος κλειδιού. 70 Εικόνα 35: Γραμμή υπόδειξης. 70 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 1: Στάδια σχεδίασης και κατασκευής προϊόντος [15]. 5 Σχήμα 2: Παράδειγμα πρακτόρων ως πρόσθετα σε άλλα πακέτα λογισμικού. 18 Σχήμα 3: Παράδειγμα αποκεντρωμένου συστήματος. 20 Σχήμα 4: Γενική περιγραφή των σταδίων σχεδίασης. 21 Σχήμα 5: Συμμετοχική σχεδίαση. 22 v

8 Σχήμα 6: Αναζήτηση βάσει χαρακτηριστικών. 24 Σχήμα 7: Συνθετική σχεδίαση. 25 Σχήμα 8: Αξιολόγηση της εφικτότητας κατασκευής. 26 Σχήμα 9: Γενική αρχιτεκτονική. 30 Σχήμα 10: Ενοποίηση γειτονιών. 31 Σχήμα 11: Συντονισμός πρακτόρων. 32 Σχήμα 12: Διαχειριστής επικοινωνιών. 32 Σχήμα 13: Μεταλλασσόμενα αντικείμενα. 34 Σχήμα 14: Παράδειγμα διακίνησης δεδομένων. 36 Σχήμα 15: Κανονική διάσταση. 38 Σχήμα 16: Βοηθητική διάσταση. 39 Σχήμα 17: Θεωρητική διάσταση. 39 Σχήμα 18: Διάσταση ακατέργαστης μορφής. 39 vi

9 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Γενικά Η σχεδίαση και κατασκευή προϊόντων είναι ένας τομέας στον οποίο η τεχνολογία διαδραματίζει καίριο ρόλο. Συγκεκριμένα η εισαγωγή της χρήσης των ηλεκτρονικών υπολογιστών μετέβαλε τελείως τον τρόπο εργασίας των μηχανικών. Σήμερα είναι αδιανόητη η σχεδίαση ή κατασκευή προϊόντος χωρίς την υποστήριξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Οι ανωτέρω διαδικασίες αποτελούνται από διάφορες ανόμοιες και ετερογενείς εργασίες, πολλές από τις οποίες είναι πολυσχιδείς. Επιπροσθέτως, οι εργασίες αυτές πραγματοποιούνται από διάφορους συνεργαζόμενους, συχνά εργαζόμενοι σε διαφορετικές τοποθεσίες. Αυτοί έχουν υψηλές ανάγκες επικοινωνίας και διακίνησης πληροφοριών, κυρίως κατά το στάδιο της ανάπτυξης, στο οποίο λαμβάνονται και οι περισσότερες αποφάσεις. Συνεπώς η όλη διεργασία χαρακτηρίζεται από αυξημένη πολυπλοκότητα, αυξανόμενη ανάλογα με το μέγεθος του έργου. Πρόκειται για ένα τοπίο το οποίο συνεχώς αλλάζει, καθώς μεταβάλλονται οι ανάγκες των μηχανικών, αλλά και οι δυνατότητες που παρέχει η σχετική τεχνολογία. Στην παρούσα διπλωματική ερευνάται ένα σύστημα για τη βελτίωση των υπηρεσιών που παρέχει το λογισμικό στην διαδικασία αυτή, κάνοντας χρήση των νέων δυνατοτήτων της σύγχρονης τεχνολογίας των υπολογιστών και της πληροφορικής Αναφορά στην ερευνηθείσα λύση Ο κύριος στόχος της λύσης που προτείνεται εδώ, είναι η βελτίωση της υποστήριξης του σταδίου της σχεδίασης. Για το σκοπό αυτό, αναπτύσσεται ένα σύστημα ευφυών πρακτόρων. Το σύστημα αυτό λειτουργεί κυρίως συμβουλευτικά, ώστε να μην περιορίζει τις επιλογές των σχεδιαστών. Λειτουργώντας αυτόνομα, οι πράκτορες παρακολουθούν την εξέλιξη της σχεδίασης και προσφέρουν συμβουλές και πληροφορίες όπου κρίνουν ότι χρειάζεται. Για την επίτευξη του στόχου αυτού, απαραίτητη είναι η βελτίωση της διακίνησης πληροφοριών μεταξύ των διαφόρων κόμβων, όπου κάθε κόμβος αντιστοιχεί σε έναν συνεργάτη. Λαμβάνεται ιδιαίτερη φροντίδα ώστε το προκύπτον σύστημα να είναι επεκτάσιμο και στο λειτουργικό επίπεδο και στο επίπεδο ανάπτυξης του λογισμικού. Η επεκτασιμότητα του λειτουργικού επιπέδου αναφέρεται στην ελευθερία επιλογής της τοπολογίας του συστήματος, αλλά και του τρόπου συνεργασίας αυτού με άλλα υπάρχοντα πακέτα λογισμικού. Αντίστοιχα, η επεκτασιμότητα του επιπέδου ανάπτυξης λογισμικού αναφέρεται στην ευκολία προσθαφαίρεσης ή και τροποποίησης τμημάτων του ίδιου του συστήματος. Στο δεύτερο τμήμα της εργασίας αυτής, περιγράφεται το τμήμα του συστήματος που υλοποιήθηκε. Αυτό είναι ένα υποσύνολο του παραπάνω συστήματος και αντιστοιχεί σε ένα πακέτο πρακτόρων που εκτελούνται μαζί με το πρόγραμμα σχεδίασης CAD. Στόχος τους είναι να συμβουλεύουν τον σχεδιαστή ή να του προσφέρουν σχεδιαστικά βοηθήματα σχετικά με τη μηχανολογική σχεδίαση, όποτε κρίνουν ότι κάτι τέτοιο είναι χρήσιμο, βασιζόμενοι στις λειτουργίες που εκτελούνται κάθε στιγμή από τον χρήστη. 1

10 Η αρχιτεκτονική που χρησιμοποιείται είναι αρθρωτή, επιτρέποντας την εύκολη προσθήκη και του υπόλοιπου μέρους του παραπάνω συστήματος. Αναπτύχθηκε μέσω του.net Framework, πρώτον διότι αυτό προσφέρει εκτεταμένες δυνατότητες διασύνδεσης ανεξάρτητων τμημάτων λογισμικού και δεύτερον γιατί επιτρέπει την ανάπτυξη λογισμικού σε πλήθος γλωσσών προγραμματισμού Συναφείς εργασίες An Intelligent Assistant for Computer-Aided Design [3] των Olivier S., Lespérance Y. και Stuerzlinger W. στην οποία περιγράφεται ένα σύστημα σχεδίασης αποτελούμενο από τρία μέρη: την εφαρμογή σχεδίασης (IConS), έναν ευφυή πράκτορα (ανεπτυγμένο σε ConGolog) και τη γραφική διεπαφή του. Ο πράκτορας συμβάλει στην ταχεία τοποθέτηση και μετακίνηση των αντικειμένων εντός του χώρου υπό σχεδίαση. An agent-based approach for coordinating product design workflows [4] του Madhusudan T. στην οποία αναφέρεται ένα σύστημα για τη διευκόλυνση της συνεργατικής σχεδίασης. Χρησιμοποιούνται πράκτορες λογισμικού με κεντρικό έλεγχο αποφάσεων, για να βελτιώσουν την ανάκτηση γνώσης, να κάνουν δυνατή την επαναχρησιμοποίηση γνώσης σε διαφορετικά εννοιολογικά αντικείμενα και να υποβοηθήσουν την κατανεμημένη διαχείριση έργων. A framework for web-based product data management using J2EE [5] των Huang M., Lin Y. και Hu Xu. όπου περιγράφεται ένα σύστημα για τη διαχείριση της ανάπτυξης προϊόντων μέσω του παγκόσμιου ιστού (World Wide Web), ώστε να είναι δυνατή η χρήση του από οποιαδήποτε τοποθεσία. Είναι βασισμένο εξολοκλήρου στις τεχνολογίες Java και J2EE προκειμένου να εξασφαλιστεί η φορητότητά του σε ποικιλία λειτουργικών συστημάτων. An adaptive and upgradeable agent-based system for coordinated product development and manufacture [6] των Jia H., Ong S., Fuh J., Zhang Y. και Nee A. Στην εργασία αυτή αναλύεται ένα πολυπρακτορικό σύστημα το οποίο περιβάλει όλες τις διεργασίες για τη σχεδίαση και την κατασκευή προϊόντος, με σκοπό την οργάνωσή τους και την απρόσκοπτη ροή πληροφοριών μεταξύ αυτών. Αποτελείται από έναν πράκτορα κεντρικού ελέγχου και ένα σύνολο άλλων πρακτόρων, με αρθρωτή αρχιτεκτονική, υπεύθυνων για τις εκάστοτε εργασίες. Enhancing Workflow Management in the Manufacturing Information System of a Small-Medium Enterprise: An Agent-Based Approach [7] των Montaldo E., Sacile R. και Boccalatte A. η οποία αναφέρεται σε μια αρχιτεκτονική, βασισμένη σε πράκτορες, εφαρμοσμένη σε ένα υπάρχον σύστημα οργάνωσης παραγωγής. Βασικός στόχος της μελετηθείσας λύσης είναι η δυνατότητα διαχείρισης νέων λειτουργιών (όπως το ηλεκτρονικό εμπόριο) από το σύστημα οργάνωσης παραγωγής. An integrated Concurrent Engineering Approach to the Design and Manufacture of Complex Components [8] των Jiang Z., Harrison D. και Cheng K. όπου παρουσιάζεται ένα σύστημα για την ενσωμάτωση της συνεργατικής ανάπτυξης προϊόντος στις διαδικασίες σχεδίασης και κατασκευής προϊόντων. Χρησιμοποιούνται εργαλεία όπως το Pro/ENGINEER και το Pro/MECHANICA. 2

11 Synchronised Web Applications for Product Development in the 21 st Century [9] των Huang G., Lee S. και Mak K. Στη συγκεκριμένη εργασία αναλύεται ένα σύστημα βασισμένο στον παγκόσμιο ιστό (World Wide Web) σκοπός του οποίου είναι η οργάνωση και διευκόλυνση της συνεργασίας διάσπαρτων ομάδων οι οποίες συνεργάζονται για την ανάπτυξη ενός προϊόντος. Αποτελείται από έναν κεντρικό εξυπηρετητή και προγράμματα πελάτες τα οποία εκτελούνται εντός κάποιας εφαρμογής φυλλομετρητή, ώστε να μην είναι απαραίτητη η εγκατάσταση και διαχείριση κάθε πελάτη ξεχωριστά. A component agent based open CAD system for collaborative design [10] των Rosenman M. και Wang F. όπου περιγράφεται ένα σύστημα ανοιχτής αρχιτεκτονικής για τη συνεργατική σχεδίαση προϊόντων και κατασκευών. Βασικό στοιχείο της προσέγγισης αυτής είναι η χρήση στοιχείων (όπου κάθε στοιχείο αντιστοιχεί σε κάποιο τεμάχιο, εξάρτημα ή στοιχείο της κατασκευής) τα οποία δομούν την τελική λύση, κατά τρόπο αντίστοιχο με τον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό. Τα στοιχεία αυτά μπορούν να συνδυάζονται για την παραγωγή σύνθετων στοιχείων ή να επαναχρησιμοποιούνται σε άλλα προβλήματα ως έτοιμες υπο-λύσεις. An integrated model to support distributed collaborative design of buildings [11] των Kalay Y. E., Khemlani L. και Choi J. W. Στη μελέτη αυτή αναπτύσσεται ένα περιβάλλον σχεδίασης το οποίο διευκολύνει τη συνεργασία απομακρυσμένων συμμετεχόντων στη σχεδίαση κτιριακών κατασκευών. Κεντρικό στοιχείο του συστήματος αυτού είναι μια αντικειμενοστραφής βάση δεδομένων, η οποία υποβοηθάει την από κοινού λήψη αποφάσεων, χρησιμοποιώντας εννοιολογικές συσχετίσεις και μια σχετική βάση γνώσης. A database architecture for design collaboration [12] των Jeng T. και Eastman C. η οποία αναφέρεται σε μια αρχιτεκτονική βάσης δεδομένων για τη συνεργατική σχεδίαση κτιριακών κατασκευών. Framework for development of CAD / CAC systems [13] των Kunigahalli R. και Russell J. στην οποία περιγράφεται ένα πλαίσιο ενοποίησης όλων των διαδικασιών που σχετίζονται με τη σχεδίαση και κατασκευή έργων πολιτικού μηχανικού, κατ αναλογία με την παρούσα εργασία. Το σύστημα αυτό πλαισιώνει λειτουργίες όπως η πρώιμη σχεδίαση, η δομική ανάλυση κατασκευής, η ανάλυση θεμελίων, η σχεδίαση δομικών στοιχείων, η οργάνωση παραγωγής έργων κ.α. A distributed cooperative model for architectural design [14] των Pohl J. και Myers L. Η εργασία αυτή αναφέρεται σε ένα ηλεκτρονικό περιβάλλον σχεδίασης, στο οποίο διάφοροι πράκτορες λογισμικού αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με τους σχεδιαστές, προκειμένου να επιλυθούν σχεδιαστικά προβλήματα. Στόχος της είναι η επέκταση της υποστήριξης για συνεργασία απομακρυσμένων σχεδιαστών και για επίλυση σύνθετων προβλημάτων μέσω αυτής. 3

12 2. ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΡΟΪΟΝΤΟΣ 2.1. Computer Aided Engineering Ο όρος «Computer Aided Engineering» (C.A.E.) αναφέρεται στην εφαρμοσμένη μηχανική με χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών. Περιλαμβάνει όλες τις εργασίες στη διαδικασία παραγωγής των μηχανικών οι οποίες μπορούν να υποβοηθηθούν από τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Εδώ ο όρος «ηλεκτρονικός υπολογιστής» αφορά είτε στην κλασσική μορφή του προσωπικού υπολογιστή ή σταθμού εργασίας, είτε σε αυτοματοποιημένα ρομποτικά συστήματα εργαλειομηχανών και άλλων εξαρτημάτων. Συγκεκριμένα στον τομέα της σχεδίασης και κατασκευής προϊόντων καλύπτει όλες τις εργασίες από την αναλυτική σχεδίαση έως και την αποθήκευση και ανάκτηση του τελικού προϊόντος. Ανάλογα με το στάδιο της παραγωγής, η χρήση της τεχνολογίας έχει ενσωματωθεί σε μικρότερο ή μεγαλύτερο βαθμό. Τα πρώτα στάδια παρουσιάζουν μικρότερο βαθμό ενσωμάτωσης, ενώ τα τελικά είναι σχεδόν πλήρως αυτοματοποιημένα, απαιτώντας ελάχιστη απασχόληση ανθρώπινου δυναμικού. Το σχετικό λογισμικό εξελίχθηκε παράλληλα με την τεχνολογία των υπολογιστών (λογισμικού και υλικού). Μάλιστα, λόγω των υψηλών απαιτήσεων του συγκεκριμένου τομέα σε υπολογιστική ισχύ και των υψηλών κερδών που αυτός αποφέρει, ήταν από μόνος του σημαντικό κίνητρο για την προώθηση της τεχνολογίας, τουλάχιστον μέχρι τη δεκαετία του 1990 οπότε και επεκτάθηκε η χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών σε πολλούς άλλους τομείς. Προκειμένου να προσδιοριστούν τα σημεία που επιδέχονται ανάπτυξη στην εφαρμοσμένη μηχανική με χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών στα πλαίσια της σχεδίασης και κατασκευής προϊόντος, κρίνεται απαραίτητη η ανάλυση της παραπάνω διαδικασίας. Στις δύο ακόλουθες παραγράφους γίνεται μια προσπάθεια αναλυτικού προσδιορισμού των εργασιών που λαμβάνουν χώρα στην σχεδίαση και την κατασκευή προϊόντος αντίστοιχα Σχεδίαση Το στάδιο της σχεδίασης προϊόντος επηρεάζει σημαντικά όλες τις κατοπινές διαδικασίες, αφού στην ουσία καθορίζει τους στόχους τους. Περίπου το 70% του κόστους ενός προϊόντος καθορίζεται κατά τη διάρκεια της σχεδίασης. Αφορά μόνο το αφηρημένο τμήμα της διαδικασίας παραγωγής ενός προϊόντος και καταλήγει στα αναλυτικά γραμμικά σχέδια ή στο τρισδιάστατο μοντέλο του. Περιλαμβάνει τη σύλληψη του προϊόντος, την πρώιμη σχεδίαση και την αναπαράστασή του (Σχήμα 1). 4

13 Αρχικό πρόβλημα Σύλληψη Οργάνωση Διαδικασίας Κατασκευής Τεχνικές προδιαγραφές Διαδικασίας Κατασκευής Σχεδίαση Πρώιμη σχεδίαση Αφηρημένη λύση Κατασκευή Προϊόν Κατασκευή Αναπαράσταση λύσης Έλεγχος ποιότητας Ακριβής γεωμετρία Σχήμα 1: Στάδια σχεδίασης και κατασκευής προϊόντος [15] Σύλληψη προϊόντος Η σύλληψη του προϊόντος είναι το πρώτο και πιο αφηρημένο βήμα για την κατασκευή ενός προϊόντος. Γενικά, δεν υπάρχει ξεκάθαρος ορισμός της διαδικασίας αυτής. Σύμφωνα με τον Rabins είναι η γνωστική και λειτουργική διαδικασία κατά την οποία προσδιορίζονται και καθορίζονται οι ανάγκες, δημιουργείται μια ικανοποιητική ποικιλία εννοιών ή ιδεών για την ικανοποίηση των αναγκών, και ολοκληρώνεται η αρχική διαλογή [16]. Ως συνάρτηση, μπορεί να οριστεί ως η μετάβαση από τις συνθήκες του προβλήματος προς επίλυση προς τις τεχνικές προδιαγραφές του προϊόντος. Είναι η δημιουργία λειτουργιών για την ικανοποίηση των απαιτήσεων των πελατών και η δημιουργία προτύπων και συμπεριφορών για την πραγματοποίηση αυτών των λειτουργιών [17]. Πρέπει να σημειωθεί ότι η ολοκλήρωση της διαδικασίας αυτής δε συνεπάγεται τον πλήρη καθορισμό του τελικού προϊόντος, αλλά των προδιαγραφών που αυτό πρέπει να πληροί. Ο τρόπος με τον οποίο θα τις πληροί καθορίζεται στο επόμενο στάδιο. Τα δεδομένα που υπάρχουν συνήθως είναι ασαφή, ατελή, αβέβαια ή ανακριβή. Ο σχεδιαστής καλείται να εκτελέσει διπλή λειτουργία για την ολοκλήρωση του σταδίου αυτού. Πρώτον, εκτελεί σύνθεση προς παραγωγή ιδεών για πιθανές λύσεις. Δεύτερον, πραγματοποιεί αναζήτηση στο χώρο των λύσεων για την επιλογή των βέλτιστων εξ αυτών. Οι δύο λειτουργίες δεν μπορούν να διαχωριστούν διαδικαστικά, καθώς υπερκαλύπτονται μεταξύ τους. Πάντως πρόκειται για διαδικασία που, σε νοητικό επίπεδο, δεν έχει γίνει πλήρως κατανοητή. 5

14 Οι σχεδιαστές έχουν την ελευθερία να παράγουν και να εξερευνούν ιδέες χωρίς να περιορίζονται από παραμέτρους που υπεισέρχονται σε κατοπινά στάδια της παραγωγής. Όσο περισσότερες ιδέες παράγονται στο στάδιο αυτό, τόσες περισσότερες επιλογές δίνονται και, κατά συνέπεια, υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα να προκύψει ένα λειτουργικό, αποδοτικό και οικονομικό προϊόν. Καίριο ρόλο στη σύλληψη του προϊόντος παίζει η δημιουργικότητα του σχεδιαστή, καθώς συνδέεται άμεσα με τις γνωστικές λειτουργίες που παράγουν λύσεις καινοτόμες ή ασυνήθιστες. Τα σχέδια δεν αποδίδουν πλήρως τις γνώσεις και τη λογική που εξετάστηκαν κατά τη λήψη αποφάσεων στο στάδιο αυτό. Οι αποφάσεις που έχουν ληφθεί για τη σχεδίαση του προϊόντος χάνονται εν μέρει στις γεωμετρικές αναπαραστάσεις [18]. Γενικά είναι το σημαντικότερο τμήμα όλης της διαδικασίας σχεδίασης και κατασκευής, καθώς προσδιορίζει σε ποσοστό περίπου 60% το κόστος του προϊόντος. Αν το στάδιο αυτό δεν καταλήξει σε αποδοτικές και οικονομικές τεχνικές προδιαγραφές, τότε κανένα επόμενο στάδιο δεν είναι ικανό να βελτιώσει το τελικό προϊόν Πρώιμη σχεδίαση Η πρώιμη σχεδίαση αναλαμβάνει εκεί που ολοκληρώνεται η σύλληψη του προϊόντος. Στο στάδιο αυτό, ο σχεδιαστής, βασιζόμενος στις τεχνικές προδιαγραφές, δημιουργεί μια αφηρημένη λύση (Σχήμα 1). Η αφηρημένη λύση συνήθως αποτελείται από αντικείμενα που διέπονται από συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και έχουν συγκεκριμένη λειτουργικότητα, τέτοια ώστε το σύστημα αυτών να ικανοποιεί τις παραπάνω τεχνικές προδιαγραφές. Στο στάδιο αυτό αποφασίζεται η οριστική λύση. Η διαδικασία αυτή έχει χαρακτηριστικά παρόμοια με το στάδιο της σύλληψης του προϊόντος. Αν και τα δεδομένα στα οποία βασίζεται είναι επακριβώς προσδιορισμένα (τεχνικές προδιαγραφές), η μέθοδος με την οποία το προϊόν θα τα ικανοποιήσει δεν είναι μοναδική. Συνεπώς το εξαγόμενο είναι αρχικά ακαθόριστο. Ο σχεδιαστής καλείται και εδώ να παράγει ιδέες λύσεων και να επιλέξει τη βέλτιστη. Σύμφωνα με διάφορους αναλυτές ([19], [20] και [21]), η διαδικασία αυτή δε βασίζεται στην ανάλυση του προβλήματος, αλλά στη σύνθεση πιθανών λύσεων. Η δημιουργικότητα, η σύνθεση και αναζήτηση στο χώρο των λύσεων διατηρούν τον καίριο ρόλο τους. Ωστόσο, λόγω της τυποποίησης που εισάγουν οι τεχνικές προδιαγραφές, περιορίζεται το εύρος του πεδίου αναζήτησης. Η ειδοποιός εννοιολογική διαφορά των δύο σταδίων είναι ότι ενώ κατά τη σύλληψη του προϊόντος καθορίζεται η εξωστρεφής λειτουργία του προϊόντος, στην πρώιμη σχεδίαση καθορίζεται η εσωτερική του λειτουργία ή το πώς θα παρουσιάζει την παραπάνω εξωστρεφή λειτουργία. Το αποτέλεσμα της πρώιμης σχεδίασης είναι συνήθως σε μορφή σκαριφημάτων ή σκίτσων ή στην αντίστοιχή τους ψηφιακή μορφή. Πρέπει να σημειωθεί ότι το πέρας της πρώιμης σχεδίασης δεν καθορίζεται επακριβώς, καθώς αλληλεπιδρά με το επόμενο στάδιο. Στην ουσία πραγματοποιείται μια κυκλική διαδικασία μεταξύ αυτού και του επόμενου σταδίου, όπως αναφέρεται στην ακόλουθη παράγραφο. 6

