Логистические методы в современных условиях

Каждый агент  представлял из себя миниатюрную систему с базой знаний, включающей в себя до 10 правил и некоторый набор фактов. Например, база знаний Агента действий содержала сведения о характеристиках некоторых металлов и правила выбора оптимальной скорости их обработки. База знаний Агента эксплуатации состояла из информации о типичных случаях поломок инструментов и опасностях каждой конкретной поломки для рабочего состояния станка. Тот факт, что агенты были узкими специалистами в своей области, способствовал их успешной работе в какой-то конкретной сфере, что требовало наличия сравнительно небольшой базы знаний у каждого агента. Набор небольших баз знаний взамен одной большой значительно упростил процесс работы. Он также уменьшил последствия случайных ошибок, сделанных агентами, так как их базы знаний находились в постоянном процессе пополнения необходимыми ноу-хау.

Мультиагентная система оказалась простой в разработке и высоко гибкой. Что было гораздо важнее, тем не менее, так это тот факт, что группа из пяти агентов проявила новый тип поведения, которое оказалось куда как более эффективным, чем поведение отдельных агентов.

Компрессоры интеллектуальной конфигурации

Осевые турбокомпрессоры используются во многих областях промышленности, в которых необходимо перемещать или сжижать большие количества газа или воздуха. Типичный пример тому – реактивные двигатели, газовые  турбины, поршневые компрессоры  газопроводов и многие обрабатывающие заводы. Работа любого турбокомпрессора ограничена рамками аэродинамических явлений застоя и выброса, когда  поток газа становится нестабильным и может изменить направление  движения. Развитие явлений застоя и выброса может нанести компрессору  значительный ущерб. В современных  конструкциях осевых компрессоров используются фиксированные вращающиеся лопасти  и фиксированные статорные лопасти  с ограниченной возможностью изменения  градуса угла по отношению к установленному, используя простейшие алгоритмы управления. Целью работы компрессора является установление правильного предела выброса, т.е. избежание возможности проявления застоя и выброса в процессе работы.

Этот предел выброса  накладывает ограничения как на работу компрессора, так и на его эффективность. Например, крупные промышленные турбокомпрессоры могут поглощать энергию порядка 50 мВт ежегодной стоимостью от Ј5000 до Ј20000, в зависимости от нагрузки и потребления энергии. Таким образом, понятно, что цена даже самого малого снижения эффективности из-за повышения давления и/или потока с соответствующим пределом выброса достаточно значительна. Ранние исследования конструкции, проводившиеся Аэрокосмическим университетом Рикардо [13], показали, что улучшение определения предела выброса всего на 4% дало бы ощутимый результат в работе газовых турбин и принесло бы значительное преимущество как гражданской, так и военной технике. Избежание выброса нашло бы важное применение в аэрокосмической сфере. Выброс в обстоятельствах маневрирования может привести к аварии самолета, наиболее ярким примером которой может служить крушение российского ТУ-144 Суперсоник на Парижском салоне в 1973 году, когда погибли 14 человек.

При поддержке группы промышленных организаций и опытных  конструкторов турбодвигателей  мы решили преодолеть проблему аэродинамической нестабильности компрессоров новым  способом. Было принято решение пересмотреть основополагающие принципы конструкции  компрессоров, отказавшись от общепринятой фиксированной или частично изменяемой конфигурации, и применить концепцию  нового типа сети. В результате мы сконструировали  осевой компрессор с изменяемой конфигурацией, в котором каждый подвижный элемент  управляется отдельным интеллектуальным агентом. Затем агенты были объединены в сеть и получили возможность  вести переговоры относительно положения  подвижных элементов в целях  достижения результата как можно  более близкого к оптимальному в постоянно изменяющихся аэродинамических условиях. Работа компрессора в целом представляется результатом взаимодействия его агентов.

Предлагаемый компрессор интеллектуальной конфигурации будет  действовать при помощи датчиков, отслеживающих аэродинамические условия  для каждого подвижного элемента. Информация с датчиков будет использоваться агентами, которые через в процесс переговоров будут управлять принятием решений и давать указания приводам принять конфигурацию потока, которая обеспечит оптимальную работу в данных аэродинамических условиях.