15 Αναπαράσταση λύσης Τελικό στάδιο της σχεδίασης προϊόντος αποτελεί η λεπτομερής γεωμετρική αναπαράσταση της λύσης. Η αφηρημένη λύση αποτυπώνεται με ακρίβεια μέσω γραμμικών σχεδίων ή τρισδιάστατων μοντέλων, κατά κανόνα με τη χρήση προγραμμάτων CAD (Computer Aided Design). Επειδή η αφηρημένη λύση είναι δύσκολο να αποδοθεί με σαφήνεια και να μεταδοθεί σε άλλους μηχανικούς από αυτούς που τη δημιούργησαν, συνήθως το στάδιο αυτό τελείται από τους ίδιους. Η αναλυτική απόδοση της λύσης συχνά εμφανίζει χαρακτηριστικά της που δεν ήταν εμφανή προηγουμένως, π.χ. το αν χωράνε σε συγκεκριμένο χώρο κάποια εξαρτήματα. Σε περιπτώσεις λοιπόν που εμφανίζεται κάποια δυσκολία στην υλοποίηση της επιλεχθείσας λύσης ή που απλώς προκύπτει μια αποδοτικότερη λύση, ο σχεδιαστής αναγκάζεται να επιστρέψει στο προηγούμενο στάδιο προκειμένου να διορθώσει την αφηρημένη λύση. Οι δύο λειτουργίες λοιπόν επικαλύπτονται, καθώς οι μηχανικοί που είναι υπεύθυνοι για αυτές εκτελούν μια κυκλική διαδικασία μέχρι να καταλήξουν σε μια λύση που είναι υλοποιήσιμη. Στην περίπτωση που πρόκειται για διαφορετικά άτομα, προφανώς, οι απαιτήσεις επικοινωνίας μεταξύ τους είναι πολύ υψηλές. Με την ολοκλήρωση αυτού του σταδίου, το τελικό προϊόν έχει καθοριστεί με ακρίβεια και σαφήνεια και απομένει μόνο η κατασκευή του Κατασκευή Η βιομηχανία κατασκευής προϊόντων αντιπροσωπεύει περίπου το ένα τέταρτο της παγκόσμιας οικονομίας. Είναι η εφαρμογή εργαλείων και μέσων επεξεργασίας για τη μετατροπή πρώτων υλών στο τελικό προϊόν προς πώληση, βάσει των οδηγιών που προέκυψαν από τη σχεδίασή του. Το στάδιο της κατασκευής περιλαμβάνει ενέργειες όπως η σχεδίαση εργαλείων, η δημιουργία οδηγιών για τις εργαλειομηχανές κ.α. Χρησιμοποιούνται εργαλεία ανάλυσης προσομοίωσης εργασιών όπως η έκχυση, το καλούπωμα και το πρεσάρισμα, προγραμματίζεται η παραγωγή του προϊόντος, παράγεται και τέλος ελέγχεται. Στις ακόλουθες παραγράφους περιγράφονται συνοπτικά οι κυριότερες από τις διαδικασίες του σταδίου της κατασκευής. Η σειρά με την οποία αναφέρονται αντιστοιχεί στη σειρά με την οποία πραγματοποιούνται συνήθως Σχεδίαση εργαλείων (Tool & Fixture Design) Σχεδίαση εργαλείων είναι η διαδικασία επιλογής των εργαλείων και καθορισμού του τρόπου συνεργασίας τους, για την κατασκευή ενός προϊόντος. Οι σχεδιαστές εργαλείων, βασιζόμενοι σε τρισδιάστατα μοντέλα εξαρτημάτων ή σχέδια συναρμολόγησης, συνδέουν άμεσα μοντέλα εργαλείων με τη γεωμετρία του υπό κατασκευή εξαρτήματος. 7

16 Προγραμματισμός παραγωγής (Process Planning) Ο προγραμματισμός της παραγωγής καλύπτει τις δραστηριότητες και τις λειτουργίες για την προετοιμασία ενός λεπτομερούς συνόλου σχεδίων και οδηγιών για την παραγωγή ενός προϊόντος. Ο προγραμματισμός αρχίζει με τα γραμμικά σχέδια ή τρισδιάστατα μοντέλα του προϊόντος, τις τεχνικές προδιαγραφές του και τα μέρη ή τους καταλόγους υλικών. Τα αποτελέσματά του είναι: Δρομολογήσεις που διευκρινίζουν τις διαδικασίες, τις ακολουθίες λειτουργιών, τα κέντρα εργασίας και τα πρότυπα. Αυτή η δρομολόγηση είναι σημαντικό δεδομένο για την οργάνωση παραγωγής, προκειμένου να προγραμματιστεί η χρήση των διαθέσιμων εργαλείων. Ο προγραμματισμός είναι απαραίτητος για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης, ειδικά αν ληφθεί υπόψη ότι στις ίδιες εγκαταστάσεις παραγωγής κατασκευάζονται ταυτόχρονα πολλά εξαρτήματα ή και προϊόντα. Διαδικαστικά σχέδια που παρέχουν περισσότερες λεπτομέρειες, αναλυτικές βήμα προς βήμα οδηγίες σχετιζόμενες με μεμονωμένες λειτουργίες, παραμέτρους κατεργασίας, οργανωτικές οδηγίες και σημεία ελέγχου ποιότητας. Σχέδια συναρμολόγησης. Ο μη αυτοματοποιημένος προγραμματισμός παραγωγής βασίζεται στην εμπειρία και τη γνώση που κατέχει ο κατασκευαστής μηχανικός για τις εγκαταστάσεις παραγωγής, τον εξοπλισμό τους, τις δυνατότητές τους και τη λειτουργία τους. Είναι ιδιαιτέρως χρονοβόρα διαδικασία και τα αποτελέσματά της ποικίλλουν ανάλογα με το πρόσωπο που τη διεξάγει Υλοποίηση Προγραμματισμός εργαλειομηχανών (Numerical Control) Οι εργαλειομηχανές είναι αυτές που κατεργάζονται φύλλα, ράβδους ή άλλα τεμάχια μετάλλου ή άλλου υλικού σε κατάλληλα σχήματα για τη δημιουργία των αντικειμένων. Μπορούν να επαναλαμβάνουν με ακρίβεια διαδικασίες και να παράγουν πολύ πιο σύνθετα τεμάχια από αυτά που θα μπορούσε ο πιο ικανός χειριστής εργαλείων. Υπάρχει η δυνατότητα να αλλάζει αυτόματα το εξάρτημα κοπής ή διαμόρφωσης που χρησιμοποιεί μια εργαλειομηχανή, π.χ. μια εργαλειομηχανή διάτρησης μπορεί να διαθέτει ποικιλία τρυπανιών για διαφορετικά μεγέθη οπών και να επιλέγει αυτόματα το κατάλληλο ανάλογα με την εκτελούμενη εργασία. Η επόμενη γενιά εργαλειομηχανών είναι γνωστή ως σύστημα εργαλειομηχανών και συνδυάζει πολλές διαφορετικές εργαλειομηχανές, αυξάνοντας έτσι την παραγωγικότητά της. Οι περισσότερες εργαλειομηχανές έχουν τη δυνατότητα αυτοαναπαραγωγής, καθώς είναι οι ίδιες μηχανήματα και η εργασία που εκτελούν είναι η δημιουργία εξαρτημάτων μηχανημάτων. Παραδείγματα εργαλειομηχανών είναι [22]: 8

17 Εικόνα 1: Εργαλείο γλύφανσης. Γλύφανο (Εικόνα 1): χρησιμοποιείται για τη μεγέθυνση κυκλικών οπών σε μεγαλύτερες κυκλικές ή άλλου σχήματος (π.χ. ελλειψοειδής, τετραγωνικές) οπές. Τρυπάνι. Διαμορφωτής γραναζιών: χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση δοντιών στο εσωτερικό γραναζιών. Εικόνα 2: Κεφαλή για τη διαμόρφωση εσωτερικών δοντιών σε γρανάζι. Φρέζα με κύλιση (Εικόνα 2): χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση δοντιών στο εξωτερικό γραναζιών. Εικόνα 3: Ακόνι. Εικόνα 4: Τόρνος Ακόνι (Εικόνα 3). Τόρνος (Εικόνα 4): περιστρέφει ένα τεμάχιο για την εφαρμογή κατεργασίας σε αυτό με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι συμμετρική γύρω από έναν άξονα περιστροφής. 9

18 Εικόνα 5: Φρέζα Εικόνα 6: Λειαντικό εργαλείο. Φρέζα (Εικόνα 5): παρόμοιο με το τρυπάνι, αλλά με την ικανότητα να μετακινεί το κατεργαζόμενο τεμάχιο σε σχέση με το τρυπάνι. Μηχανή διαμόρφωσης: χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση επιφανειών. Λειαντικό εργαλείο (Εικόνα 6). Οι παραπάνω εργαλειομηχανές, για τον έλεγχο της λειτουργίας τους, χρησιμοποιούν μια ακολουθία αριθμών, η οποία καθορίζει με ακρίβεια τις κινήσεις τους. Η σύνταξη αυτών των ακολουθιών αποτελεί τον προγραμματισμό των εργαλειομηχανών. Οργάνωση παραγωγής (Production Planning) Η οργάνωση παραγωγής αφορά στην κατανομή των διαθέσιμων πόρων στις διάφορες εργασίες, με σκοπό την αύξηση της απόδοσης της γραμμής παραγωγής. Πρόκειται για πρόβλημα βελτιστοποίησης, όπου σκοπός είναι ο προσδιορισμός ενός προγράμματος χρήσης το οποίο ικανοποιεί τις απαιτήσεις με τέτοιο τρόπο που να μεγιστοποιεί το κέρδος. Τυπικές αποφάσεις αποτελούν το επίπεδο εργατικού δυναμικού, η ανάθεση υπερωριών, η αλληλουχία των εργασιών κ.α. [23]. Κατεργασία (Machining) Η κατεργασία είναι το στάδιο κατά το οποίο παράγονται τα αντικείμενα από τις πρώτες ύλες. Εφαρμόζονται οι οδηγίες από τα προηγούμενα στάδια για τη λειτουργία των εργαλειομηχανών (βλ. παραπάνω), ώστε να μετατραπούν οι πρώτες ύλες σε εξαρτήματα. Οι περισσότερες εργασίες κατεργασίας μπορούν να χωριστούν σε αυτές που αφαιρούν υλικό από ένα αντικείμενο (συχνά χρειάζεται να αφαιρεθούν τμήματα από ένα κομμάτι προς κατεργασία προκειμένου να σχηματιστεί το τελικό αντικείμενο) και σε αυτές που μορφοποιούν υλικό σε ένα αντικείμενο (το μέταλλο μπορεί να διαμορφωθεί ευκολότερα από ότι υλικά όπως το ξύλο ή η πέτρα, ειδικά όταν αυτό είναι θερμασμένο). Η κατεργασία πραγματοποιείται συνήθως σε μηχανουργεία, τα οποία περιλαμβάνουν ένα ή περισσότερα εργαστήρια με εργαλειομηχανές. Αυτά μπορεί να είναι είτε αυτόνομες επιχειρήσεις είτε τμήμα μεγαλύτερης επιχείρησης που ειδικεύεται στις ανάγκες αυτής [24]. 10

19 Συναρμολόγηση (Assembly) Τα αντικείμενα που παράγονται στο στάδιο της κατεργασίας πρέπει να συνδεθούν ώστε να προκύψει το τελικό προϊόν. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται συναρμολόγηση. Συντήρηση (Maintenance) Η συντήρηση αναφέρεται στη συντήρηση των εργαλειομηχανών και των λοιπών μηχανημάτων ενός μηχανουργείου. Η συχνότητα και τα είδη των ενεργειών συντήρησης που πραγματοποιούνται υπολογίζονται βάσει στατιστικών και με στόχο τη μεγιστοποίηση της απόδοσης και του κέρδους του μηχανουργείου Έλεγχος ποιότητας (Quality Control) Παρά την υψηλή αποδοτικότητα και ακρίβεια των εργαλειομηχανών, είναι σχεδόν αδύνατο να κατασκευαστεί ένα αντικείμενο που η γεωμετρία του συμφωνεί απόλυτα με το σχέδιό του. Η μειωμένη ποιότητα φινιρίσματος μιας κατεργασμένης επιφάνειας ή ενός τεμαχίου μπορεί να οφείλεται σε ανεπαρκή στήριξή του, ατελείς προϋποθέσεις κοψίματός του ή μια ανακριβώς ρυθμισμένη μηχανή. Η εξαιρετικά μικρή ανοχή ορισμένων προϊόντων όπως αυτά που προορίζονται για τη διαστημική τεχνολογία - σε ατέλειες, κατέστησε τον έλεγχο του κατεργασμένου προϊόντος απαραίτητο. Σήμερα αυτός ο έλεγχος εφαρμόζεται στην πλειοψηφία των παραγόμενων προϊόντων. Ο έλεγχος ποιότητας είναι η διαδικασία ανάπτυξης συστημάτων τα οποία εξασφαλίζουν ότι τα παραγόμενα προϊόντα ικανοποιούν τις απαιτήσεις του πελάτη. Συγκεκριμένα, ελέγχεται το κατά πόσο τα τελευταία είναι σύμφωνα με τα σχέδια που προέκυψαν από τη διαδικασία σχεδίασης. Ο έλεγχος αυτός δεν είναι απόλυτος κατ αρχάς ελέγχονται μόνο οι διαστάσεις που υποδεικνύονται στο σχέδιο ότι πρέπει να ελεγχθούν. Επίσης, δεν απαιτείται η απόλυτη συμφωνία της μετρηθείσας διάστασης με τη θεωρητική, αλλά επιτρέπεται κάποια απόκλιση, η οποία και αυτή δηλώνεται στο σχέδιο του προϊόντος Αποθήκευση και ανάκτηση (Storage & Retrieval) Η αποθήκευση και ανάκτηση αποτελεί το τελικό στάδιο πριν τη διάθεση του προϊόντος. Η όποια βελτιστοποίηση πραγματοποιείται στο στάδιο αυτό αποσκοπεί στην ταχεία και κυρίως αποδοτική αποθήκευση όσο περισσότερων τεμαχίων είναι δυνατόν σε συγκεκριμένο χώρο. Αντίστοιχα η ανάκτηση επικεντρώνεται μόνο στην ταχύτητα και την ευκολία Λογισμικό Αν και στο παρελθόν το λογισμικό που εξυπηρετεί τη σχεδίαση και κατασκευή προϊόντος εξελισσόταν σταδιακά, εκμεταλλευόμενο την ολοένα αυξανόμενη υπολογιστική ισχύ και τις όποιες εφευρέσεις του τομέα, την τελευταία δεκαετία απέτυχε να ακολουθήσει την εξέλιξη της τεχνολογίας των υπολογιστών, κυρίως τη σχετική με την υψηλή συνδεσιμότητά τους (διαδίκτυο και δίκτυα ευρείας περιοχής). 11

20 Η σχεδίαση και κατασκευή με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών ονομάζεται Computer Integrated Manufacturing (CIM). Καθώς το στάδιο της σχεδίασης είναι εκ φύσεως διαφορετικό και εν μέρει αποκομμένο από αυτό της κατασκευής, τα προγράμματα που χρησιμοποιούνται για το κάθε ένα έχουν τελείως διαφορετικό χαρακτήρα και τρόπο λειτουργίας. Ακολουθεί μια συνοπτική περιγραφή τους Σχεδίασης Η διαδικασία της σχεδίασης περιλαμβάνει κυρίως διεργασίες παραγωγής ιδεών, και αναζήτησης της βέλτιστης. Τα διαθέσιμα δεδομένα είναι ασαφή, ανοργάνωτα και κυρίως ελλιπή. Αντιθέτως, κάθε λογισμικό είναι στην ουσία ένα αυτόματο, το οποίο χρειάζεται σαφή δεδομένα για να λειτουργήσει. Μόνο προσφάτως εξελίχθηκαν τεχνικές για τη διαχείριση ασαφούς και ατελούς γνώσης. Βασίζονται στην τυποποίηση της ασάφειας της γνώσης και στη σταδιακή προσέγγιση της βέλτιστης λύσης όσο παρέχονται ή προκύπτουν νέα δεδομένα. Η ανάπτυξή τους είναι συνήθως αρκετά περίπλοκη και η λειτουργία τους συχνά χρονοβόρα, καθώς πρέπει να αναζητήσουν λύσεις με τεχνικές που υπολείπονται των αντίστοιχων του ανθρώπινου εγκεφάλου. Το τελευταίο φαινόμενο οξύνεται σε περιπτώσεις έντονης ασάφειας των δεδομένων. Στο συγκεκριμένο τομέα πολλές φορές υπάρχει παντελής έλλειψη ορισμένων στοιχείων. Επίσης, το εύρος του πεδίου αναζήτησης λύσεων είναι στην ουσία άπειρο. Ο μηχανικός χρησιμοποιεί την εμπειρία του και κυρίως τη φαντασία του για την κάλυψη όποιων κενών υπάρχουν στα δεδομένα και την ταχεία εύρεση μιας αποδοτικής λύσης. Αυτή είναι εξάλλου και μια από τις κύριες διαφορές της προσέγγισης της επιστήμης των μηχανικών από αυτή των καθαρά θεωρητικών επιστημών: αναζητείται οικονομική και αποδοτική λύση σε μη σαφώς ορισμένα προβλήματα. Καθώς η επιστήμη της πληροφορικής απέχει πολύ από το να ενσωματώσει φαντασία στο λογισμικό, η χρήση του για την πλήρη αντικατάσταση των σχεδιαστών είναι τουλάχιστον μη αποδοτική. Όσον αφορά στο στάδιο της αναπαράστασης της λύσης, έχουν αναπτυχθεί πολλά συστήματα λογισμικού που επιτρέπουν την ταχεία δημιουργία γραμμικών σχεδίων ή τρισδιάστατων μοντέλων (CAD). Η εξελικτική τους πορεία είναι μακρόχρονη αλλά έχουν φτάσει σε ένα στάσιμο σημείο. Πρόκειται για συστήματα μονολιθικά που εκτελούνται σε σταθμούς εργασίας και βασικός τους στόχος είναι η ταχύτητα σχεδίασης και η ποικιλία σχεδιαστικών βοηθημάτων που προσφέρουν στον σχεδιαστή. Γενικά αποδίδουν πολύ καλύτερα από ότι η σχεδίαση με το χέρι όσον αφορά στην ταχύτητα και στην ακρίβεια. Μάλιστα, από τη στιγμή που κάποιος μάθει να χρησιμοποιεί ένα τέτοιο πρόγραμμα, ποτέ δεν επιστρέφει στη σχεδίαση με το χέρι. Η ταχύτητά τους αυξάνει ιδιαίτερα σε περιπτώσεις που απαιτούνται αλλαγές σε υπάρχοντα σχέδια ή η ανάπτυξη ενός σχεδίου παρόμοιου με κάποιο προϋπάρχον. Ενώ κατά τη σχεδίαση με το χέρι θα απαιτούνταν η αποτύπωση από την αρχή όλου του σχεδίου, με τη χρήση των προγραμμάτων CAD, απλώς γίνονται οι τροποποιήσεις στο υπάρχον σχέδιο. Μάλιστα, αυτή είναι και η περίπτωση που συναντάται συχνότερα. Επιπροσθέτως, έχουν καταστήσει δυνατή την αναπαράσταση μορφών με γεωμετρία τόσο περίπλοκη που διαφορετικά θα ήταν - αν όχι αδύνατο - τουλάχιστον χρονοβόρο σε βαθμό που να μην επιχειρείται. Τέλος, διαθέτουν δυνατότητες αναπαράστασης του μοντέλου οι οποίες βελτιώνουν ιδιαίτερα την αντίληψη της υπό εξέταση ή αποτύπωση λύσης από τον σχεδιαστή, υποβοηθώντας τη διαδικασία λήψης αποφάσεων. 12