Моделирование системы, предпринятое нашей исследовательской  группой, показало, что, во-первых, подвижные  элементы будут представлять собой  набор стандартных лопастей. Позже  мы исследуем результаты разработки индивидуально изменяемых неподвижных  лопастей.

Компрессор интеллектуальной конфигурации является чистейшей мехатронической системой [14], включающей механические компоненты, характеризуемые переменными конфигурациями (например, лопасти), датчики, приводы, цифровое техническое и программное обеспечение и встроенный искуственный интеллект. Таким образом в следующем тысячелетии будут устроены большая часть недвижимых и передвижных устройств.

Достижение в  области безопасности деятельности ошеломляющие. Используя внутренние процессоры в компрессор можно встроить:

• самодиагностику (отслеживание работы компрессора и определение возникающих неполадок),
• самопочинка через смену конфигурации (отсоединение сломанных деталей, обезвреживая их воздействие)
• Постепенное снижение эффективности (перемещение оставшихся действующих частей с целью получения сниженного, но приемлемого уровня эффективности; кроме того, в случае поломки основных действующих элементов, таких как приводы, например, агенты могут вернуться в работе к режиму фиксированной конфигурации)

Первые результаты указывают на то, что осевой компрессор, сконструированный в виде сети подвижных  элементов, мог бы работать в гораздо  большей обшивке без риска  проявления застоя или выброса. Новый  подход в разработке поможет создать  более компактный компрессор с меньшим  количеством стадий для достижения заданного коэффициента сгущения. Поскольку  возрастет сложность в конструкции  лопастей и появится необходимость  во встроенных датчиках для определения  окружающих аэродинамических условий  и приводах для изменения конфигураций, это будет компенсировано общим  увеличением эффективности и  надежности.

Исследования по всему миру, особенно в МИТ в  Америке, показывают, что изменяемая конфигурация компрессора повлечет за собой улучшение его технических  характеристик по сравнению с  существующей конструкцией [15]. В процессе моделирования было доказано, что  мы получим возможность достигнуть гораздо большей эффективности (при  определенных условиях) большую загрузку (ведущую к снижению необходимого количества электронного оборудования). Можно предсказать снижение стоимости  порядка 20% (снижение стоимости электронного оборудования и работы самого компрессора). Тем не менее, мировые исследования нестабильности работы компрессоров сконцентрированы вокруг аэродинамического понимания  проблемы [16], [17], [18], [19], [20], [21], в то время  как определению нестабильности и требованиям управления ею уделяется  достаточно мало внимания. Настоящая  работа основана на убежденности в  том, что проблема нестабильности будет  достаточно исследована и разработана  с целью определения и анализа  ее моделей.

Концепция, предложенная нашей исследовательской группой, совершенно нова. Задача датчиков будет  включать определение малейшего  признака появления аэродинамической нестабильности для немедленного начала изменения конфигурации в целях  предотвращения ее развитие.

Начальные исследования характеристик приводов, проведенные  Уизом и Генли [22], показали, что будет нужна частота по крайней мере в 250 Гц, и1 кГц потребуется для достижения необходимого предела. Данный факт будет обоснован в ходе работы над проектом, но поскольку полоса частот современных приводов ограничена примерно 85 Гц, будут проведены исследования для определения типа привода и скоростью отклика, требуемой для каждого типа изменения конфигурации. Работа в рамках программы ЛИНК над конструкцией высокоскоростных механизмов продемонстрировала разработки в области управляемых приводов двигателей, обладающих высокой скоростью отклика, и управляемых изменяемых параметров, которые послужили бы основой для будущих высокоскоростных приводов. Кроме того, известно, что некоторые компании активно работают над увеличением скорости отклика своих приводов, имея целью поднять планку частоты до 400 Гц.

Компрессор интеллектуальной конфигурации представляет собой совершенно новый подход к конструированию  механических систем, яркий пример проектирования нового типа.