21 Ωστόσο, συνήθως αδυνατούν να προσφέρουν στοιχεία από τα υπόλοιπα στάδια. Γενικά ασχολούνται μόνο με το στάδιο της αναπαράστασης της λύσης και είναι τελείως αποκομμένα από τα υπόλοιπα. Έχουν άγνοια όχι μόνο για τα όποια στοιχεία υπάρχουν από τα άλλα στάδια, αλλά και για την λογική αυτών. Π.χ. δε λαμβάνουν υπόψη ότι μια οπή με διάμετρο μισό χιλιοστό και μήκος πολύ μεγάλο, η οποία μάλιστα ακολουθεί καμπύλο άξονα, είναι πρακτικά αδύνατο να κατασκευαστεί σε συμπαγές αντικείμενο Κατασκευής Γενικά οι λειτουργίες που λαμβάνουν χώρα κατά το στάδιο της κατασκευής είναι είτε καθαρά διαδικαστικές, είτε εργασίες προγραμματισμού και βελτιστοποίησης. Και οι δύο κατηγορίες εκτελούνται ταχύτατα και αποδοτικά από το λογισμικό, με αποτέλεσμα η αυτοματοποίηση να έχει εισχωρήσει σε πολύ μεγάλο βαθμό στη διαδικασία της κατασκευής. Στις ακόλουθες παραγράφους περιγράφεται συνοπτικά το λογισμικό και το αντίστοιχό του υλικό που χρησιμοποιείται για τα βασικότερα στάδια της κατασκευής προϊόντος. Σχεδίαση εργαλείων Με τη χρήση μοντελοποίησης χαρακτηριστικών (feature-based modelling), βιβλιοθήκες εξαρτημάτων και βοηθήματα σχεδίασης της συναρμολόγησης, οι σχεδιαστές εργαλείων μπορούν με ταχύτητα να μοντελοποιήσουν διατάξεις σύσφιγξης, διατάξεις στερέωσης και άλλα εργαλεία, εξασφαλίζοντας ακριβή εφαρμογή και λειτουργία των εργαλείων επί του κατεργαζόμενου αντικειμένου. Προγραμματισμός παραγωγής (CAPP) Ο προγραμματισμός παραγωγής με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών ονομάζεται Computer Aided Process Planning (CAPP). Με δεδομένα τις διαθέσιμες εργαλειομηχανές και λοιπά μηχανήματα και το μοντέλο του προϊόντος προς κατασκευή, εκτελείται αυτοματοποιημένος προγραμματισμός της διαδικασίας κατασκευής του. Προγραμματισμός Εργαλειομηχανών Το σύστημα λογισμικού που χρησιμοποιείται για τον προγραμματισμό των εργαλειομηχανών, την οργάνωση παραγωγής, την κατεργασία και τη συναρμολόγηση ονομάζεται συνολικά Κατασκευή με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή (Computer Aided Manufacturing CAM). Τα προγράμματα CAM είναι ικανά να εξάγουν από τα τρισδιάστατα μοντέλα των προϊόντων προς κατασκευή τις αναλυτικές οδηγίες των προαναφερθέντων σταδίων. Πρόκειται για μονολιθικά προγράμματα με υψηλές απαιτήσεις υλικού, τα οποία συνεργάζονται με τις περισσότερες εργαλειομηχανές. Εμφανίζονται είτε ως ανεξάρτητα συστήματα που δέχονται το τρισδιάστατο μοντέλο, είτε συγχωνευμένα με λογισμικό σχεδίασης CAD. Στην πρώτη περίπτωση πρέπει να λυθεί το πρόβλημα της ανταλλαγής δεδομένων, κατά το οποίο το πρόγραμμα σχεδίασης CAD χρειάζεται να εξάγει το μοντέλο σε μορφή αντιληπτή από το πρόγραμμα CAM. Ευρέως διαδεδομένες δομές τέτοιων αρχείων είναι η IGES (Initial Graphics Exchange Specification) και η STEP (STandard for the Exchange of Product model data). 13

22 Τα αποτελέσματα αυτών των προγραμμάτων είναι συνήθως G-κώδικας, κατάλληλος για την καθοδήγηση των συστημάτων αριθμητικού ελέγχου (βλ. παρακάτω). Σημαντικό πρόβλημα αποτελεί το πλήθος των διαφορετικών εκδόσεων του G-κώδικα. Υλοποίηση Η χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών για τη λειτουργία των εργαλειομηχανών έγκειται στην αυτόματη σύνταξη των αριθμητικών ακολουθιών που τις ελέγχουν. Αυτή εκτελείται από συστήματα αριθμητικού ελέγχου (Computer Numerical Control CNC), τα οποία δέχονται G-κώδικα (συνήθως προκύπτει από τα προγράμματα CAM) και εξάγουν τις αριθμητικές ακολουθίες ελέγχου για την εργαλειομηχανή στην οποία αντιστοιχούν. Ως αποτέλεσμα της χρήσης τους, αυξήθηκε δραματικά η ακρίβεια λειτουργίας των εργαλειομηχανών (συνεπώς και η ποιότητα των παραγόμενων προϊόντων), όπως επίσης και οι δυνατότητές κατασκευής περίπλοκών μορφών και καμπυλών. Έλεγχος ποιότητας (CAQC) Η αυξημένη ακρίβεια των εργαλειομηχανών έχει αυξήσει και την αναμενόμενη ακρίβεια στον αντίστοιχο έλεγχο της ποιότητας των προϊόντων. Τη δυσχέρεια αυτή αντιμετωπίζει ο έλεγχος ποιότητας με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή (Computer Aided Quality Control CAQC). Εκτελείται από υπολογιστές και μηχανές ελεγχόμενες από αυτούς και αποτελείται από: Ανάλυση της συσσώρευσης ανοχών από τα τρισδιάστατα μοντέλα των αντικειμένων. Επιθεώρηση με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή με μηχανές προσδιορισμού συντεταγμένων (Coordinate Measuring Machine - CMM). Σύγκριση των μοντέλων με δεδομένα που προκύπτουν από τρισδιάστατη σάρωση του αντικειμένου. Ανάλυση τρόπων αποτυχίας και κρισιμότητας (Failure Mode and Effects Analysis FMEA). Στατιστικός έλεγχος διεργασίας (Statistical Process Control SPC) Συμπεράσματα Γενικά η σχεδίαση και κατασκευή με τη χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή (CIM) έχει επεκταθεί στο μεγαλύτερο μέρος της διαδικασίας. Πολλά στάδια έχουν επιταχυνθεί δραματικά και η ακρίβεια κατασκευής των προϊόντων έχει γίνει εξαιρετικά μεγάλη. Κατά τη σχεδίαση, παρατηρείται περιορισμένη υποστήριξη, κυρίως διότι το λογισμικό αδυνατεί να εκτελέσει τις ανώτερες πνευματικές διεργασίες που απαιτούνται (σύνθεση, φαντασία, κριτική ικανότητα). Όποια ανάπτυξη προς αυτό το σκοπό πρέπει να προσανατολίζεται προς την υποβοήθηση του σχεδιαστή, προσφέροντας συμβουλές και όχι παίρνοντας αποφάσεις οι οποίες θα τον περιορίζουν, απορρίπτοντας άλλες πιθανές πορείες ανάπτυξης της λύσης. 14

23 Η μεγαλύτερη ενσωμάτωση της τεχνολογίας των υπολογιστών (υλικό και λογισμικό) εμφανίζεται στο στάδιο της κατασκευής, όπου όλη σχεδόν η διαδικασία εκτελείται αυτόματα ή ημιαυτόματα με τους ανθρώπους να εκτελούν απλώς επίβλεψή της. Τα σχετικά προγράμματα εκτελούν αποδοτικά την εργασία τους, αλλά παρουσιάζουν μειωμένη ικανότητα επικοινωνίας μεταξύ τους. Σε αρκετές περιπτώσεις, ο μηχανικός χρειάζεται να μετατρέπει μορφές δεδομένων και να τα μεταφέρει με μη αυτόματο τρόπο. Το ίδιο πρόβλημα παρατηρείται και στην επικοινωνία των δύο σταδίων μεταξύ τους. Για μια διαδικασία ανάπτυξης - όπως αυτή της σχεδίασης και κατασκευής προϊόντων - κατά την οποία απαιτείται η συνεργασία πολλών ανθρώπων, συχνά απομακρυσμένων μεταξύ τους, το ζήτημα της απρόσκοπτης επικοινωνίας είναι καίριο. Παλαιότερα οι δυνατότητες διασύνδεσης που προσφέρονταν ήταν περιορισμένες, δικαιολογώντας την ανάπτυξη μονολιθικών συστημάτων λογισμικού και την χειροκίνητη μετατροπή και μεταφορά δεδομένων. Ωστόσο, η σύγχρονη τεχνολογία έχει μεταβάλει ολοκληρωτικά το τοπίο των μεθόδων ανταλλαγής πληροφοριών. Τα περισσότερα συστήματα είναι συνδεδεμένα άμεσα ή έμμεσα μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα κολοσσιαίο δίκτυο (το διαδίκτυο), επιτρέποντας τη συνεργασία απομακρυσμένων ανθρώπων και συστημάτων σε πραγματικό χρόνο, οπουδήποτε και αν βρίσκονται στον κόσμο. 15

24 F RAMEWORK 16

25 3. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ FRAMEWORK 3.1. Εισαγωγή Η συνήθης μέθοδος σχεδίασης και κατασκευής που ακολουθείται σήμερα ακολουθεί την αρχιτεκτονική του καταρράκτη όπως φαίνεται στο Σχήμα 1 (σελ. 5). Απαιτείται η ολοκλήρωση κάθε σταδίου πριν την εκκίνηση του επόμενου, καταλήγοντας σε μονόδρομη διακίνηση πληροφοριών: από τα ανώτερα στάδια προς τα κατώτερα. Βασικότερη αιτία αυτού του φαινομένου είναι οι περιορισμένες δυνατότητες επικοινωνίας. Η τρέχουσα έρευνα επικεντρώνεται στην ανάπτυξη ενός πολύ-πρακτορικού κατανεμημένου συστήματος λογισμικού το οποίο θα επιτρέπει στο υπάρχον και στο μελλοντικό μονολιθικό λογισμικό CAD/CAM να εκμεταλλεύεται τις σύγχρονες δυνατότητες επικοινωνίας των ηλεκτρονικών υπολογιστών, προσφέροντας αυτόνομο συντονισμό των συνεργαζόμενων τμημάτων. Συγκεκριμένα, επιχειρείται η αντικατάσταση της αρχιτεκτονικής του καταρράκτη με μια κυκλική, μέσω της παροχής δεδομένων από κατοπινά στάδια σε προηγούμενά τους. Επιπροσθέτως, βασικός στόχος της λύσης που περιγράφεται είναι η ανάπτυξη βοηθών σχεδίασης. Οι βοηθοί αυτοί, εκμεταλλευόμενοι την βελτιωμένη επικοινωνία μεταξύ των κόμβων του συστήματος, αποσκοπούν στη διεύρυνση των δυνατοτήτων του παραπάνω λογισμικού CAD/CAM. Το ερευνητικό πεδίο της χρήσης ευφυών πρακτόρων λογισμικού στη σχεδίαση και κατασκευή προϊόντων παρουσιάζει έντονη κινητικότητα την τελευταία δεκαετία. Πολλά συστήματα έχουν προταθεί για την ευκολότερη συνεργασία των σχετιζόμενων με ένα έργο (βλ. 1.3, σελ. 2). Ορισμένες λύσεις εισάγουν μια αντικειμενοστραφή προσέγγιση του προβλήματος [10], παρόμοια με την τεχνική αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού. Κύριος στόχος είναι η εύκολη επαναχρησιμοποίηση εξαρτημάτων ή συστημάτων τους με τυποποιημένο τρόπο. Η τεχνολογία των ευφυών πρακτόρων έχει χρησιμοποιηθεί και για την ανάπτυξη συστημάτων που εμφανίζουν νοημοσύνη, ώστε να συμβάλλουν αποδοτικότερα στη διαδικασία σχεδίασης προϊόντων [26]. Οι στόχοι της τρέχουσας έρευνας διαφοροποιούνται από τις περισσότερες προηγούμενες λύσεις σε δύο σημεία: Σε αντίθεση με τη συνήθη πρακτική η οποία είναι η ανάπτυξη νέων, ανεξάρτητων πακέτων λογισμικού το σύστημα που παρουσιάζεται εδώ λειτουργεί ως πρόσθετο (add-on) σε διάφορα ευρέως διαδεδομένα εμπορικά πακέτα λογισμικού CAD/CAM (Σχήμα 2). Ο βασικότερος λόγος που επιλέχθηκε η συγκεκριμένη προσέγγιση είναι ότι οι περισσότεροι χρήστες δυσκολεύονται να αλλάξουν το λογισμικό στο οποίο έχουν εμπειρία. Μια τέτοια αλλαγή απαιτεί αρκετό χρόνο από αυτούς, ώστε να εξοικειωθούν με τη νέα διεπαφή χρήστη λογισμικού και να εμπεδώσουν τις δυνατότητες του. Επίσης, υπάρχει δικαιολογημένα έλλειψη εμπιστοσύνης στην αποδοτικότητα του κάθε νέου λογισμικού, ειδικά όταν προέρχεται από εταιρίες που δεν είναι πολύ γνωστές. 17

26 Επιπροσθέτως, η μακρόχρονη εξέλιξη των σημερινών τεχνικών προγραμμάτων σχεδίασης CAD/CAM, τα έχει καταστήσει ιδιαιτέρως σταθερά και αποδοτικά στην λειτουργία που επιτελούν. Με την ενσωμάτωσή τους στην προτεινόμενη λύση, διατηρούνται τα παραπάνω χαρακτηριστικά, χωρίς να γίνεται προσπάθεια να αναπτυχθεί κάτι που ήδη υπάρχει. Άλλοι πράκτορες Πράκτορας διεπαφής Εμπορικό λογισμικό CAD/CAM Εμπορικό λογισμικό CAD/CAM Πράκτορας διεπαφής Άλλοι πράκτορες Σχήμα 2: Παράδειγμα πρακτόρων ως πρόσθετα σε άλλα πακέτα λογισμικού. Δεύτερον, διαφοροποιείται στον τρόπο οργάνωσης του συστήματος: Οι περισσότερες προτεινόμενες λύσεις, για βελτιωμένη συνεργασία των σχετιζόμενων με ένα έργο, χρησιμοποιούν ένα κεντρικό σημείο ελέγχου. Ο κεντρικός έλεγχος είναι υπεύθυνος για το συντονισμό των κόμβων του συστήματος. Η αρχιτεκτονική αυτή σαφώς έχει κάποια πλεονεκτήματα όπως η ευκολία υλοποίησης και η αυξημένη οργάνωση του συστήματος. Ωστόσο, ο υψηλός βαθμός οργάνωσης εκ φύσεως περιορίζει την ελευθερία επιλογής της διαρρύθμισης του συστήματος, καθιστώντας το άκαμπτο. Παράλληλα, αυξάνει τις ανάγκες ρύθμισης του συστήματος. Η προτεινόμενο σύστημα εφαρμόζει ένα αποκεντρωμένο σύστημα συντονισμού. Προκειμένου να επιτευχθεί μέγιστη ευελιξία, χρησιμοποιούνται εκπομπές και λήψεις μηνυμάτων. Με αυτό τον τρόπο, κάθε κόμβος αποφασίζει ανεξάρτητα τον τρόπο λειτουργίας του και το συντονισμό του με τους υπόλοιπους. 18

27 3.2. Αναλυτική περιγραφή του συστήματος Το αναπτυχθέν σύστημα συντελείται από ένα δίκτυο κόμβων που συνδέει τους σχετιζόμενους με την ανάπτυξη ενός έργου. Ο κάθε κόμβος αντιστοιχεί στους συμμετέχοντες στην διαδικασία ανάπτυξης και είναι υπεύθυνος για τη διεξαγωγή ενός ή περισσοτέρων λειτουργιών, όπως σχεδίαση, οργάνωση παραγωγής, σχεδιασμός εργαλείων κ.α. Σε κάθε έναν από αυτούς εκτελείται τουλάχιστον ένας πράκτορας, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την εκτέλεση μιας διεργασίας (Σχήμα 3). Οι διεργασίες αυτές είναι ενέργειες του χαμηλότερου επιπέδου, οι οποίες συνδυαζόμενες δημιουργούν τη λειτουργικότητα όλου του συστήματος. Μερικές από αυτές είναι οι επικοινωνίες, η διαχείριση βάσεων δεδομένων και η αναζήτηση τεμαχίων Πράκτορες λογισμικού Ένας πράκτορας είναι μια οντότητα που αντιλαμβάνεται το περιβάλλον μέσα στο οποίο βρίσκεται με τη βοήθεια αισθητήρων, είναι μέρος του περιβάλλοντος αυτού, κάνει συλλογισμούς και δρα πάνω σε αυτό με τη βοήθεια μηχανισμών δράσης, για την επίτευξη κάποιων στόχων [27]. Ο ορισμός αυτός είναι αρκετά γενικός και περιλαμβάνει όχι μόνο τους πράκτορες λογισμικού, αλλά και τους βιολογικούς. Ένας ορισμός επικεντρωμένος στους πράκτορες λογισμικού είναι ο ακόλουθος: Ένας πράκτορας (agent) είναι απλά κάτι που δρα (προέρχεται από τη λατινική λέξη agere που σημαίνει «κάνω»). Ωστόσο οι πράκτορες λογισμικού έχουν περισσότερες ιδιότητες οι οποίες τους διαφοροποιούν από τα απλά προγράμματα, όπως η λειτουργία υπό αυτόνομο έλεγχο, η αντίληψη του περιβάλλοντός τους, η παρατεταμένη λειτουργία τους, η προσαρμοστικότητα σε αλλαγές και η ικανότητα να υιοθετούν στόχους άλλων. Έλλογος πράκτορας είναι αυτός που συμπεριφέρεται έτσι ώστε να επιτύχει το βέλτιστο αποτέλεσμα ή, όταν υπάρχει αβεβαιότητα, το βέλτιστο αναμενόμενο αποτέλεσμα [28]. Στο συγκεκριμένο σύστημα, μόνο μια μικρή μειοψηφία είναι έλλογοι πράκτορες (όπως ορίζεται παραπάνω) οι υπόλοιποι είναι απλοί πράκτορες λογισμικού. Ένα προτέρημα, πέραν των εγγενών, είναι ότι τα πολυπρακτορικά συστήματα υιοθετούν χαρακτηριστικά του κατανεμημένου προγραμματισμού, όπως η τμηματοποίηση, η ταχύτητα (λόγω του παραλληλισμού) και η αξιοπιστία (λόγω του πλεονασμού τους). Το υψηλό επίπεδο ευελιξίας και η ευκολία αναβάθμισης του συστήματος επιτυγχάνονται μέσω της ανεξαρτησίας των πρακτόρων. Κάθε ένας μπορεί να τροποποιηθεί ή αντικατασταθεί χωρίς να απαιτείται τροποποίηση του υπόλοιπου συστήματος. Όσον αφορά στο συγκεκριμένο σύστημα, οι πράκτορες μπορούν να διαχωριστούν σε δύο κατηγορίες, αναφορικά με την ανεξαρτησία τους: Η πρώτη περιλαμβάνει τους πράκτορες που λειτουργούν ως πρόσθετα σε άλλα εμπορικά προγράμματα («Πρόσθετος Πράκτορας» στο Σχήμα 3). Ο μοναδικός ρόλος αυτών είναι η ενσωμάτωση του υπόλοιπου συστήματος στο λογισμικό στο οποίο προσκολλούνται. Διαχειρίζονται τη διακίνηση πληροφοριών από και προς τους άλλους πράκτορες και εκτελούν ενέργειες εντός του προσκολλημένου προγράμματος. 19

28 Η δεύτερη περιλαμβάνει όλους τους υπόλοιπους πράκτορες, κάθε ένας εκ των οποίων είναι υπεύθυνος για την διεκπεραίωση μιας διεργασίας, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως. Πράκτορας διεπαφής Εμπορικό λογισμικό CAD/CAM Πράκτορας διεπαφής Εμπορικό λογισμικό CAD/CAM Συμβουλευτικός Πράκτορας Διαχειριστής επικοινωνιών Διαχειριστής επικοινωνιών Διαχειριστής επικοινωνιών Πράκτορας αξιολόγησης εφικτότητας κατασκευής Διαχειριστής επικοινωνιών Πράκτορας αναζήτησης βάσει χαρακτηριστικών Διαχειριστής επικοινωνιών DB Πράκτορας διαχείρισης Βάσης Δεδομένων Σχήμα 3: Παράδειγμα αποκεντρωμένου συστήματος Λειτουργικότητα του συστήματος Η διαδικασία της σχεδίασης μπορεί να αναλυθεί σε έναν αριθμό αφηρημένων σταδίων όπως φαίνεται στο Σχήμα 4 [2]. Η σύλληψη του προϊόντος είναι ιδιαιτέρως αφηρημένη για να υποστηριχθεί από κάποιο σύστημα λογισμικού. Επίσης, οι μεταβάσεις από τις τεχνικές προδιαγραφές έως τα φυσικά χαρακτηριστικά κρίθηκαν εκτός αντικειμένου για το αναπτυσσόμενο σύστημα. Η προτεινόμενη λύση αντιμετωπίζει τα ζητήματα της αρχικής σχεδίασης, της αναλυτικής αναπαράστασης, της συνθετικής σχεδίασης, της αναζήτησης βάσει χαρακτηριστικών και της αξιολόγησης της εφικτότητας κατασκευής. Πέραν αυτών, η συμμετοχική σχεδίαση αποτελεί θεμελιώδη έννοια του προτεινόμενου συστήματος και εξετάζεται ξεχωριστά. 20

29 Αρχικό πρόβλημα Σύλληψη προϊόντος Τεχνικές προδιαγραφές Χαρακτηριστικά λειτουργικότητας Φυσικά χαρακτηριστικά Σχεδίαση λειτουργικότητας Αρχική σχεδίαση Πρώιμη σχεδίαση Τεμάχια Αναλυτική αναπαράσταση προϊόντος Αναλυτική λύση Σχήμα 4: Γενική περιγραφή των σταδίων σχεδίασης Συμμετοχική Σχεδίαση Η έννοια αυτή αναφέρεται στη σχεδίαση μέσω της συνεργασίας διαφόρων κυρίως - σχεδιαστών, αλλά και άλλων που συμμετέχουν στη διαδικασία ανάπτυξης του προϊόντος, σε οποιοδήποτε στάδιό της. Στο πλαίσιο αυτό, το σύστημα συνδέει όλους τους συνεργαζόμενους, δημιουργώντας έτσι ένα δίκτυο κόμβων (Σχήμα 5). Κάθε κόμβος λαμβάνει δεδομένα από τους άλλους αυτόματα και σε πραγματικό χρόνο. Οι πράκτορες που βρίσκονται στους κόμβους ενημερώνονται για όποια αλλαγή γίνεται οπουδήποτε στο δίκτυο, μέσω μεταδόσεων μηνυμάτων και αποφασίζουν εάν θα ενεργήσουν ή όχι. Τέτοιες ενέργειες είναι η ενημέρωση του χρήστη για την πραγματοποιηθείσα αλλαγή, ο υπολογισμός κάποιας τιμής σχετικής με τη λειτουργία του πράκτορα (π.χ. ένας πράκτορας αξιολόγησης της εφικτότητας κατασκευής θα αξιολογήσει εκ νέου ένα τεμάχιο αν μεταβληθεί η γεωμετρία του) ή η εκτέλεση κάποιας ενέργειας εκτός του συστήματος (π.χ. η τροποποίηση ενός σχεδίου εντός ενός συνδεδεμένου εμπορικού προγράμματος CAD). Σε κάθε περίπτωση η επικοινωνία των κόμβων και των πρακτόρων κατά συνέπεια είναι τελείως διαφανής για το χρήστη, ο οποίος αντιλαμβάνεται την όλη διαδικασία σαν να βρίσκονταν όλη η ομάδα δίπλα του. Διαχείριση συγκρούσεων Η παραπάνω προσέγγιση εγείρει το ζήτημα της διαχείρισης συγκρούσεων που πιθανόν να προκύπτουν. Όταν περισσότεροι του ενός χρήστες τροποποιούν ταυτόχρονα την αναπτυσσόμενη λύση κατά αντιφατικό τρόπο, πρέπει να επιλεχθεί μια εξ αυτών των τροποποιήσεων και οι υπόλοιπες να απορριφθούν. 21

30 Κόμβος CAPP Σχεδιαστής Κόμβος Σχεδίασης Άλλοι κόμβοι Κόμβος Σχεδίασης Κόμβος Σχεδίασης Σχεδιαστής Κόμβος Αναζήτησης τεμαχίων Σχεδιαστής Σχήμα 5: Συμμετοχική σχεδίαση. Η διαχείριση συγκρούσεων περιλαμβάνει τα ακόλουθα ζητήματα: ανίχνευση συγκρούσεων, επίλυση συγκρούσεων και συγχρονισμός [11]. Η ανίχνευση συγκρούσεων βασίζεται κυρίως σε χαρακτηριστικά λειτουργικότητας, επιτρέποντας την αποτελεσματική υλοποίησή της. Ο συγχρονισμός είναι επίσης εύκολο να διατηρηθεί, καθώς το λογισμικό για τη συγκεκριμένη εργασία είναι ώριμο, δωρεάν και διατίθεται ως πρόσθετο για χρήση σε άλλα προγράμματα. Η επίλυση των συγκρούσεων, αντιθέτως με τα άλλα δύο ζητήματα, γενικώς επιτυγχάνεται μέσω της συνεργασίας των σχεδιαστών (συνήθως αυτών που προκάλεσαν τη σύγκρουση) και τη χρήση της κρίσης τους. Συχνά, οι επιλογή της πορείας επίλυσης της σύγκρουσης βασίζεται στις προσωπικές προτιμήσεις του σχεδιαστή και όχι σε αυστηρά τεχνικές έννοιες. Όποια προσπάθεια αυτοματοποίησης της λειτουργίας αυτής θα ήταν τόσο ανεπαρκή όσο και μάταιη. Κατά συνέπεια, η πρακτική που υιοθετείται μετά την ανίχνευση μιας σύγκρουσης είναι η προτροπή των χρηστών που την προκάλεσαν, για επιλογή του προτιμότερου σεναρίου Αρχική σχεδίαση Το στάδιο αυτό αναφέρεται στην προκαταρτική περιγραφή των τεμαχίων που απαρτίζουν το αναπτυσσόμενο προϊόν. Σε αντίθεση με τα προηγούμενα στάδια, τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται έχουν συχνά περιορισμένη ασάφεια, επιτρέποντας την αυτοματοποίησή του. Καθώς τα φυσικά χαρακτηριστικά έχουν ήδη καθοριστεί, τα τεμάχια μπορούν να σχεδιαστούν από το σχεδιαστή ή να εξαχθούν αυτόματα μέσω αναζήτησης σε βάσεις δεδομένων έτοιμων τεμαχίων. 22

31 Με τεχνικές όπως η αναζήτηση βάσει χαρακτηριστικών και η συνθετική σχεδίαση, μπορούν γρήγορα να βρεθούν τεμάχια που έχουν τα δεδομένα φυσικά χαρακτηριστικά. Ο χρήστης επιλέγει τη μέθοδο και τις βάσεις δεδομένων και το σύστημα ανασύρει ολοκληρωμένα τεμάχια, έτοιμα για εισαγωγή στη σχεδιαζόμενη λύση. Αναζήτηση βάσει χαρακτηριστικών Κατά τη σχεδίαση ενός τεμαχίου, η συνήθης πρακτική είναι η αναζήτηση ενός με παρόμοια χαρακτηριστικά, το οποίο είχε σχεδιαστεί παλαιότερα, και στη συνέχεια η προσαρμογή του στην τρέχουσα λύση. Αν και η ίδια η αναζήτηση σε παλιά αρχεία, όπως και η τροποποίηση του ευρεθέντος τεμαχίου απαιτούν χρόνο, η μέθοδος αυτή προτιμάται διότι συνήθως είναι ταχύτερη από τη σχεδίαση του τεμαχίου από την αρχή. Το παρόν σύστημα υποστηρίζει τη διαδικασία αυτή με δύο τρόπους: αυτοματοποιεί τη διεξαγωγή της έρευνας και επεκτείνει τον αρχικό χώρο αναζήτησης. Η αυτοματοποίηση επιτυγχάνεται μέσω ενός πράκτορα υπεύθυνο για την αναζήτηση τεμαχίων, χρησιμοποιώντας τεχνικές της τεχνητής νοημοσύνης. Η όποια έρευνα πρέπει να βασίζεται σε ορισμένα κριτήρια. Η αναλυτική γεωμετρία του τεμαχίου, προφανώς είναι ακατάλληλη, πρώτον διότι ακόμη δεν είναι ορισμένη και δεύτερον διότι έτσι θα προέκυπτε ένας εξαιρετικά αναλυτικός χώρος αναζήτησης. Σύμφωνα με την επιλεχθείσα προσέγγιση, η πολυπλοκότητα των τεμαχίων περιορίζεται με την αντιπροσώπευση κοινών στοιχείων τους από χαρακτηριστικά γνωρίσματα. Τα χαρακτηριστικά αυτά είναι γεωμετρικές αφαιρέσεις οι οποίες συνήθως αναφέρονται σε συγκεκριμένη λειτουργικότητα του τεμαχίου. Καθώς τα χαρακτηριστικά ορίζονται, ο υπεύθυνος πράκτορας τα ερμηνεύει σε κριτήρια αναζήτησης και εκκινεί την έρευνα. Η εισαγωγή περισσότερων χαρακτηριστικών περιορίζει το χώρο αναζήτησης, καταλήγοντας σε περιορισμένο αριθμό προτεινόμενων τεμαχίων. Αυτά παρουσιάζονται στον χρήστη προκειμένου να επιλέξει ένα ή να εισάγει περισσότερα χαρακτηριστικά ώστε να μειώσει τον αριθμό των προτάσεων. Στην περίπτωση χρήσης συνθετικής σχεδίασης, το σύνολο των κατάλληλων τεμαχίων προωθείται στον αντίστοιχο πράκτορα για επεξεργασία. Η επέκταση του χώρου αναζήτησης τεμαχίων επιτυγχάνεται με τη χρήση πρακτόρων οι οποίοι αναζητούν τεμάχια σε βάσεις δεδομένων. Τέτοιες βάσεις συντηρούνται είτε από τους ίδιους τους σχεδιαστές, είτε από τους κατασκευαστές. Στις μεν βάσεις των σχεδιαστών αποθηκεύονται τεμάχια που έχουν σχεδιαστεί στο παρελθόν από τους ίδιους ή άλλους (Σχήμα 6). Γενικά, κάθε νέο τεμάχιο που σχεδιάζεται, εισάγεται αυτόματα στη βάση δεδομένων. Οι κατασκευαστές, από την άλλη, συντηρούν βάσεις δεδομένων στις οποίες αποθηκεύουν τυπικά τεμάχια που κατασκευάζουν οι ίδιοι. Πέραν των βάσεων δεδομένων, είναι δυνατή η χρήση πρακτόρων οι οποίοι κινούνται στο διαδίκτυο και ανασύρουν τεμάχια από αυτό. Προφανώς τα τελευταία πρέπει να είναι αποθηκευμένα σε τυπικές δομές αρχείων (όπως STEP και IGES), προκειμένου να είναι χρησιμοποιήσιμα. 23

32 Διεπαφή χρήστη Διεπαφή χρήστη Σχεδιαστής A Νέο τεμάχιο Χαρακτηριστικά Εξαγωγή χαρακτη ριστικών Εξαγωγή χαρακτη ριστικών Νέο τεμάχιο Χαρακτηριστικά Σχεδιαστής C Επιθυμητά χαρακτηριστικά Αναπαράσταση τεμαχίου Επιλογή Διεπαφή χρήστη Σχεδιαστής B Κατάλληλα τεμάχια Πράκτορας αναζήτησης βάσει χαρακτηρισ τικών Επιθυμητά χαρακτηριστικά Κατάλληλα τεμάχια Βάση δεδομένων Συνθετική Σχεδίαση Σχήμα 6: Αναζήτηση βάσει χαρακτηριστικών. Σύμφωνα με τους Crαlson, White και Teng [29], συνθετική σχεδίαση είναι η σύνθεση ενός λειτουργικού συστήματος μέσω της επιλογής στοιχείων από ένα σύνολο έτοιμων τεμαχίων. Με άλλα λόγια, είναι η εύρεση ενός λειτουργικού συνδυασμού εξαρτημάτων, ο οποίος ικανοποιεί τις καθορισμένες απαιτήσεις. Η μέθοδος αυτή μπορεί να επιταχύνει ιδιαιτέρως τη διαδικασία της σχεδίασης, καθώς λαμβάνει αποφάσεις σε αρκετά υψηλό επίπεδο, απαλλάσσοντας έτσι το χρήστη από την αντίστοιχη εργασία (Σχήμα 7). Καθώς η λειτουργία σε μεγάλο χώρο αναζήτησης είναι χρονοβόρα, χρησιμοποιείται ο πράκτορας αναζήτησης βάσει χαρακτηριστικών για τον περιορισμό του. Τα αποτελέσματα της αναζήτησης επιστρέφονται στον πράκτορα συνθετικής σχεδίασης. Η διαδικασία σύνθεσης είναι κυκλική, καθώς σε κάθε βήμα ο πράκτορας χρησιμοποιεί τις υπηρεσίες αυτού της αναζήτησης βάσει χαρακτηριστικών. 24

33 Βέλτιστη σύνθεση Χαρακτηριστικά σύνθεσης Πράκτορας configuration design Χαρακτηριστικά απαιτούμενων τεμαχίων Κατάλληλα τεμάχια Πράκτορας αναζήτησης βάσει χαρακτηριστι κών Αναλυτική αναπαράσταση Σχήμα 7: Συνθετική σχεδίαση. Πρόκειται για το τελευταίο στάδιο της σχεδίασης και όπως προαναφέρθηκε περιλαμβάνει κυρίως χρήση λογισμικού CAD για την αναπαράσταση του προϊόντος μέσω τρισδιάστατου μοντέλου ή γραμμικού μηχανολογικού σχεδίου. Αν και το αντίστοιχο υπάρχον λογισμικό υποστηρίζει ικανοποιητικά αυτή τη λειτουργία, το προτεινόμενο σύστημα υπεισέρχεται σε τρία σημεία: Πρώτον, το έργο της διαδικασίας που μόλις περιγράφηκε (αναζήτηση βάσει χαρακτηριστικών και συνθετική σχεδίαση) επικαλύπτει και αυτό το στάδιο, αφού τα ανασυρόμενα από τη βάση δεδομένων εξαρτήματα συνοδεύονται από την αναλυτική τους γεωμετρία, συνήθως σε μορφή τρισδιάστατου μοντέλου. Δεύτερον, το αντίστοιχο λογισμικό CAD ενισχύεται με εργαλεία σχεδίασης ειδικά για μηχανολογική σχεδίαση (βλ. Υλοποιηθείσα Λύση, σελ. 37). Ειδικοί πράκτορες παρακολουθούν τη διαδικασία σχεδίασης και προτείνουν ενέργειες, ανάλογα με τη συμπεριφορά του χρήστη. Τρίτον, το σχεδιαζόμενο προϊόν υπόκειται σε συνεχή αξιολόγηση ως προς την εφικτότητα της κατασκευής του βάσει των διαθέσιμων εργαλειομηχανών. Η λειτουργία αυτή πραγματοποιείται από τον πράκτορα ανάλυσης γεωμετρίας σε συνεργασία με τη βάση γνώσης κατασκευασιμότητας. 25

34 Αξιολόγηση της εφικτότητας κατασκευής Ο σχεδιαστής, προκειμένου να λάβει αποφάσεις για τη δομή του αναπτυσσόμενου προϊόντος, πρέπει να γνωρίζει αρκετά στοιχεία για τον τρόπο κατασκευής του. Συνήθως αυτά τα δεδομένα εξάγονται από την εμπειρία του και από συνεννοήσεις με τους κατασκευαστές και κατά συνέπεια είναι αρκετά ασαφή και αβέβαια. Γενικά, αφού ολοκληρωθεί η σχεδίαση, προωθείται το μοντέλο του προϊόντος στους κατασκευαστές, οι οποίοι το αξιολογούν και μεταφέρουν στο σχεδιαστή τις όποιες παρατηρήσεις, τις σχετικές με τη δυσκολία κατασκευής. Ο τελευταίος αναγκάζεται να επανασχεδιάσει το προϊόν λαμβάνοντας υπόψη τις παρατηρήσεις αυτές. Η προτεινόμενη λύση επιτρέπει την ανατροφοδότηση των παραπάνω παρατηρήσεων σε πραγματικό χρόνο, καθώς ο σχεδιαστής σχεδιάζει το προϊόν. Αυτό επιτυγχάνεται με την εφαρμογή ενός συστήματος αξιολόγησης της ευκολίας κατασκευής που αποτελείται από δύο στοιχεία: τον αναλυτή γεωμετρίας και τη βάση γνώσης κατασκευασιμότητας (Σχήμα 8). Εφαρμογή CAD + πρόσθετος πράκτορας Γεωμετρία Πράκτορας ανάλυσης γεωμετρίας Συμβουλευτικός πράκτορας Συγκεκριμένα γεωμετρικά χαρακτηριστικά Συμπεράσματα Βάση Γνώσης κατασκευασιμότητας Σχήμα 8: Αξιολόγηση της εφικτότητας κατασκευής. Ο πράκτορας ανάλυσης γεωμετρίας διαρκώς αξιολογεί τη γεωμετρία του προϊόντος καθώς αυτό σχεδιάζεται. Σκοπός του είναι η αναγνώριση συγκεκριμένων χαρακτηριστικών της δομής του, τα οποία σχετίζονται με τον τρόπο κατασκευής του, όπως βαθιές οπές, τυφλές οπές ή ακτίνες μικρής καμπυλότητας. Όταν αντιλαμβάνεται ένα τέτοιο χαρακτηριστικό, προωθείται στη βάση γνώσης κατασκευασιμότητας. Η βάση γνώσης εφαρμόζει ορισμένες γενικές μηχανολογικές αρχές σχετικές με την κατεργασία. Είναι ικανή να αξιολογήσει συγκεκριμένα χαρακτηριστικά της μορφής του προϊόντος, ως προς τη δυνατότητα υλοποίησής τους και να προσδιορίσει τις εργαλειομηχανές και τα εργαλεία που απαιτούνται. Π.χ. όταν το βάθος μια τυφλής οπής ξεπερνάει ένα όριο, συμπεραίνεται ότι χρειάζεται ειδικός εξοπλισμός διάτρησης, ή όταν μια οπή χρησιμοποιείται για τη σύνδεση δύο εξαρτημάτων, δεν επιτρέπεται να είναι πολύ βαθιά, λόγω των περιορισμένων ανοχών. 26

35 Η βάση γνώσης μπορεί να τροποποιηθεί εύκολα, προσθέτοντας νέους κανόνες, διαγράφοντας παλιούς ή τροποποιώντας υπάρχοντες. Όποια συμπεράσματα στα οποία καταλήγει προωθούνται στον αντίστοιχο συμβουλευτικό πράκτορα που βρίσκεται στον κόμβο του σχεδιαστή. Ο πράκτορας παρουσιάζει με τη σειρά του τα συμπεράσματα στον σχεδιαστή, ο οποίος μπορεί να τα χρησιμοποιήσει για να λάβει άμεσα αποφάσεις. 27

36 4. ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΤΟΥ FRAMEWORK 4.1. Περιβάλλον λειτουργίας Υλικό Καθώς η χρήση σταθμών εργασίας από τους μηχανικούς, για μηχανολογική σχεδίαση, είναι το σύνηθες, στόχος του προτεινόμενου συστήματος είναι η ικανοποιητική εκτέλεση σε αυτό το επίπεδο υλικού. Ωστόσο, τμήματα του συστήματος ειδικά αυτά που αποτελούν τη διεπαφή με το χρήστη πρέπει να είναι ικανά να εκτελούνται αποτελεσματικά σε σταθμούς με περιορισμένη υπολογιστή ισχύ, προκειμένου να διευκολύνεται η απομακρυσμένη χρήση Λογισμικό Το βασικότερο στοιχείο του συγκεκριμένου συστήματος είναι η συνεργασία του με υπάρχοντες εφαρμογές CAD/CAM. Αυτό το είδος λογισμικού συνήθως διαθέτει ένα πλαίσιο προγραμματισμού για την υποστήριξη της ανάπτυξης προγραμμάτων που να προσθέτονται σε αυτό. Συνήθως αυτό το πλαίσιο είναι προσιτό μέσω της Visual Basic for Applications, του.net, του COM ή άλλων, ανεξάρτητων, περιβαλλόντων με γλώσσες τύπου LISP. Χρησιμοποιώντας τα πλαίσια αυτά, αναπτύσσονται πρόσθετα που συνδέουν τις εφαρμογές CAD/CAM με το σύστημα. Πέραν του συνδετικού τους ρόλου, οι πράκτορες που λειτουργούν ως πρόσθετα διαθέτουν ελάχιστη λειτουργικότητα, προκειμένου να διατηρηθεί στο υψηλό επίπεδο η αρθρωτή δομή του συστήματος Πόροι Στο επίπεδο της παρούσας εργασίας, οι απαιτούμενοι πόροι μπορούν να διαιρεθούν σε δύο ομάδες: την απαιτούμενη υπολογιστική ισχύ και το εύρος ζώνης δικτύου που χρησιμοποιείται Υπολογιστική ισχύς Η εντυπωσιακή αύξηση της διαθέσιμης υπολογιστικής ισχύς τα τελευταία χρόνια, έχει μειώσει τη σημασία του ζητήματος της διαθεσιμότητάς της στις συνήθεις περιπτώσεις ανάπτυξης λογισμικού. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη, λόγω του ότι η προτεινόμενη λύση αναμένεται να εκτελείται παράλληλα με άλλες εφαρμογές ιδιαίτερα απαιτητικές σε υπολογιστική ισχύ, όπως είναι τα προγράμματα CAD/CAM. Οι πράκτορες μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες βάσει της τοποθεσίας τους: αυτούς που συνεργάζονται άμεσα με τις παραπάνω εφαρμογές και συνεπώς εκτελούνται στην ίδια τοποθεσία και αυτούς που λειτουργούν αυτόνομα, σε απομακρυσμένα συστήματα. Οι πρώτοι, απαιτούν ελάχιστη υπολογιστική ισχύ, προκειμένου να εξασφαλιστεί η ομαλή λειτουργία των συνεργαζόμενων εφαρμογών. Μάλιστα, ορισμένοι είναι σχεδιασμένοι έτσι ώστε η επεξεργασία να λαμβάνει χώρα όταν το φορτίο του επεξεργαστή είναι χαμηλό. 28

37 Η δεύτερη ομάδα πρακτόρων, επιτρέπεται να καταναλώνουν περισσότερους πόρους, καθώς μπορούν να τοποθετούνται σε συστήματα αφιερωμένα αποκλειστικά σε αυτούς. Στην ομάδα αυτή περιλαμβάνονται πράκτορες υπεύθυνοι για τον προγραμματισμό και το συλλογισμό, για την εκτέλεση βάσεων γνώσης και γενικά για λειτουργίες που έχουν υψηλές απαιτήσεις υπολογιστικής ισχύς Εύρος ζώνης δικτύου Τα κατανεμημένα συστήματα έχουν εκ φύσεως αυξημένες απαιτήσεις εύρους ζώνης δικτύου. Καίριο στοιχείο της αποδοτικότητάς τους είναι η ελαχιστοποίηση των μεταβιβάσεων δεδομένων, χωρίς την ελάττωση της λειτουργικότητάς τους. Η υιοθετηθείσα πολιτική προσεγγίζει αυτό το στόχο κάνοντας χρήση μόνο σύντομων μηνυμάτων για το συντονισμό του συστήματος. Μεγάλες ποσότητες δεδομένων διακινούνται μόνο όταν αυτά είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν σε κάποια απομακρυσμένη τοποθεσία. 29

38 5. ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΟΥ FRAMEWORK 5.1. Γενικές αρχές Προκειμένου το αναπτυσσόμενο σύστημα να είναι εύχρηστο, πρέπει να διέπεται από υψηλή προσαρμοστικότητα. Αυτή έχει δύο εκφάνσεις στο παρόν πλαίσιο: Προσαρμοστικότητα στο λογισμικό που προτιμάει ο χρήστης. Προσαρμοστικότητα στον τρόπο συνεργασίας που προτιμάνε οι χρήστες (όσον αφορά την τοπολογία του δικτύου, αλλά και την πληρότητα του συστήματος). Η θεωρία, αλλά και η πράξη, καταδεικνύουν τα συστήματα που βασίζονται σε πράκτορες ως τα πιο προσαρμοστικά. Ομάδες συνεργαζόμενων πρακτόρων, εμφανίζουν ένα είδος νοημοσύνης, η οποία προσδίδει στο σύστημά τους υψηλή ανοχή στην ποικιλομορφία των καταστάσεων που είναι πιθανόν να αντιμετωπίσουν [26]. Σχεδίαση Προγραμματισμός παραγωγής Αναζήτηση Σχεδίαση Ανάλυσης γεωμετρίας Agent Authority Διαχείρισης βάσεων δεδομένων Σχεδίαση Άλλοι πράκτορες Σχήμα 9: Γενική αρχιτεκτονική. Η αρχιτεκτονική που εφαρμόζεται (Σχήμα 9) βασίζεται εξολοκλήρου σε πράκτορες που συνεργάζονται. Κάθε κόμβος στο Σχήμα 9 αντιστοιχεί σε μια διεργασία ή υπηρεσία, η οποία τελείται από έναν ή περισσότερους πράκτορες. Κάθε πράκτορας αποφασίζει μόνος του για τις ενέργειές του και επικοινωνεί με τους υπόλοιπους της γειτονιάς κατά βούληση. Καθώς είναι αυτόνομοι, δεν απαιτείται η συμμετοχή όλων των ειδών πρακτόρων, επιτρέποντας έτσι τη χρήση μόνο αυτών που καθορίζουν οι ανάγκες των χρηστών. Η λειτουργικότητα του συστήματός τους σταδιακά αυξάνεται με την προσθήκη νέων πρακτόρων. Το μοναδικό κεντρικό σημείο του σχήματος είναι η Αρχή Πρακτόρων (Agent Authority). Αυτή είναι υπεύθυνη για τη διευθυνσιοδότησή τους και για την ασφάλεια του συστήματος. Το σύνολο των πρακτόρων που συνεργάζονται στα πλαίσια ενός έργου ονομάζεται «γειτονιά» και η Αρχή Πρακτόρων λειτουργεί ως μια υπηρεσία χρυσού οδηγού. 30

39 Η Αρχή Πρακτόρων επιτρέπει επίσης τη σύνδεση δύο ή περισσότερων γειτονιών, μέσω της σύνδεσης των αντίστοιχων Αρχών Πρακτόρων (Σχήμα 10). Με αυτή τη μέθοδο, η λειτουργικότητα ενός συστήματος αυξάνεται εύκολα, με την προσθήκη μιας άλλης, ήδη ρυθμισμένης, γειτονιάς. Π.χ. όταν ένα νέο μηχανουργείο, το οποίο ήδη έχει ρυθμισμένη μια γειτονιά, χρειάζεται να προστεθεί σε μια άλλη γειτονιά, το μόνο που χρειάζεται είναι η σύνδεση των δύο Αρχών Πρακτόρων. Πράκτορες Πράκτορες Agent Authority Agent Authority Πράκτορες Πράκτορεςδ Σχήμα 10: Ενοποίηση γειτονιών Συντονισμός πρακτόρων Ο συντονισμός των πρακτόρων είναι θεμελιώδους σημασίας για την ομαλή λειτουργία του συστήματος (όπως άλλωστε και κάθε πολυπρακτορικού συστήματος). Η προσέγγιση του κεντρικού ελέγχου, απορρίφθηκε, λόγω της μειωμένης ευελιξίας που προσφέρει. Αντ αυτού, επιλέχθηκε ο αποκεντρωμένος έλεγχος. Επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης σύντομων μηνυμάτων που ανταλλάσσονται μεταξύ των πρακτόρων. Αυτά είναι των ακόλουθων ειδών: Δηλώσεις κατάστασης Δηλώσεις ενεργειών Αιτήσεις κατάστασης Αιτήσεις υπηρεσιών Αποκρίσεις Τα μηνύματα δηλώσεων μεταδίδονται σε όλους τους πράκτορες που συμμετέχουν σε μια γειτονιά, επιτρέποντας έτσι στον κάθε ένα να επιλέξει αυτόνομα αν θα ενεργήσει ως απόκριση στο μήνυμα και το είδος της ενέργειας (Σχήμα 11). Η πλειοψηφία των μηνυμάτων ανήκουν σε αυτή την κατηγορία, εξασφαλίζοντας ευελιξία και εύκολη αναβάθμιση του συστήματος. Τα μηνύματα αιτήσεων ρητά ζητάνε μια απόκριση, με τη μορφή ενέργειας ή δήλωσης, εισάγοντας αναπόφευκτα κάποιο βαθμό εξάρτησης μεταξύ ορισμένων πρακτόρων (οι αιτούντες εξαρτούνται από τους αποκρίνοντες) (Σχήμα 11). Έχει ληφθεί ιδιαίτερη μέριμνα ώστε αυτό το είδος των μηνυμάτων να περιοριστεί στα απολύτως απαραίτητα, δηλαδή σε αυτά που η εξάρτηση εμφανίζεται και σε λογικό επίπεδο. 31

40 Δηλώσεις Αιτήσεις Πράκτορας Πράκτορας Πράκτορας Πράκτορας Πράκτορας Αίτηση Πράκτορας Πράκτορας Πράκτορας Πράκτορας Σχήμα 11: Συντονισμός πρακτόρων. Σύμφωνα με την εφαρμοσμένη αρχιτεκτονική, ένας πράκτορας ενεργεί στις ακόλουθες περιπτώσεις: Αποφασίζει να ενεργήσει βάσει των ληφθέντων μηνυμάτων. Ενεργοποιείται ως απόκριση σε ένα μήνυμα αίτησης. Αποφασίζει να ενεργήσει βάσει των στοιχείων που αντιλαμβάνεται από το περιβάλλον του (π.χ. όταν ένας σχεδιαστής εκτελεί ορισμένες ενέργειες) Διεκπεραίωση επικοινωνιών Η χρήση ενός κεντρικού σημείου εκ του οποίου θα διέρχονταν όλα τα δεδομένα θα δημιουργούσε συνωστισμό τους στο δίαυλο επικοινωνίας του σημείου αυτού, υποβαθμίζοντας τις παρεχόμενες υπηρεσίες όλου του συστήματος. Για το λόγο αυτό, τα δεδομένα μεταφέρονται άμεσα μεταξύ των πρακτόρων που επιθυμούν την επικοινωνία. Πρόσθετος πράκτορας CAD/CAM Διαχειριστής επικοινωνιών Διαχειριστής επικοινωνιών Κόμβος Πράκτορας CAPP Άλλος πράκτορας Εφαρμογή CAD/CAM Συμβουλευτικός πράκτορας Κόμβος Διαχειριστής επικοινωνιών Κόμβος Πράκτορας αναζήτησης Σχήμα 12: Διαχειριστής επικοινωνιών. 32

41 Η Αρχή Πρακτόρων λειτουργεί ως υπηρεσία διευθυνσιοδότησης, ενημερώνοντας (με μηνύματα δήλωσης κατάστασης) όλους τους κόμβους της γειτονίας για την τοποθεσία κάθε πράκτορα. Ωστόσο, το σύστημα θα πρέπει να είναι ικανό να λειτουργήσει και χωρίς η Αρχή Πρακτόρων να είναι διαρκώς διαθέσιμη. Αυτό επιτυγχάνεται με την αποθήκευση των διευθύνσεων κάθε πράκτορα σε κάθε κόμβο, καθιστώντας την Αρχή Πρακτόρων απαραίτητη μόνο κατά την είσοδο πρακτόρων στο σύστημα. Υπεύθυνος για την διεκπεραίωση των επικοινωνιών είναι ο Διαχειριστής Επικοινωνιών (Σχήμα 12). Πρόκειται για ξεχωριστό τμήμα λογισμικού, το οποίο εκτελείται σε κάθε κόμβο. Διαχειρίζεται τις επικοινωνίες τόσο εντός του κόμβου, όσο και μεταξύ του κόμβου και άλλων κόμβων, με αποτέλεσμα κάθε πράκτορας να μη χρειάζεται να γνωρίζει οτιδήποτε για τη θέση των υπολοίπων απλά αιτείται τη μεταφορά ενός μηνύματος προς έναν άλλο πράκτορα από το Διαχειριστή Επικοινωνιών. Σε αυτόν αποθηκεύονται επίσης προσωρινά και οι διευθύνσεις των απομακρυσμένων πρακτόρων, ώστε να μην απαιτείται η διαρκής επικοινωνία με την Αρχή Πρακτόρων. Ο συγκεκριμένος διαχωρισμός των λειτουργιών επικοινωνίας από τις λοιπές, είναι απαραίτητος για τη σωστή δομή του συστήματος, καθώς επιτρέπει τη δημιουργία και τροποποίηση οποιουδήποτε πράκτορα, χωρίς να χρειάζεται να ληφθεί υπόψη το ζήτημα των επικοινωνιών. Παράλληλα, διευκολύνει ιδιαίτερα την τροποποίηση του τρόπου σύνθεσης μιας γειτονιάς επιτρέποντας την άμεση αλλαγή του στο μέλλον, εφόσον προκύψει ανάγκη αφού τα μοναδικά στοιχεία που σχετίζονται με αυτό το ζήτημα είναι ο Διαχειριστής Επικοινωνιών και η Αρχή Πρακτόρων Αναπαράσταση δεδομένων Ο τρόπος με τον οποίο οποιαδήποτε διεργασία διεκπεραιώνεται εξαρτάται κυρίως από τη μορφή και τη δομή αυτής με την οποία αναπαρίστανται τα δεδομένα της διεργασίας. Η εξάρτιση είναι σαφώς μεγαλύτερη στις περιπτώσεις που η διεργασία εκτελείται από λογισμικό, το οποίο δεν είναι τόσο ευπροσάρμοστο όσο το ανθρώπινο μυαλό. Η σχεδίαση και κατασκευή προϊόντων αποτελείται από πολλές, διαφορετικής φύσεως, διεργασίες και συνεπώς απαιτούνται διαφορετικά ήδη αναπαράστασης των ίδιων δεδομένων. Για παράδειγμα, οι σχεδιαστές αντιλαμβάνονται ευκολότερα τα εξαρτήματα μέσω φωτορεαλιστικών αποδόσεων τους, ενώ η αξιολόγηση της λειτουργικότητάς τους τα αντιμετωπίζει ως σύνολο λειτουργικών χαρακτηριστικών και για την υλοποίησή τους απαιτείται η αναλυτική τους γεωμετρία. Η ποικιλομορφία των μορφών αναπαράστασης δεδομένων μπορεί να καλυφθεί με τρεις τρόπους: (α) αποθήκευση όλων των μορφών και ενημέρωσή τους σε κάθε αλλαγή, (β) μετατροπή της μιας αποθηκευμένης μορφής στην κάθε φορά απαιτούμενη με χρήση φίλτρων στα σημεία όπου χρησιμοποιείται και (γ) χρήση αντικειμένων τα οποία έχουν τη δυνατότητα να εμφανίζονται με διαφορετικές μορφές. Προκειμένου να αποφευχθεί η αποθήκευση και μεταφορά μεγάλου όγκου δεδομένων και η διατήρηση συνδέσεων μεταξύ των διαφορετικών μορφών, η πρώτη μέθοδος απορρίφθηκε. Αντίστοιχα, απορρίφθηκε και η δεύτερη, διότι απαιτεί την υλοποίηση φίλτρων σε κάθε σημείο όπου απαιτείται μετατροπή δεδομένων, κάτι που θα περιόριζε την επεκτασιμότητα του συστήματος. 33

42 Αναλυτική γεωμετρία Λειτουργικότητα Αντικείμενο Χαρακτηριστικά Άλλη μορφή Σχήμα 13: Μεταλλασσόμενα αντικείμενα. Η υιοθετηθείσα προσέγγιση κάνει χρήση μεταλλασσόμενων αντικειμένων (Σχήμα 13), τα οποία είναι ικανά να μεταβάλλουν την μορφή τους, κατόπιν αιτήσεως, χρησιμοποιώντας εσωτερικά φίλτρα. Για κάθε είδος αντικειμένου, επιλέγεται μια εσωτερική αναπαράσταση, η οποία να περιέχει όλα τα δεδομένα και, ανάλογα με το είδος του και τη χρήση του, να είναι είτε περιορισμένου μεγέθους (ώστε να μετακινούνται λιγότερα δεδομένα) είτε η συνηθέστερα χρησιμοποιούμενη (ώστε να απαιτούνται λιγότερες μετατροπές). Η μέθοδος αυτή απαλλάσσει τους πράκτορες από την ανάγκη διαχείρισης μετατροπών. Επιπρόσθετα, αν χρειαστεί η αναπαράσταση ενός αντικειμένου με κάποιο νέο τρόπο, απλά μπορεί να προστεθεί στον ορισμό του και το αντίστοιχο φίλτρο μετατροπής Ασφάλεια συστήματος Οι αποκομμένες εφαρμογές που εκτελούνται σε έναν μόνο υπολογιστή δε χρειάζεται να ασχοληθούν με ζητήματα ασφάλειας, αφού αυτά αντιμετωπίζονται από το λειτουργικό σύστημα. Ωστόσο, τα κατανεμημένα συστήματα όπως το παρόν απαιτούν συνεχή επικοινωνία με απομακρυσμένους υπολογιστές, περιορίζοντας την αποτελεσματικότητα του λειτουργικού συστήματος αναφορικά με την εξασφάλιση ασφάλειας. Γενικά, οι υψηλές απαιτήσεις επικοινωνίας των συστημάτων αυτών τα καθιστούν ευάλωτα. Ο κεντρικός μηχανισμός παροχής ασφάλειας που χρησιμοποιείται στο παρόν είναι η χρήση πιστοποιητικών. Υπεύθυνη για τη διαχείρισή τους (Certification Authority) είναι η Αρχή Πρακτόρων. Πριν την αποδοχή ενός κόμβου σε μια γειτονία, ελέγχεται το πιστοποιητικό του από την Αρχή Πρακτόρων και, εφόσον είναι έγκυρο, κοινοποιείται ο κόμβος (και οι πράκτορες που εδρεύουν σε αυτόν) στη γειτονιά. Τα ίδια πιστοποιητικά χρησιμοποιούνται και στις περιπτώσεις που απαιτείται μυστικότητα των επικοινωνιών, μέσω της κρυπτογράφησης των μηνυμάτων με τα συγκεκριμένα πιστοποιητικά. Ωστόσο, η χρήση της κρυπτογράφησης εισάγει περαιτέρω απαιτήσεις σε υπολογιστική ισχύ και εύρος ζώνης δικτύου, με αποτέλεσμα τη μείωση της αποδοτικότητας του συστήματος. 34

43 6. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Στο τρέχον κεφάλαιο, περιγράφεται η συμπεριφορά του συστήματος σε σχέση με την αξιολόγηση της εφικτότητας κατασκευής κατά τη σχεδίαση του τεμαχίου που φαίνεται στην Εικόνα 7. Εικόνα 7: Παράδειγμα τεμαχίου με τρεις οπές. Καθ όλη τη διάρκεια σχεδίασης του σώματος του τεμαχίου, ο αναλυτής γεωμετρίας παρακολουθεί τη γεωμετρία του. Σχετικές πληροφορίες αποστέλλονται στη βάση γνώσης κατασκευασιμότητας. Ωστόσο, η τελευταία δεν εξάγει ιδιαίτερα συμπεράσματα, άξια αναφοράς (Σχήμα 14 - α). Καθώς ο σχεδιαστής δημιουργεί μια εκ των δεξιών οπών (1 και 2), ο πράκτορας ανάλυσης γεωμετρίας αναγνωρίζει την οπή. Ετοιμάζει ένα πακέτο δεδομένων στο οποίο περιγράφεται η οπή και το αποστέλλει στη βάση γνώσης προς αξιολόγηση. Καθώς οι οπές αυτές είναι διαμπερείς και δεν είναι διαθέσιμες πληροφορίες σχετικές με τη χρήση τους, η βάση γνώσης δεν αποκρίνεται με κάποια παρατήρηση (Σχήμα 14 - β). Η δημιουργία της αριστερής οπής (3) αναγνωρίζεται από τον πράκτορα ανάλυσης γεωμετρίας ως «τυφλή» οπή. Τα χαρακτηριστικά της προωθούνται όπως πριν στη βάση γνώσης, η οποία τώρα συμπεραίνει ότι απαιτείται ειδική εργαλειομηχανή για την κατασκευή τέτοιας οπής, καθώς το βάθος της οπής είναι άνω ενός ορίου. Το συμπέρασμα αυτό επιστρέφεται στον πράκτορα ανάλυσης γεωμετρίας, ο οποίος αποστέλλει σχετική δήλωση στον αντίστοιχο πράκτορα συμβουλών (που εκτελείται στον κόμβο του σχεδιαστή) (Σχήμα 14 - γ). Ο τελευταίος ενημερώνει το σχεδιαστή, ο οποίος μπορεί να επιλέξει είτε την τροποποίηση της οπής, είτε τη χρήση της ειδικής εργαλειομηχανής. 35

44 Δημιουργία σώματος Λογισμικό CAD Πράκτορας γεωμετρία Αναλυτής γεωμετρίας στοιχεία γεωμετρίας σώματος αντικειμένου Βάση γνώσης Δημιουργία δεξιάς οπής (1 ή 2) Λογισμικό CAD Πράκτορας γεωμετρία Αναλυτής γεωμετρίας στοιχεία γεωμετρίας οπής 1 ή 2 Βάση γνώσης Δημιουργία αριστερής οπής (3) Λογισμικό CAD Πράκτορας γεωμετρία Αναλυτής γεωμετρίας στοιχεία γεωμετρίας οπής 3 Συμβουλευτικός πράκτορας «απαιτείται ειδική εργαλειομηχανή» Βάση γνώσης Τυφλή οπή Βαθιά οπή Δημιουργία σχεδίου συναρμολόγησης Λογισμικό CAD Πράκτορας Συναρμολόγηση Αναλυτής γεωμετρίας στοιχεία γεωμετρίας και συναρμολόγησης οπής 2 Συμβουλευτικός πράκτορας «βαθιά οπή» & «οπή συναρμογής» Βάση γνώσης Βαθιά οπή Οπή συναρμογής Σχήμα 14: Παράδειγμα διακίνησης δεδομένων. Σε επόμενο στάδιο, ο ίδιος - ή άλλος σχεδιαστής δημιουργεί ένα σχέδιο συναρμολόγησης, στο οποίο δηλώνεται ότι η οπή 2 χρησιμοποιείται για τη συναρμογή του τεμαχίου με ένα άλλο. Η πληροφορία αυτή, μαζί με τα χαρακτηριστικά της οπής, προωθείται στη βάση γνώσης. Η βάση αποφαίνεται ότι «οι οπές που χρησιμοποιούνται για συναρμογή έχουν συγκεκριμένες ανοχές» και ότι «οι ανοχές αυτές δεν μπορούν να επιτευχθούν σε οπές με τόσο μεγάλο βάθος». Τα δύο αυτά συμπεράσματα, καθώς είναι αντιφατικά, επιστρέφονται στον πράκτορα ανάλυσης γεωμετρίας, ο οποίος ενημερώνει σχετικά τον σχεδιαστή μέσω του πράκτορα συμβουλών (Σχήμα 14 - δ). 36

45 Υ ΛΟΠΟΙΗΘΕΙΣΑ ΛΥΣΗ 37

46 7. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ 7.1. Εισαγωγή Στα πλαίσια της αποτίμησης του πολυπρακτορικού συστήματος λογισμικού που περιγράφηκε στα προηγούμενα κεφάλαια, υλοποιήθηκε ένα τμήμα αυτού. Συγκεκριμένα, έγινε προσπάθεια να αποδοθεί τμήμα της λειτουργίας που αναφέρεται στην παράγραφο (Αναλυτική αναπαράσταση), σχετιζόμενο με τα εργαλεία σχεδίασης για μηχανολογική σχεδίαση. Σκοπός της υλοποίησης είναι η αξιολόγηση της λειτουργικότητας ενός συστήματος πρακτόρων ως βοήθημα κατά τη μηχανολογική σχεδίαση. Επιλέχθηκε να υλοποιηθεί το συγκεκριμένο τμήμα του συστήματος, διότι εισάγει λειτουργικότητα και ως ανεξάρτητο λογισμικό (δε χρειάζεται το υπόλοιπο τμήμα του συστήματος πρακτόρων). Εξάλλου, η επιλογή κάποιου άλλου τμήματος με εμφανή λειτουργικότητα θα απαιτούσε την υλοποίηση όλης της υποδομής επικοινωνίας και συντονισμού του συστήματος, κάτι το οποίο είναι εκτός του αντικειμένου της διπλωματικής αυτής Συνοπτική περιγραφή λειτουργικότητας Η λειτουργικότητα της υλοποιηθείσας λύσης κινείται γύρω από τρεις άξονες: διαστάσεις, κλίμακα σχεδίου και ομάδα γραμμών Διαστάσεις Η εισαγωγή διαστάσεων σε ένα γραμμικό σχέδιο είναι απαραίτητη για την ολοκλήρωσή του. Οι αναγραφόμενες διαστάσεις πρέπει να καθορίζουν πλήρως τη γεωμετρία του απεικονιζόμενου αντικειμένου και να καθιστούν οποιαδήποτε μέτρηση επί του σχεδίου περιττή. Λόγω του κεντρικού τους ρόλου σε ένα σχέδιο, αλλά και του πλήθους τους, προσφέρεται πληθώρα σχετικών εργαλείων από τα περισσότερα πακέτα λογισμικού CAD. Ωστόσο, ειδικά το μηχανολογικό σχέδιο περιλαμβάνει μεγάλη ποικιλία ειδών διαστάσεων και ταυτόχρονα ορίζει σαφείς κανόνες για τη μορφή τους. Κατά τη σχεδίαση του πράκτορα που είναι υπεύθυνος για την υποστήριξη της εισαγωγής διαστάσεων, έγινε προσπάθεια να καλυφθούν ορισμένα κενά που υπάρχουν στον τομέα αυτό. Η βασικότερη έλλειψη που παρατηρήθηκε είναι ότι δεν υπάρχει αυτόματη υποστήριξη της επιλογής του είδους της διάστασης μεταξύ των: Κανονικές (Σχήμα 15). 30 Σχήμα 15: Κανονική διάσταση. 38

47 Βοηθητικές (Σχήμα 16): Σύμφωνα με τον κανονισμό DIN 406, μέρος 1 ο, είναι διαστάσεις οι οποίες δεν είναι απαραίτητες για τον καθορισμό της γεωμετρίας του αντικειμένου, αλλά χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της ακρίβειάς του [30]. Διαφοροποιούνται από τις κανονικές περικλείοντας την τιμή τους σε παρενθέσεις. (30) Σχήμα 16: Βοηθητική διάσταση. Θεωρητικές (Σχήμα 17): Κατά τον κανονισμό DIN 7184, μέρος 1 ο, θεωρητικές είναι αυτές οι διαστάσεις που είναι απαραίτητες για τον προσδιορισμό της γεωμετρικής θέσεως του πεδίου ανοχών [30]. Διαφοροποιούνται από τις κανονικές περικλείοντας την τιμή τους εντός ορθογώνιου παραλληλογράμμου. 30 Σχήμα 17: Θεωρητική διάσταση. Ακατέργαστης μορφής (Σχήμα 18): Σε σχέδια τεμαχίων, για τα οποία δεν υπάρχουν ξεχωριστά σχέδια με τις διαστάσεις της αρχικής ακατέργαστης μορφής τους, επιτρέπεται η καταχώριση αυτών των διαστάσεων [30]. Διαφοροποιούνται από τις κανονικές περικλείοντας την τιμή τους σε αγκύλες. [30] Σχήμα 18: Διάσταση ακατέργαστης μορφής. Ο χρήστης, προκειμένου να επιλέξει ένα είδος εκ των ανωτέρω, διαφορετικό από το τρέχον, χρειάζεται να τροποποιήσει χειροκίνητα τη διάσταση. Αντιθέτως, ο πράκτορας διαστάσεων ανιχνεύει οποιαδήποτε εντολή διαστάσεων και αυτόματα εμφανίζει μια σχετική λίστα, μέσω της οποίας, ο χρήστης μπορεί να τροποποιήσει άμεσα το τρέχον είδος διαστάσεων. Παράλληλα, κατά την έναρξή του, ο πράκτορας δημιουργεί ένα στυλ διαστάσεων που εφαρμόζει τους κανόνες διαστάσεων που αφορούν το μηχανολογικό σχέδιο [30]. Έτσι, όσες διαστάσεις χρησιμοποιούν το στυλ αυτό, ακολουθούν τους παραπάνω κανόνες. Τέλος, εισάγει πέντε επιπρόσθετες εντολές για εισαγωγή των ακόλουθων διαστάσεων: τετραγώνου, ακτίνας κύκλου, διαμέτρου κύκλου, ανοίγματος κλειδιού και γραμμής υπόδειξης. 39

48 Κλίμακα σχεδίου Η κλίμακα ενός γραμμικού σχεδίου οφείλει να είναι απόλυτα ακριβής, παρά την απαγόρευση μετρήσεων επί του σχεδίου. Η συνήθης τακτική σχεδίασης υπό διάσταση, με χρήση λογισμικού CAD, είναι η σχεδίαση του μοντέλου σε πραγματική κλίμακα (1:1) και η εφαρμογή της επιθυμητής κλίμακας κατά την εκτύπωση [31]. Ένα σύνηθες πρόβλημα που αντιμετωπίζεται είναι το μέγεθος των γραμμάτων που εμφανίζονται στο σχέδιο. Ενώ, κατά τη σχεδίαση αυτό που έχει σημασία για το αντικείμενο είναι οι πραγματικές του διαστάσεις, δε συμβαίνει το ίδιο και για τα εισαγόμενα κείμενα. Ελλείψει «πραγματικού» μεγέθους, σημασία έχει μόνο το μέγεθός τους υπό κλίμακα. Ο σχεδιαστής, λαμβάνοντας υπόψη του από την αρχή την επιθυμητή κλίμακα σχεδίασης, μπορεί να υπολογίσει το μέγεθος γραμμάτων που χρησιμοποιεί, προκειμένου μετά την εφαρμογή της κλίμακας κατά την εκτύπωση να προκύψει το επιθυμητό ύψος κειμένου στο εκτυπωμένο σχέδιο (αρχικό ύψος x κλίμακα = ύψος εκτύπωσης). Ωστόσο, προκύπτει πρόβλημα εάν επιλεχθεί τελικά διαφορετική κλίμακα ή επιθυμείται η εκτύπωση σε περισσότερες της μιας κλίμακες. Ο πράκτορας που αφορά την κλίμακα του σχεδίου παρακολουθεί τις λειτουργίες του σχεδιαστή και, όταν ανιχνεύσει κάποια λειτουργία σχετική με τη διαμόρφωση της εκτύπωσης, αναδύει μενού επιλογής της κλίμακας. Με την επιλογή διαφορετικής από την τρέχουσα κλίμακα, αυτόματα μεταβάλλεται το ύψος των γραμμάτων, ώστε να διατηρηθεί αμετάβλητο το ύψος εκτύπωσής τους Ομάδα γραμμών Οι γραμμές μηχανολογικών σχεδίων κατατάσσονται ανάλογα με το πάχος τους σε ομάδες γραμμών. Χαρακτηριστικό στοιχείο για την ονομασία κάθε ομάδας είναι το πάχος της παχύτερης γραμμής σε χιλιοστά. Ανάλογα με το είδος της, μια γραμμή εντός μιας ομάδας επιτρέπεται να έχει μόνο ορισμένα πάχη. Σε ένα μηχανολογικό σχέδιο πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο μια ομάδα γραμμών [30]. Η μεταβολή της ομάδας γραμμών σε ένα σχέδιο είναι χρονοβόρα διαδικασία, καθώς απαιτεί την αλλαγή του πάχους όλων των αντικειμένων ή και επιπέδων (layer). Ο πράκτορας ομάδας γραμμών παρακολουθεί τις λειτουργίες που διεξάγει ο χρήστης και όταν ανιχνεύσει κάποια που σχετίζεται με τη ρύθμιση της μορφής της εκτύπωσης, αναδύει ένα μενού από το οποίο μπορεί ο χρήστης να επιλέξει την ομάδα γραμμών. Το αποτέλεσμα είναι να στρογγυλοποιούνται τα πάχη γραμμών των οντοτήτων στο πλησιέστερο τυποποιημένο πάχος γραμμής ή και να μεταβάλλονται στο αντίστοιχο της νέας επιλεχθείσας ομάδας εφόσον πρόκειται για μεταβολή της ομάδας γραμμών Περιβάλλον λειτουργίας Όπως αναφέρεται στο πρώτο μέρος της διπλωματικής, το τμήμα των πρακτόρων που αφορούν στη σχεδίαση, είναι σε άμεση συνεργασία με το αντίστοιχο λογισμικό CAD. Για την υλοποίηση των πρακτόρων, επιλέχθηκε το λογισμικό AutoCAD της Autodesk, έκδοση Αποτελεί κλασσικό λογισμικό CAD με μακρόχρονη εξελικτική πορεία. Η εμπορική ονομασία έκδοσης 2007 αντιστοιχεί στην πραγματική έκδοση 17.0s. Προτιμήθηκε το συγκεκριμένο για τους ακόλουθους λόγους: Είναι ευρέως διαδεδομένο πρόγραμμα με πολύ μεγάλο αριθμό χρηστών. 40

49 Αν και το ίδιο δεν παρέχει τόσες δυνατότητες όσες άλλα προγράμματα μηχανολογικής σχεδίασης, κυκλοφορούν αρκετά πρόσθετα πακέτα λογισμικού (από την ίδια την Autodesk, αλλά και από άλλες εταιρίες), τα οποία καλύπτουν την έλλειψη αυτή. Παρέχει εκτενή υποστήριξη ανάπτυξης πρόσθετων προγραμμάτων σε διάφορες γλώσσες προγραμματισμού. Ο γράφων έχει εμπειρία χρήσης αυτού και ανάπτυξης λογισμικού σε αυτό. Η έκδοση 2007 επιλέχθηκε για λόγους συμβατότητας με σύγχρονες γλώσσες προγραμματισμού (.NET Framework 2.0) Χρησιμοποιηθέντα εργαλεία ObjectARX Το ObjectARX είναι ένα σύνολο βιβλιοθηκών για την ανάπτυξη εφαρμογών AutoCAD, την επέκταση κλάσεών του και τη δημιουργία νέων εντολών. Μια εφαρμογή ObjectARX εκτελείται στον ίδιο χώρο διευθύνσεων με το AutoCAD και μπορεί να καλέσει άμεσα μεθόδους του [32]. Αν και αρχικά υποστήριζε την ανάπτυξη εφαρμογών μόνο μέσω της C++, στις τελευταίες εκδόσεις του έχει προστεθεί υποστήριξη και για το.net Framework. Οι άλλες διαθέσιμες επιλογές ήταν η χρήση της AutoLISP (ένα υποσύνολο της γλώσσας LISP, ειδικά προσαρμοσμένο για συνεργασία με το AutoCAD ) και η χρήση της Visual Basic for Applications. Η μεν πρώτη απορρίφθηκε λόγω, πρώτον, της πλήρους αδυναμίας της AutoLISP για επικοινωνία με εφαρμογές εκτός του AutoCAD και δεύτερον της υποτυπώδους υποστήριξης γραφικής διεπαφής. Η δε δεύτερη, διότι η V.B.A. έχει περιορισμένη λειτουργικότητα σε σχέση με τις γλώσσες.net ειδικά όσον αφορά την επέκταση του AutoCAD, αλλά και τις δυνατότητες διασύνδεσης NET Framework Οι εφαρμογές.net Framework βασίζονται στις υπηρεσίες που παρέχει το Common Language Runtime (CLR). Το CLR είναι ένα σύνολο υπηρεσιών που καλύπτει ευρύ φάσμα λειτουργιών. Γύρω από αυτό, έχουν αναπτυχθεί δεκάδες γλώσσες προγραμματισμού, οι περισσότερες χρησιμοποιώντας συντακτικό ίδιο με προϋπάρχουσες γλώσσες (C++.NET, Visual Basic.NET, Perl.NET, Pascal.NET, SmallTalk.NET, Eiffel.NET, Python.NET κ.α.). Για την παρούσα υλοποίηση επιλέχθηκε η γλώσσα C# (C Sharp). Πρόκειται για συνδυασμό της C++ και της Visual Basic, η οποία βασίζεται στο CLR. Η βασική της διαφορά με τη C++ είναι η αυτόματη διαχείριση μνήμης, απελευθερώνοντας τον προγραμματιστή από τη σχετική υποχρέωση. Εξάλλου, η κακή διαχείριση μνήμης αποτελεί μια από τις σημαντικότερες αιτίες προβλημάτων στο λογισμικό Microsoft Visual Studio Για την ανάπτυξη του συστήματος, χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Microsoft Visual Studio έκδοση 2005, η οποία υποστηρίζει το.net Framework έκδοση

50 8. ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΙΣΑΣ ΛΥΣΗΣ 8.1. Εισαγωγή Πρωταρχικός στόχος κατά τη σχεδίαση της αρχιτεκτονικής αποτέλεσε η διατήρηση της ανεξαρτησίας του αναπτυσσομένου λογισμικού από το επιλεχθέν πρόγραμμα CAD, στο μεγαλύτερο δυνατό βαθμό. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού, δημιουργήθηκαν δύο έργα (project). Το πρώτο ονομάστηκε CADAgent (βλ.. 8.2) και είναι τελείως ανεξάρτητο από το εμπορικό πρόγραμμα CAD. Αντίστοιχα, το δεύτερο ονομάστηκε AutoCADAgent (βλ. 8.3) και υλοποιεί όσα τμήματα του πράκτορα έχουν άμεση σχέση με το εκάστοτε εμπορικό λογισμικό CAD το AutoCAD εν προκειμένω CADAgent Εδώ ορίζεται η λειτουργία των πρακτόρων η οποία δε σχετίζεται με το ίδιο το πρόγραμμα CAD. Περιλαμβάνει τον πράκτορα διαχείρισης ομάδας γραμμών και τον πράκτορα διαχείρισης κλίμακας. Ο πράκτορας διαχείρισης των διαστάσεων δεν περιλαμβάνεται εδώ, γιατί έχει άμεση σχέση με το εκάστοτε λογισμικό CAD, αφού ανάλογα με αυτό προσφέρεται περισσότερη η λιγότερη λειτουργικότητα εγγενώς. Το ObjectARX δε χρησιμοποιείται σε αυτό το τμήμα, για την εξασφάλιση της ανεξαρτησίας του με το AutoCAD. Επίσης, οι δύο πράκτορες είναι τελείως ανεξάρτητοι μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να μπορεί να αφαιρεθεί κάποιος από αυτούς ή να τροποποιηθεί κατά βούληση. Γενικά περιλαμβάνει αποκλειστικά αφηρημένες κλάσεις. Ο λόγος που σχεδιάστηκε ως ανεξάρτητο έργο (project) είναι για να χρησιμοποιείται ως βιβλιοθήκη από τις υλοποιήσεις για κάθε συγκεκριμένο πρόγραμμα CAD Πράκτορας διαχείρισης ομάδας γραμμών (LineGroupAgent) Είναι υπεύθυνος για τη διαχείριση της ομάδας γραμμών όπως περιγράφεται στην παράγραφο και έχει υλοποιηθεί μέσω της κλάσης LineGroupAgent (Εικόνα 8). Η LineGroupAgent είναι ορισμένη ως αφηρημένη, ώστε να μπορεί να εξαιρεθεί η υλοποίηση της όποιας λειτουργικότητας έχει άμεση σχέση με το λογισμικό CAD. Στο αφηρημένο επίπεδο ορίζονται οι μέθοδοι που πρέπει να υλοποιηθούν από όποια παράγωγη κλάση και υλοποιείται η γραφική διεπαφή και η λειτουργία αυτής. Οι βασικές της μέθοδοι είναι οι ακόλουθες: Appear Προκαλεί την εμφάνιση της διεπαφής του πράκτορα στο περιβάλλον εργασίας του προγράμματος CAD, για αλληλεπίδραση με το χρήστη. Είναι αφηρημένη μέθοδος, καθώς η υλοποίησή της εξαρτάται από το αντίστοιχο λογισμικό CAD. 42

51 Change Τροποποιεί το σχέδιο σε περίπτωση αλλαγής της ομάδας γραμμών. Είναι αφηρημένη μέθοδος, καθώς η υλοποίησή της εξαρτάται από το αντίστοιχο λογισμικό CAD. Connect Καθορίζει σε ποιες περιπτώσεις θα ενεργοποιείται ο πράκτορας. Είναι αφηρημένη μέθοδος, καθώς η υλοποίησή της εξαρτάται από το αντίστοιχο λογισμικό CAD. Set Τροποποιεί το σχέδιο σε περίπτωση αρχικής επιλογής της ομάδας γραμμών. Είναι αφηρημένη μέθοδος, καθώς η υλοποίησή της εξαρτάται από το αντίστοιχο λογισμικό CAD. LineGroupAgent Αποτελεί τον constructor της κλάσης, στον οποίο εκτελούνται διάφορες εργασίες αρχικοποίησης. Εικόνα 8: Αφηρημένη κλάση πράκτορα ομάδας γραμμών. 43

52 Πράκτορας διαχείρισης κλίμακας (ScaleAgent) Είναι υπεύθυνος για τη διαχείριση της κλίμακας του σχεδίου όπως περιγράφεται στην παράγραφο και έχει υλοποιηθεί μέσω της κλάσης ScaleAgent (Εικόνα 9). Η ScaleAgent είναι ορισμένη ως αφηρημένη, ώστε να μπορεί να εξαιρεθεί η υλοποίηση της όποιας λειτουργικότητας έχει άμεση σχέση με το λογισμικό CAD. Στο αφηρημένο επίπεδο ορίζονται οι μέθοδοι που πρέπει να υλοποιηθούν από όποια παράγωγη κλάση και υλοποιείται η γραφική διεπαφή και η λειτουργία αυτής. Εικόνα 9: Αφηρημένη κλάση πράκτορα κλίμακας. Οι βασικές της μέθοδοι είναι οι ακόλουθες: Appear Προκαλεί την εμφάνιση της διεπαφής του πράκτορα στο περιβάλλον εργασίας του προγράμματος CAD, για αλληλεπίδραση με το χρήστη. Είναι αφηρημένη μέθοδος, καθώς η υλοποίησή της εξαρτάται από το αντίστοιχο λογισμικό CAD. Change Τροποποιεί το σχέδιο σε περίπτωση αλλαγής της κλίμακας. Είναι αφηρημένη μέθοδος, καθώς η υλοποίησή της εξαρτάται από το αντίστοιχο λογισμικό CAD. 44

53 Connect Καθορίζει σε ποιες περιπτώσεις θα ενεργοποιείται ο πράκτορας. Είναι αφηρημένη μέθοδος, καθώς η υλοποίησή της εξαρτάται από το αντίστοιχο λογισμικό CAD. Set Τροποποιεί το σχέδιο σε περίπτωση αρχικής επιλογής της κλίμακας. Είναι αφηρημένη μέθοδος, καθώς η υλοποίησή της εξαρτάται από το αντίστοιχο λογισμικό CAD. ScaleAgent Αποτελεί τον constructor της κλάσης, στον οποίο εκτελούνται διάφορες εργασίες αρχικοποίησης AutoCADAgent Το τμήμα αυτό αποτελεί την υλοποίηση των πρακτόρων συγκεκριμένα για το AutoCAD. Εκτελείται εντός του χώρου διευθύνσεων του AutoCAD και κάνει εκτεταμένη χρήση του ObjectARX. Για τη λειτουργία του απαιτείται η εγκατάσταση του AutoCAD. Εντός αυτού, υλοποιούνται και οι τρεις πράκτορες, όπως επίσης και δύο άλλες κλάσεις και ένας διακριτός τύπος δεδομένων Πράκτορας διαχείρισης ομάδας γραμμών (AutoCADLineGroupAgent) Αποτελεί υλοποίηση της αφηρημένης κλάσης LineGroupAgent (βλ ). Οι όποιες επεκτάσεις είναι οι απαραίτητες για την υλοποίηση των αφηρημένων μεθόδων που ορίζονται στην LineGroupAgent Πράκτορας διαχείρισης κλίμακας (AutoCADScaleAgent) Αποτελεί υλοποίηση της αφηρημένης κλάσης ScaleAgent (βλ ). Οι όποιες επεκτάσεις είναι οι απαραίτητες για την υλοποίηση των αφηρημένων μεθόδων που ορίζονται στην ScaleAgent Πράκτορας διαχείρισης διαστάσεων (AutoCADDimensionAgent) Είναι υπεύθυνος για τη διαχείριση των διαστάσεων όπως περιγράφεται στην παράγραφο και έχει υλοποιηθεί μέσω της κλάσης AutoCADDimensionAgent (Εικόνα 10). Περιλαμβάνει τέσσερις εσωτερικές κλάσεις, για την λειτουργία των πρόσθετων εντολών εισαγωγής διαστάσεων. Επίσης, πέντε μέθοδοι χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση αυτών των εντολών (KeyDim, LeaderDim, SphereRadiusDim, SphereDiameterDim και SquareDim). 45

54 Όπως και στους άλλους δύο πράκτορες, χρησιμοποιούνται οι μέθοδοι Connect και Appear για τον καθορισμό των συνθηκών ενεργοποίησής του και την εμφάνιση της γραφικής διεπαφής του, αντίστοιχα. Τύπος δεδομένων είδους διάστασης (DimType) Ο τύπος δεδομένων (Enum) DimType εισήχθη για την εξυπηρέτηση του πράκτορα διαχείρισης διαστάσεων. Αντιπροσωπεύει τα είδη των υποστηριζόμενων διαστάσεων και περιλαμβάνει τις εξής τιμές: Normal: κανονική διάσταση, Theoretical: θεωρητική διάσταση, Help: βοηθητική διάσταση, Crude: διάσταση ακατέργαστης μορφής. Εικόνα 10: Πράκτορας διαχείρισης διαστάσεων για το AutoCAD. 46

55 Σημείο εισαγωγής (EntryPoint) Ο τρόπος λειτουργίας του ObjectARX απαιτεί τη χρήση μια κλάσης EntryPoint (Εικόνα 11), ως αρχικό σημείο κάθε πρόσθετου. Στη συγκεκριμένη κλάση δημιουργούνται οι πράκτορες και γίνονται ορισμένες προσθήκες στο γραφικό περιβάλλον της εφαρμογής, όπως μενού, εικονίδια κ.α. Πέραν τούτου, δεν εκτελεί καμία άλλη λειτουργία. Εικόνα 11: Σημείο εισαγωγής στο AutoCAD Παράθυρο προτροπής χρήστη (MessageForm) Για τις ανάγκες της φιλικής διεπαφής λογισμικού χρήστη, σχεδιάστηκε ένα απλό παράθυρο με σκοπό την πραγματοποίηση κάποιας ερώτησης στο χρήστη και τη λήψη της αντίστοιχης καταφατικής ή αρνητικής απάντησης. Η κλάση που υλοποιεί το παράθυρο αυτό ονομάζεται MessageForm Διασύνδεση κλάσεων Γενικά, η αρχιτεκτονική του συστήματος (Εικόνα 12) είναι ιδιαίτερα απλή, όπως οφείλει εξάλλου, για να εξασφαλιστεί η αυτονομία των πρακτόρων. Τα τρία είδη πρακτόρων είναι απολύτως ανεξάρτητα μεταξύ τους. Η κλάση AutoCADLineGroupAgent απλώς κληρονομεί από την κλάση LineGroupAgent και η AutoCADScaleAgent από την ScaleAgent (Εικόνα 12). Η κλάση AutoCADDimensionAgent περιλαμβάνει τέσσερις εσωτερικές κλάσεις, που κληρονομούν από την κλάση EntityJig του ObjectARX και έναν εσωτερικό τύπο δεδομένων για το είδος της διάστασης. Η δημιουργία των εσωτερικών κλάσεων ήταν απαραίτητη, για να έχουν οι πρόσθετες εντολές διαστάσεων λειτουργία ίδια με τις υπόλοιπες εντολές του AutoCAD. Η MessageForm είναι ανεξάρτητη, αλλά χρησιμοποιείται από τον πράκτορα AutoCADScaleAgent, και ενδεχομένως στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί και από άλλους για ανάλογη λειτουργία. Τέλος, η EntryPoint, λειτουργεί ως σημείο εκκίνησης του λογισμικού, και φροντίζει για τη δημιουργία των τριών πρακτόρων και την ενσωμάτωσή τους στο περιβάλλον του AutoCAD. 47

56 Εικόνα 12: Διασύνδεση κλάσεων πρακτόρων. 48

57 9. ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΛΑΣΕΩΝ 9.1. CADAgent LineGroupAgent Η κλάση αυτή (Εικόνα 8, σελίδα 43) αποτελεί επέκταση της κλάσης System.Windows.Forms.UserControl του.net Framework 2.0. Η μοναδική της λειτουργία είναι η αρχική επιλογή ή αλλαγή της ομάδας γραμμών του σχεδίου. Για την επίτευξη του στόχου αυτού χρησιμοποιεί τις μεθόδους Change και Set, και τη γραφική διεπαφή που φαίνεται στην Εικόνα 13. Γραφική διεπαφή Η γραφική διεπαφή της κλάσης (Εικόνα 13) είναι πολύ απλή. Αποτελείται από μια λίστα επιλογής (ListBox), η οποία περιλαμβάνει όλες τις ομάδες γραμμών [30], και κείμενα που καθοδηγούν το χρήστη για τη λειτουργία του. Μέθοδοι Εικόνα 13: Διεπαφή χρήστη LineGroupAgent. Appear: Χρησιμοποιείται για την εμφάνιση της γραφικής διεπαφής του πράκτορα. Είναι αφηρημένη διότι ο τρόπος εμφάνισης εξαρτάται από το εκάστοτε λογισμικό CAD. Change: Εκτελεί όλες τις απαιτούμενες ενέργειες επί του σχεδίου, σε περίπτωση αλλαγής της ομάδας γραμμών. Είναι αφηρημένη διότι οι ενέργειες αυτές εξαρτώνται από το εκάστοτε λογισμικό CAD. Connect: Προσκολλάει ακροατές (Listeners) σε χαρακτηριστικά γεγονότα (events) του προγράμματος CAD, τα οποία σηματοδοτούν καταστάσεις κατά τις οποίες ο πράκτορας οφείλει να ενεργοποιηθεί (εμφανιστεί). Είναι αφηρημένη διότι τα γεγονότα εξαρτώνται από το εκάστοτε λογισμικό CAD. Dispose: Δημιουργήθηκε αυτόματα από το Microsoft Visual Studio Wizard. 49

58 InitializeComponent: Δημιουργήθηκε αυτόματα από το Microsoft Visual Studio Wizard. LineGroupAgent: Είναι ο constructor της κλάσης. Εδώ αρχικοποιείται η γραφική διεπαφή, ορίζονται οι ομάδες γραμμών και καλείται η Connect, για να συνδεθεί ο πράκτορας με το πρόγραμμα CAD. LineGroupForm_Paint: Αποτελεί ειδική υλοποίηση της μεθόδου Paint του UserControl, προκειμένου να σχεδιάζονται τα δείγματα γραμμών στο κάτω μέρος της γραφικής διεπαφής (Εικόνα 13). linegrouplistbox_selectedindexchanged: Καλείται κατά την επιλογή κάποιας ομάδας από το χρήστη, προκειμένου να αποφασίσει αν θα κληθεί η Set ή η Change. Set: Εκτελεί όλες τις απαιτούμενες ενέργειες επί του σχεδίου, σε περίπτωση αρχικής επιλογής της ομάδας γραμμών. Είναι αφηρημένη διότι οι ενέργειες αυτές εξαρτώνται από το εκάστοτε λογισμικό CAD. Κοινόχρηστη μέθοδος (public) είναι μόνο ο constructor της κλάσης, καθώς δεν προβλέπεται η εξωτερική καθοδήγησή του, αφού ως πράκτορας αποφασίζει μόνος του για τις λειτουργίες του. Εσωτερικές μεταβλητές Οι μόνες που αξίζει να αναφερθούν είναι οι ακόλουθες: currentgroup: Είναι τύπου int (κατά το.net Framework) και αποθηκεύει τον αύξοντα αριθμό της επιλεγμένης ομάδας γραμμών. widths: Είναι τύπου System.Collection.Generic.List<float[]> και αποθηκεύει όλες τις επιτρεπόμενες ομάδες γραμμών, όπου κάθε ομάδα είναι ένας γραμμικός πίνακας float ScaleAgent Η κλάση αυτή (Εικόνα 9, σελίδα 44) αποτελεί επέκταση της κλάσης System.Windows.Forms.UserControl του.net Framework 2.0. Η μοναδική της λειτουργία είναι η αρχική επιλογή ή αλλαγή της ομάδας γραμμών του σχεδίου. Για την επίτευξη του στόχου αυτού χρησιμοποιεί τις μεθόδους Change και Set, και τη γραφική διεπαφή που φαίνεται στην Εικόνα 14. Γραφική διεπαφή Η γραφική διεπαφή της κλάσης (Εικόνα 14) αποτελείται από μια αναδυόμενη λίστα επιλογής (ComboBox), η οποία περιλαμβάνει όλες τις επιτρεπόμενες κλίμακες για μηχανολογικό σχέδιο [30]. Εικόνα 14: Διεπαφή χρήστη ScaleAgent. 50

59 Μέθοδοι Appear: Χρησιμοποιείται για την εμφάνιση της γραφικής διεπαφής του πράκτορα. Είναι αφηρημένη διότι ο τρόπος εμφάνισης εξαρτάται από το εκάστοτε λογισμικό CAD. Change: Εκτελεί όλες τις απαιτούμενες ενέργειες επί του σχεδίου, σε περίπτωση αλλαγής της κλίμακας του σχεδίου. Είναι αφηρημένη διότι οι ενέργειες αυτές εξαρτώνται από το εκάστοτε λογισμικό CAD. Combo_SelectedIndexChanged: Καλείται κατά την επιλογή κάποιας κλίμακας από το χρήστη, προκειμένου να αποφασίσει αν θα κληθεί η Set ή η Change. Connect: Προσκολλάει ακροατές (Listeners) σε χαρακτηριστικά γεγονότα (events) του προγράμματος CAD, τα οποία σηματοδοτούν καταστάσεις κατά τις οποίες ο πράκτορας οφείλει να ενεργοποιηθεί (εμφανιστεί). Είναι αφηρημένη διότι τα γεγονότα εξαρτώνται από το εκάστοτε λογισμικό CAD. Dispose: Δημιουργήθηκε αυτόματα από το Microsoft Visual Studio Wizard. InitializeComponent: Δημιουργήθηκε αυτόματα από το Microsoft Visual Studio Wizard. ScaleAgent: Είναι ο constructor της κλάσης. Εδώ αρχικοποιείται η γραφική διεπαφή, ορίζονται οι επιτρεπόμενες κλίμακες και καλείται η Connect, για να συνδεθεί ο πράκτορας με το πρόγραμμα CAD. Set: Εκτελεί όλες τις απαιτούμενες ενέργειες επί του σχεδίου, σε περίπτωση αρχικής επιλογής της κλίμακας του σχεδίου. Είναι αφηρημένη διότι οι ενέργειες αυτές εξαρτώνται από το εκάστοτε λογισμικό CAD. Κοινόχρηστη μέθοδος (public) είναι μόνο ο constructor της κλάσης, καθώς δεν προβλέπεται η εξωτερική καθοδήγησή του, αφού ως πράκτορας αποφασίζει μόνος του για τις λειτουργίες του. Εσωτερικές μεταβλητές Οι μόνες που αξίζει να αναφερθούν είναι οι ακόλουθες: currentscale: Είναι τύπου int (κατά το.net Framework) και αποθηκεύει τον αύξοντα αριθμό της επιλεγμένης κλίμακας. scales: Είναι μονοδιάστατος πίνακας τιμών float (κατά το.net Framework) και αποθηκεύει όλες τις επιτρεπόμενες κλίμακες AutoCADAgent AutoCADLineGroupAgent Είναι παράγωγη κλάση της LineGroupAgent. Ως τέτοια, δε χρειάζεται να υλοποιηθεί η γραφική διεπαφή, αφού ήδη υπάρχει στην LineGroupAgent. 51

60 Μέθοδοι Καθώς είναι παράγωγη κλάση της LineGroupAgent, οφείλει να υλοποιήσει τις ακόλουθες μεθόδους, οι οποίες ήταν ορισμένες ως αφηρημένες: Appear: Προκαλεί την εμφάνιση της γραφικής διεπαφής του πράκτορα. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης της εσωτερικής μεταβλητής palette, η οποία αναφέρεται στην παλέτα εργαλείων του AutoCAD που περιλαμβάνει το συγκεκριμένο πράκτορα. Εμφανίζεται το σύνολο παλετών του συστήματος (όλες οι παλέτες του παρόντος συστήματος είναι ομαδοποιημένες σε ένα σύνολο παλετών) και από αυτές επιλέγεται η αναφερόμενη στη μεταβλητή palette. Change: Μεταβάλλει τα πάχη γραμμών των επιπέδων εργασίας (layer) του AutoCAD και των γραφικών οντοτήτων που βρίσκονται στο σχέδιο. Connect: Προσκολλάει τον ακροατή (Listener) LineGroup_DocumentLockModeChanged( ) στο γεγονός μεταβολής της κατάστασης κλειδώματος του σχεδίου. Set: Μεταβάλλει τα πάχη γραμμών των επιπέδων εργασίας (layer) του AutoCAD και των γραφικών οντοτήτων που βρίσκονται στο σχέδιο, ώστε να ανήκουν στα πάχη της επιλεχθείσας ομάδας γραμμών. Επίσης, περιλαμβάνει και την μέθοδο: LineGroup_DocumentLockModeChanged: Είναι ο ακροατής που ενεργοποιείται αν αλλάξει η κατάσταση κλειδώματος του αρχείου. Ελέγχει αν ικανοποιούνται όλες οι συνθήκες, ώστε να αποφασιστεί αν θα εμφανιστεί η γραφική διεπαφή του πράκτορα. Εικόνα 15: Η κλάση AutoCADLineGroupAgent. 52

61 Εσωτερικές μεταβλητές palette: Είναι τύπου Autodesk.AutoCAD.Windows.Palette από το ObjectARX και χρησιμοποιείται για την αποθήκευση της παλέτας στην οποία είναι τοποθετημένη από το EntryPoint η γραφική διεπαφή του πράκτορα. Ιδιότητες OwnedPalette: Η ιδιότητα αυτή αναφέρεται στη μεταβλητή palette και χρησιμοποιείται από την κλάση EntryPoint, κατά τη δημιουργία της παρούσας κλάσης, για να την ενημερώσει για την παλέτα στην οποία την εισήγαγε AutoCADScaleAgent Είναι παράγωγη κλάση της ScaleAgent. Ως τέτοια, δε χρειάζεται να υλοποιηθεί η γραφική διεπαφή, αφού ήδη υπάρχει στην ScaleAgent. Μέθοδοι Εικόνα 16: Η κλάση AutoCADScaleAgent. Καθώς είναι παράγωγη κλάση της ScaleAgent, οφείλει να υλοποιήσει τις ακόλουθες μεθόδους, οι οποίες ήταν ορισμένες ως αφηρημένες: Appear: Προκαλεί την εμφάνιση της γραφικής διεπαφής του πράκτορα. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης της εσωτερικής μεταβλητής palette, η οποία αναφέρεται στην παλέτα εργαλείων του AutoCAD που περιλαμβάνει το συγκεκριμένο πράκτορα. Εμφανίζεται το σύνολο παλετών του συστήματος (όλες οι παλέτες του παρόντος συστήματος είναι ομαδοποιημένες σε ένα σύνολο παλετών) και από αυτές επιλέγεται η αναφερόμενη στη μεταβλητή palette. 53

62 Change: Μεταβάλλει την κλίμακα του στυλ διαστάσεων και το ύψος των κειμένων, βάσει της νέας και της παλιάς κλίμακας. Connect: Προσκολλάει τον ακροατή (Listener) Scale_DocumentLockModeChanged( ) στο γεγονός μεταβολής της κατάστασης κλειδώματος του σχεδίου. Set: Καθορίζει την κλίμακα του στυλ διαστάσεων, βάσει της ορισθείσας κλίμακας σχεδίου. Επίσης, περιλαμβάνει και την μέθοδο: Scale_DocumentLockModeChanged: Είναι ο ακροατής που ενεργοποιείται αν αλλάξει η κατάσταση κλειδώματος του αρχείου. Ελέγχει αν ικανοποιούνται όλες οι συνθήκες, ώστε να αποφασιστεί αν θα εμφανιστεί η γραφική διεπαφή του πράκτορα. Εσωτερικές μεταβλητές palette: Είναι τύπου Autodesk.AutoCAD.Windows.Palette από το ObjectARX και χρησιμοποιείται για την αποθήκευση της παλέτας στην οποία είναι τοποθετημένη από το EntryPoint η γραφική διεπαφή του πράκτορα. Ιδιότητες OwnedPalette: Η ιδιότητα αυτή αναφέρεται στη μεταβλητή palette και χρησιμοποιείται από την κλάση EntryPoint, κατά τη δημιουργία της παρούσας κλάσης, για να την ενημερώσει για την παλέτα στην οποία την εισήγαγε AutoCADDimensionAgent Η κλάση αυτή (Εικόνα 18) υλοποιεί τον πράκτορα διαστάσεων. Η λειτουργία του είναι διπλή. Πρώτον, προσθέτει πέντε εντολές διαστάσεων και δεύτερον, παρακολουθεί τις ενέργειες του χρήστη και όταν εισάγονται διαστάσεις στο σχέδιο, τις τροποποιεί ανάλογα με το επιλεγμένο είδος διάστασης. Γραφική διεπαφή Η γραφική διεπαφή της κλάσης (Εικόνα 17) επιτρέπει την επιλογή του είδους των εισαγόμενων διαστάσεων μέσω μιας απλής αναδυόμενης λίστας επιλογής, η οποία περιέχει τα προαναφερθέντα τέσσερα είδη διαστάσεων. Επίσης περιλαμβάνει πλήκτρα συντόμευσης για τις πέντε εντολές διαστάσεων που εισάγει ο πράκτορας. Τέλος, στο κάτω τμήμα της γραφικής διεπαφής υπάρχει χώρος για παρουσίαση μηνυμάτων που περιγράφουν τις εκτελούμενες λειτουργίες. Εισάγεται σε μια παλέτα εργαλείων, στο ίδιο σετ παλετών με τους άλλους πράκτορες. 54

63 Εικόνα 17: Διεπαφή χρήστη πράκτορα διαστάσεων επιλογή είδους διαστάσεων. Μέθοδοι AddPOST: Αποτελεί εργαλείο τροποποίησης των εμφανιζόμενων τιμών διαστάσεων. Συγκεκριμένα, εισάγει πρόθεμα και επίθεμα στη μετρηθείσα τιμή. Appear: Προκαλεί την εμφάνιση της γραφικής διεπαφής του πράκτορα (Εικόνα 17). Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης της εσωτερικής μεταβλητής palette, η οποία αναφέρεται στην παλέτα εργαλείων του AutoCAD που περιλαμβάνει το συγκεκριμένο πράκτορα. Εμφανίζεται το σύνολο παλετών του συστήματος (όλες οι παλέτες του παρόντος συστήματος είναι ομαδοποιημένες σε ένα σύνολο παλετών) και από αυτές επιλέγεται η αναφερόμενη στη μεταβλητή palette. AutoCADDimensionAgent: Αποτελεί τον constructor της κλάσης. Αρχικοποιεί τη γραφική διεπαφή του (Εικόνα 17) και τις μεταβλητές ενεργοποίησης του πράκτορα και καλεί τη μέθοδο δημιουργίας του στυλ διαστάσεων και τη μέθοδο σύνδεσης του πράκτορα με τα κατάλληλα γεγονότα του AutoCAD. combobox_selectedindexchanged: Ενεργοποιείται κατά την επιλογή ενός είδους διαστάσεων από την αναδυόμενη λίστα επιλογών, ώστε να μεταβάλει την τιμή της μεταβλητής dimtype. CommandEnded: Καλείται όταν ολοκληρώνεται μια εντολή στο AutoCAD, προκειμένου να αξιολογήσει τις τρέχουσες συνθήκες και αναλόγως να ενεργοποιήσει το τμήμα του πράκτορα που τροποποιεί τις διαστάσεις βάσει του είδους τους. Connect: Προσκολλάει τον ακροατή ObjectAppended στο γεγονός εισαγωγής νέου αντικειμένου στο σχέδιο. CreateDimensionStyles: Δημιουργεί ένα στυλ διαστάσεων σύμφωνο με τους κανόνες του μηχανολογικού σχεδίου. CreateMenus: Προσθέτει στο μενού εντολών καταχωρίσεις που αντιστοιχούν στις πέντε πρόσθετες εντολές διαστάσεων, υπό την κατηγορία «Dimension». 55

64 Εικόνα 18: Η κλάση AutoCADDimensionAgent. dimbtn_mouseleave: Ενεργοποιείται όταν ο δείκτης του ποντικιού εξέρχεται από κάποιο από τα πλήκτρα της γραφικής διεπαφής, ώστε να διαγραφεί το εμφανιζόμενο κείμενο βοήθειας στο κάτω μέρος της γραφικές διεπαφής. DocumentManager_DocumentLockModeChanged: Χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των συνθηκών, ώστε να εμφανιστεί η γραφική διεπαφή του πράκτορα (Εικόνα 17, σελίδα 55). 56

65 GetDotBlock: Αναζητεί το Id του block: Dot και αν δεν το βρει, δημιουργεί ένα και επιστρέφει το Id αυτού. GetNoneBlock: Αναζητεί το Id του block: None και αν δεν το βρει, δημιουργεί ένα και επιστρέφει το Id αυτού. KeyDim: Εκτελεί την εντολή εισαγωγής διάστασης κλειδιού. LeaderDim: Εκτελεί την εντολή εισαγωγής δείκτη. ObjectAppended: Καλείται όταν εισάγεται ένα αντικείμενο στο σχέδιο, για να αξιολογήσει τις τρέχουσες συνθήκες και ενδεχομένως να ενεργοποιήσει τον ακροατή ObjectModified. ObjectModified: Καλείται όταν τροποποιείται ένα αντικείμενο στο σχέδιο, για να αξιολογήσει τις τρέχουσες συνθήκες και ενδεχομένως να ενεργοποιήσει τον ακροατή commandended. SphereDiameterDim: Εκτελεί την εντολή εισαγωγής διάστασης διαμέτρου σφαίρας. SphereRadiusDim: Εκτελεί την εντολή εισαγωγής διάστασης ακτίνας σφαίρας. SquareDim: Εκτελεί την εντολή εισαγωγής διάστασης τετραγώνου. Παράλληλα, περιλαμβάνει και τις μεθόδους που ενεργοποιούνται κατά το πάτημα ενός από τα πλήκτρα εντολών, οι οποίες καλούν τις αντίστοιχες μεθόδους. Τέλος, σε κάθε πλήκτρο αντιστοιχεί και μια μέθοδος η οποία καλείται κατά τη διέλευση του δείκτη του ποντικιού πάνω από το πλήκτρο και εμφανίζει σχετικό περιγραφικό μήνυμα στο κάτω τμήμα της γραφικής διεπαφής. Εσωτερικές μεταβλητές Μόνο οι ακόλουθες εσωτερικές μεταβλητές αξίζει να αναφερθούν: commandended: Δείκτης στον ακροατή γεγονότος ολοκλήρωσης μιας εντολής. dimcommandactive: bool τιμή η οποία δηλώνει αν είναι ενεργή κάποια από τις εντολές διαστάσεων του AutoCAD. dimtype: Είναι τύπου DimType (βλ. παρακάτω) και αποθηκεύει το τρέχον είδος διαστάσεων. lbl: δείκτης στο κείμενο βοήθειας. objecteventarg: Στοίβα με όλα τα αντικείμενα διαστάσεων που χρειάζεται να τροποποιηθούν από τον πράκτορα. objectmodified: Δείκτης στον ακροατή γεγονότος τροποποίησης μιας οντότητας του σχεδίου. palette: Είναι τύπου Autodesk.AutoCAD.Windows.Palette από το ObjectARX και χρησιμοποιείται για την αποθήκευση της παλέτας στην οποία είναι τοποθετημένη από το EntryPoint η γραφική διεπαφή του πράκτορα. 57

66 selfmodifying: Λογική τιμή η οποία είναι αληθής όταν τροποποιούνται αντικείμενα από τον πράκτορα, ώστε να αποφεύγονται κυκλικές ενεργοποιήσεις του. Δηλαδή να μην εγείρονται γεγονότα ενεργοποίησης του πράκτορα από τις τροποποιήσεις που αυτός κάνει στα αντικείμενα διαστάσεων. Ιδιότητες OwnedPalette: Η ιδιότητα αυτή αναφέρεται στη μεταβλητή palette και χρησιμοποιείται από την κλάση EntryPoint, κατά τη δημιουργία της παρούσας κλάσης, για να την ενημερώσει για την παλέτα στην οποία την εισήγαγε EntryPoint Η συγκεκριμένη κλάση (Εικόνα 19) αποτελεί το σημείο εκκίνησης του συστήματος. Οι ενέργειες που εκτελεί είναι οι ακόλουθες: Δημιουργία του σετ παλετών. Εκκίνηση των πρακτόρων. Διαχείριση του σετ παλετών. Εισαγωγή εικονιδίου στη γραμμή κατάστασης του AutoCAD, για τη χειροκίνητη εμφάνιση του σετ παλετών. Μέθοδοι Εικόνα 19: Η κλάση EntryPoint. Initialize: Η συγκεκριμένη μέθοδος διεκπεραιώνει τις περισσότερες λειτουργίες. Δημιουργεί το σετ παλετών (Εικόνα 20), εκκινεί τους πράκτορες (τοποθετώντας τη γραφική τους διεπαφή σε ξεχωριστή παλέτα εντός του σετ παλετών) και εισάγει ένα εικονίδιο στη γραμμή κατάστασης του AutoCAD. 58

67 Εικόνα 20: Σετ παλετών. ps_load: Καλείται κατά τη σχεδίαση του σετ παλετών, για να ανασύρει το μέγεθος και τη θέση του, από την προηγούμενη φορά. ps_save: Καλείται κατά τον τερματισμό του σετ παλετών, για να αποθηκεύσει το μέγεθος και τη θέση του. Terminate: Καλείται όταν κλείνει η εφαρμογή. trayitem_mousedown: Καλείται όταν πιεστεί το εικονίδιο στη γραμμή κατάστασης του AutoCAD, για να εμφανίσει το σετ παλετών. Εσωτερικές μεταβλητές paletteset: Διατηρεί δείκτη για το σετ παλετών MessageForm Η κλάση αυτή (Εικόνα 21) χρησιμοποιείται για την εμφάνιση μιας ερώτησης στο χρήστη και τη λήψη της αντίστοιχης απάντησης από αυτόν. Είναι παράγωγη της κλάσης System.Windows.Forms.Form του.net Framework και η γραφική της διεπαφή φαίνεται στην Εικόνα 22. Μέθοδοι MessageForm: Constructor του παραθύρου. NoButton_Click: Καλείται να κλείσει το παράθυρο, κατά την καταφατική απάντηση. YesButton_Click: Καλείται να κλείσει το παράθυρο, κατά την αρνητική απάντηση. 59

68 Εικόνα 21: Η κλάση MessageForm. Εικόνα 22: Γραφική διεπαφή της κλάσης MessageForm. 60

69 10. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΙΣΑΣ ΛΥΣΗΣ Εκκίνηση συστήματος Η έναρξη του λογισμικού γίνεται μέσα από το AutoCAD, δίνοντας την εντολή: NETLOAD ανοίγει το παράθυρο επιλογής αρχείων.net asseblies (*.dll). Μέσω αυτού, επιλέγεται το αρχείο AutoCADAgent.dll, το οποίο είναι το μεταγλωττισμένο πρόγραμμα. Όπως αναφέρεται παραπάνω, δημιουργείται ένα αντικείμενο τύπου EntryPoint (βλ ) και καλείται η μέθοδος Initialize αυτού, η οποία δημιουργεί το σετ παλετών CAD AGENT. Επίσης, δημιουργεί από ένα αντικείμενο για κάθε πράκτορα (AutoCADLineGroupAgent, AutoCADScaleAgent και AutoCADDimensionAgent) και τοποθετεί τη γραφική τους διεπαφή σε ξεχωριστές παλέτες εργαλείων, τις οποίες εισάγει στο παραπάνω σετ παλετών (Εικόνα 20, σελίδα 59). Το σετ παλετών ρυθμίζεται έτσι ώστε να αναδιπλώνεται αυτόματα όταν δε χρησιμοποιείται, και να αποθηκεύεται η θέση και το μέγεθός του, μεταξύ διαφορετικών περιόδων του AutoCAD. Στη συνέχεια, αποκρύπτει το σετ παλετών, διότι θεωρείται ότι δεν είναι χρήσιμο τη συγκεκριμένη στιγμή (μεταφέρει τις σχετικές αποφάσεις στους ίδιους τους πράκτορες). Τέλος, εισάγει ένα εικονίδιο στη γραμμή κατάστασης του AutoCAD (Εικόνα 23), και το ρυθμίζει έτσι ώστε όταν πιέζεται με το ποντίκι, να εμφανίζεται το σετ παλετών. Εικόνα 23: Εικονίδιο στη γραμμή κατάστασης του AutoCAD Πράκτορας ομάδας γραμμών Ενεργοποίηση του πράκτορα Ο λειτουργία του πράκτορα αυτού σχετίζεται με τις λειτουργίες εμφάνισης του εκτυπωμένου σχεδίου. Συγκεκριμένα για το AutoCAD, κρίθηκε ότι τέτοιες λειτουργίες εκτελούνται από το χρήστη όταν είναι στο PAPERSPACE. Το PAPERSPACE είναι ο χώρος στον οποίο τοποθετούνται οι γραφικές οντότητες (γραμμές, κείμενο κ.τ.λ.) προς εκτύπωση, σε αντίθεση με το MODELSPACE στο οποίο τοποθετούνται οι οντότητες που καθορίζουν το μοντέλο του σχεδιαζόμενου αντικειμένου. Η λογική χρήσης των δύο χώρων είναι ότι το MODELSPACE περιέχει το ίδιο το αντικείμενο και το PAPERSPACE διάφορες όψεις αυτού. Σχεδιάζεται το αντικείμενο στο MODELSPACE και επιλέγονται όψεις αυτού, σε διάφορες κλίμακες, οι οποίες τοποθετούνται στο PAPERSPACE. 61

70 Καθώς, στο συγκεκριμένο πρόγραμμα, η επεξεργασία του PAPERSPACE λαμβάνει χώρα μόνο όταν ο χρήστης είναι σε κάποιο φύλλο Layout (κάθε layout αντιπροσωπεύει ένα φύλλο εκτύπωσης), αποφασίστηκε η ενεργοποίηση του πράκτορα όταν ο χρήστης μεταβαίνει σε κάποιο φύλλο Layout (η μετάβαση γίνεται συνήθως με την επιλογή της αντίστοιχης καρτέλας που βρίσκεται μεταξύ της περιοχής σχεδίασης και της γραμμής εντολών). Αφού αναλύθηκαν τα γεγονότα που πυροδοτούνται από το AutoCAD, όταν πραγματοποιείται η μετάβαση σε κάποιο φύλλο Layout, επιλέχθηκε η δημιουργία του ακροατή LineGroup_DocumentLockModeChanged. Αυτός ενεργοποιείται όταν μεταβάλλεται η κατάσταση κλειδώματος του αρχείου και εκτελεί τον ακόλουθο έλεγχο: Εφόσον έχει πυροδοτηθεί από την ολοκλήρωση της εντολής LAYOUT_CONTROL η οποία εκτελείται κατά τη μετάβαση σε κάποιο layout και το γεγονός πυροδότησης αναφέρεται σε ξεκλείδωμα του σχεδίου (δηλαδή η εντολή ολοκληρώθηκε) και το περιβάλλον εργασίας είναι πλέον κάποιο layout, καλεί τη μέθοδο Appear, για να εμφανίσει τη γραφική διεπαφή του πράκτορα. Η Appear, εμφανίζει το σετ παλετών και από αυτό επιλέγει την παλέτα LineGroup (Εικόνα 20, σελίδα 59) Χρήση Η χρήση του πράκτορα είναι απλούστατη: ο χρήστης απλώς επιλέγει μια ομάδα γραμμών από τη σχετική λίστα της γραφικής διεπαφής. Με την επιλογή μιας, διαφορετικής της προηγούμενης, καλείται η μέθοδος Change (ή η Set), για την τροποποίηση του σχεδίου Ενέργειες που εκτελεί ο πράκτορας Ο πράκτορας χρησιμοποιεί δύο μεθόδους για να εκτελέσει τις ενέργειές του: τη Set και την Change. Η Set, καλείται όταν επιλέγεται μια ομάδα γραμμών για πρώτη φορά και εκτελεί τις ακόλουθες ενέργειες: Εφόσον το τρέχον πάχος γραμμής είναι αριθμητικώς καθορισμένο (δηλαδή δε σχετίζεται με το πάχος γραμμών του επιπέδου εργασίας layer), το θέτει ίσο με το πλησιέστερο από τα πάχη της επιλεγμένης ομάδας γραμμών. Μεταβάλλει το πάχος γραμμών κάθε επιπέδου εργασίας ως εξής: Εφόσον δεν έχει οριστεί, το θέτει ίσο με το μεσαίο πάχος γραμμής της επιλεγμένης ομάδας, διαφορετικά, το θέτει ίσο με το πλησιέστερο από τα πάχη της επιλεγμένης ομάδας γραμμών. Μεταβάλλει το πάχος γραμμής κάθε γραφικής οντότητας ως εξής: Εφόσον δεν έχει οριστεί, το θέτει ίσο με το μεσαίο πάχος γραμμής της επιλεγμένης ομάδας, διαφορετικά, αν είναι αριθμητικώς ορισμένο, το θέτει ίσο με το πλησιέστερο από τα πάχη της επιλεγμένης ομάδας γραμμών. Η Change, καλείται όταν επιλέγεται διαφορετική από την τρέχουσα ομάδα γραμμών και εκτελεί τις ακόλουθες ενέργειες: 62

71 Καλεί τη Set, με την προηγούμενη ομάδα γραμμών, για να τυποποιήσει τα πάχη γραμμών όπως περιγράφεται παραπάνω. Μεταβάλλει το τρέχον πάχος γραμμής, το πάχος γραμμής κάθε επιπέδου εργασίας και το πάχος γραμμής κάθε γραφικής οντότητας ως εξής: Εφόσον είναι αριθμητικώς καθορισμένο, το θέτει ίσο με το αντίστοιχο της επιλεγμένης ομάδας. Δηλαδή, αν αντιστοιχούσε στη παχιά γραμμή της προηγούμενης ομάδας, το θέτει ίσο με το πάχος της παχιάς γραμμής της νέας ομάδας Παράδειγμα χρήσης Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, πριν τη χρήση του πράκτορα, η επιλεγμένη ομάδα είναι η 0,35 και το πάχος των δύο γραμμών που φαίνονται δίπλα (Εικόνα 24 άνω τμήμα) είναι 0,35 και 0,25 αντίστοιχα (αντιστοιχούν στην παχιά γραμμή και τη μεσαία γραμμή της ομάδας). Ο χρήστης επιλέγει την 1,4 ομάδα γραμμών και αυτόματα, το πάχος των δύο γραμμών γίνεται 1,4 και 1 αντίστοιχα (αντιστοιχούν και πάλι στην παχιά γραμμή και τη μεσαία γραμμή της ομάδας) (Εικόνα 24 κάτω τμήμα). Εικόνα 24: Παράδειγμα χρήσης πράκτορα ομάδας γραμμών. 63

72 10.3. Πράκτορας κλίμακας Ενεργοποίηση του πράκτορα Ο λειτουργία του πράκτορα αυτού σχετίζεται με τις λειτουργίες εμφάνισης του εκτυπωμένου σχεδίου. Συγκεκριμένα για το AutoCAD, κρίθηκε ότι τέτοιες λειτουργίες εκτελούνται από το χρήστη όταν είναι στο PAPERSPACE. (βλ ). Αφού αναλύθηκαν τα γεγονότα που πυροδοτούνται από το AutoCAD, όταν πραγματοποιείται η μετάβαση σε κάποιο φύλλο Layout, επιλέχθηκε η δημιουργία του ακροατή Scale_DocumentLockModeChanged. Αυτός ενεργοποιείται όταν μεταβάλλεται η κατάσταση κλειδώματος του αρχείου και εκτελεί τον ακόλουθο έλεγχο: Εφόσον έχει πυροδοτηθεί από την ολοκλήρωση της εντολής LAYOUT_CONTROL η οποία εκτελείται κατά τη μετάβαση σε κάποιο layout και το γεγονός πυροδότησης αναφέρεται σε ξεκλείδωμα του σχεδίου (δηλαδή η εντολή ολοκληρώθηκε) και το περιβάλλον εργασίας είναι πλέον κάποιο layout, καλεί τη μέθοδο Appear, για να εμφανίσει τη γραφική διεπαφή του πράκτορα. Η Appear, εμφανίζει το σετ παλετών και από αυτό επιλέγει την παλέτα Scale (Εικόνα 25) Χρήση Εικόνα 25: Παλέτα εργαλείων κλίμακας. Η χρήση του πράκτορα είναι απλούστατη: ο χρήστης απλώς επιλέγει μια κλίμακα από τη σχετική λίστα της γραφικής διεπαφής. Με την επιλογή μιας, διαφορετικής της προηγούμενης, καλείται η μέθοδος Change, για την τροποποίηση του σχεδίου Ενέργειες που εκτελεί ο πράκτορας Ο πράκτορας χρησιμοποιεί δύο μεθόδους για να εκτελέσει τις ενέργειες του: τη Set και την Change. 64

73 Η Set, καλείται όταν επιλέγεται η πρώτη κλίμακα αυτό συμβαίνει αυτόματα κατά την εκκίνηση του πράκτορα, οπότε επιλέγεται η κλίμακα 1:1 και η μοναδική ενέργεια που εκτελεί είναι να αναζητεί το στυλ διαστάσεων CADAgent_DimStyle και αν το βρει, να μεταβάλει την κλίμακά του έτσι ώστε να είναι η αντίστροφη της επιλεχθείσας. Η Change, καλείται όταν επιλέγεται διαφορετική από την τρέχουσα ομάδα γραμμών και εκτελεί τις ακόλουθες ενέργειες: Αναζητεί από τα στυλ κειμένου (Text Style) αυτά που έχουν καθορισμένο ύψος χαρακτήρων. Αν βρεθούν κάποια, εμφανίζει σχετικό παράθυρο προτροπής (Εικόνα 26) στο χρήστη, στο οποίο αναφέρει τα στυλ αυτά και ρωτάει αν επιθυμεί την τροποποίησή τους. Εφόσον ο χρήστης αποκριθεί καταφατικά, μεταβάλλει το ύψος αυτό, πολλαπλασιάζοντας την υπάρχουσα τιμή με το λόγο: παλαιά κλίμακα / νέα κλίμακα. Έτσι το ύψος χαρακτήρα στην εκτύπωση παραμένει σταθερό. Εικόνα 26: Παράθυρο προτροπής χρήστη, για ενημέρωση του ύψος των στυλ κειμένου. Αναζητεί όλες τις οντότητες κειμένου που βρίσκονται στο MODELSPACE. Αν βρεθούν κάποιες, εμφανίζει σχετικό παράθυρο προτροπής (Εικόνα 27) στο χρήστη, το οποίο ρωτάει αν επιθυμεί την τροποποίησή τους. Εφόσον ο χρήστης αποκριθεί καταφατικά, τις μεταβάλλει πολλαπλασιάζοντας την υπάρχουσα τιμή ύψους με το λόγο: παλαιά κλίμακα / νέα κλίμακα. Έτσι το ύψος χαρακτήρα στην εκτύπωση παραμένει σταθερό, χωρίς να απαιτείται από το χρήστη να τροποποιήσει κάθε οντότητα ξεχωριστά. Οι αντίστοιχες οντότητες στο PAPERSPACE δεν τροποποιούνται, καθώς δεν επηρεάζονται από την κλίμακα. Εικόνα 27: Παράθυρο προτροπής χρήστη, για ενημέρωση του ύψος των κειμένων. 65

74 Αναζητεί το στυλ διαστάσεων CADAgent_DimStyle και αν το βρει, θέτει την κλίμακά του ίση με την αντίστροφη της επιλεχθείσας, προκειμένου οι εισαγόμενες διαστάσεις να έχουν το κατάλληλο μέγεθος (δεν επηρεάζεται η τιμή της μετρηθείσας διάστασης, μόνο το μέγεθός της) Παράδειγμα χρήσης Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, πριν τη χρήση του πράκτορα, το ύψος του κειμένου είναι 10 (αδιάστατο) και η τρέχουσα κλίμακα 1:1 (Εικόνα 28 - άνω τμήμα). Ο χρήστης επιλέγει κλίμακα 1:5 και, εφόσον αποκριθεί καταφατικά στο σχετικό παράθυρο, το ύψος του κειμένου μετατρέπεται σε 50 (Εικόνα 28 - κάτω τμήμα). Εικόνα 28: Παράδειγμα χρήσης πράκτορα κλίμακας Πράκτορας διαστάσεων Ενεργοποίηση του πράκτορα Γραφική διεπαφή Κρίθηκε ότι η γραφική του διεπαφή οφείλει να εμφανίζεται κατά την εκτέλεση όλων των εντολών που σχετίζονται με τις διαστάσεις. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω του ακροατή DocumentManager_DocumentLockModeChanged ο οποίος εγείρεται όταν μεταβάλλεται η κατάσταση κλειδώματος του σχεδίου. Εφόσον η εντολή που το προκάλεσε είναι μια από τις εντολές διαστάσεων, καλείται η Appear, για την εμφάνιση του σετ παλετών και την επιλογή της παλέτας Dimension (Εικόνα 29). 66

75 Τροποποίηση διάστασης Εικόνα 29: Γραφική διεπαφή πράκτορα διαστάσεων. Η εφαρμογή του είδους της διάστασης υλοποιείται με την τροποποίησή της, ανάλογα με το επιλεγμένο είδος. Αμέσως μετά την εισαγωγή μιας διάστασης στο σχέδιο, ενεργοποιείται ο πράκτορας και εφαρμόζει το τρέχον είδος. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται τρεις ακροατές, οι οποίοι εγείρονται σειριακά. Ο πρώτος, κατά σειρά έγερσης, είναι ο ObjectAppended και εγείρεται όταν μια οντότητα προστίθεται στο σχέδιο. Εφόσον η οντότητα αυτή είναι τύπου Autodesk.AutoCAD.DatabaseServices.Dimension, ενεργοποιείται ο επόμενος ακροατής, ο ObjectModified. Ο συγκεκριμένος, εγείρεται όταν τροποποιείται μια οντότητα. Εάν αυτή είναι η ίδια με αυτή που προκάλεσε την έγερση του ObjectAppended, ενεργοποιείται ο ακροατής CommandEnded. Ο τελευταίος ελέγχει αν η εντολή που προκάλεσε την έγερση των δύο προηγούμενων ακροατών είναι κάποια από τις εντολές διαστάσεων και, εφόσον είναι, τροποποιεί τη διάσταση Χρήση Επιλογή είδους διάστασης Ο χρήστης απλώς επιλέγει ένα είδος από τη σχετική αναδυόμενη λίστα της γραφικής διεπαφής. Κατόπιν, όποια διάσταση εισάγει στο σχέδιο, τροποποιείται έτσι ώστε να είναι σύμφωνη με το τρέχον είδος. Εντολές εισαγωγής διαστάσεων Οι πέντε εντολές εισαγωγής διάστασης που προστέθηκαν είναι διαθέσιμες από τρία σημεία: τη γραμμή εντολών εισάγοντας τη σχετική εντολή, το μενού του AutoCAD, υπό την κατηγορία Dimension (Εικόνα 30) και τη γραφική διεπαφή του πράκτορα (Εικόνα 29). 67

76 Εικόνα 30: Μενού πρόσθετων εντολών διαστάσεων. Διάσταση τετραγώνου (Square) (Εικόνα 31). Εάν μια τετραγωνική μορφή δεν αναγνωρίζεται στην όψη που έχει σχεδιαστεί, τότε αναγράφεται σαν χαρακτηριστικό σύμβολο ένα μικρό τετράγωνο πριν από τον αριθμό διαστάσεως, σύμφωνα με τον κανονισμό DIN 6776, Μέρος Ι ο [30]. Εικόνα 31: Διάσταση τετραγώνου. Εισάγεται με την εντολή SQUAREDIM ή από τις αντίστοιχες συντομεύσεις. Η λειτουργία της εντολής είναι απλή: ο χρήστης απλώς καλείται να επιλέξει μια πλευρά (τύπος LINE, POLYLINE, 3DPOLYLINE ή LWPOLYLINE) και κατόπιν να τοποθετήσει το κείμενο της διάστασης στην επιθυμητή απόσταση από την ανωτέρω πλευρά. Διάσταση ακτίνας σφαίρας (Sphere Radius) (Εικόνα 32). Η μορφή της σφαίρας χαρακτηρίζεται με την αναγραφή της λέξεως «Σφαίρα» πριν το κείμενο της διάστασης [30]. Όσον αφορά στην ακτίνα της σφαίρας, συνδυάζεται με το σύμβολο «R» το οποίο δηλώνει διάσταση ακτίνας και προκύπτει το πρόθεμα «Σφαίρα R». 68