Колония сельскохозяйственных механизмов

Современная сельскохозяйственная техника невероятно тяжела и дорога. Из-за своей тяжести она часто  разрушает структуру почвы, что  требует затем больших затрат на восстановление, а дорогая цена приводит к тому, что эту технику  могут закупать только крупные сельскохозяйственные комплексы. По оценкам некоторых  специалистов, практически половиной  массы и стоимости техника  обязана необходимости иметь  кабину с соответствующим оборудованием, единственной целью которой является защита водителя и обеспечение комфортных условий работы для него. Однако, водители часто не удовлетворены рабочими условиями, и по большей части - из-за однообразия.

Имея современные  технологии, вполне возможно заменить тяжелые трактора колониями небольших  и ловких сельскохозяйственных механизмов, оборудованными датчиками и управляемыми сетью агентов. Колония такой  техники вела бы себя подобно колонии  муравьев. Благодаря своей такие колонии могли бы работать как на маленьких, так и на больших полях. Они могли бы помочь нам снова вернуться к мелким фермерским хозяйствам.

Команда Интеллектуальных космических роботов

Хотя Великобритания свела свои попытки прорваться в  космическое пространство практически  к нулю, существуют небольшие фонды  для исследовательской работы в  космосе. В настоящее время тремя  английскими университетами и двумя  компаниями, производящих космическую  технику, ведется работа над проектом разработки технологий автономной и  надежной работы в космосе. Члены  этого консорциума разрабатывают  прототип робота для исследования Марса. Последовав принципам, описанным в  данной работе, разработчики заменили изначально задуманного робота командой из пяти меньших интеллектуальных роботов. Каждый член этой команды будет иметь интеллект, ограниченный определенной областью знаний, и будет способен выполнять простые задания, как, например, поместить научный инструментарий в заданное место, и, кроме того, оказывать определенные услуги другим членам команды, как, например, почистить их солнечные батареи в случае их загрязнения космической пылью или помочь выбраться из небольших трещин. Можно предсказать, что их стоимость и масса на единицу эффективности будут гораздо ниже стоимости и массы единого робота, а их размеры будут значительным преимуществом при подготовке к запуску и доставке.

Другие интеллектуальные системы

Возможно, наиболее интересные и передовые разработки в области создания интеллектуальных систем сейчас ведутся в космическом  комплексе США. Вместо крупных и  дорогих геостационарных устройств  там в настоящее время запускают целый флот маленьких коммуникационных спутников для работы на низких орбитах. Армады очень маленьких космических кораблей, способных общаться друг с другом и обеспечивать определенную взаимопомощь, будут посланы далеко в космос для передачи научной информации, причем их стоимость будет на порядок ниже, чем стоимость единого космического корабля.. Полную информацию можно получить по адресу www.nasa.gov

Виртуальные студии дизайна

Виртуальные студии проектирования (ВСП) – представляют собой организационные структуры, способные оказать поддержку  группам проектировщиков, которые  разбросаны в пространстве и времени, и чье членство может быть временным. [23]. Предполагается, что ВСП будет  охватывать несколько объектов, каждый из которых может находиться в  различных географических местах, возможно даже – в разных странах или  на разных континентах, и могут включать участников, находящихся в разных часовых поясах. Скорее всего, это  будет зависеть от разработки новых, передовых продуктов: самолетов, космической  техники, концептуального автомобиля или интеллектуальной системы управления дорожным движением и коммуникационных систем. Конструкторы в каждом объекте-участнике должны иметь в своем распоряжении разработанное CAD обеспечение, системы виртуальной реальности, технологии видео-конференций и технологии всемирной сети, основанные на интранет, и обладать устройствами для удаленного доступа к моделирующему и другому лабораторному оборудованию. Главным средством общения для проектировщиков скорее всего будут Веб-дисплеи и поисковые устройства на основе интеллектуальных агентов.

Разработка будущих  интеллектуальных систем потребует  задействования больших групп специалистов разного направления, которые в настоящее время отсутствуют даже в самых крупных промышленных компаниях. Много систем будет востребовано, и многие из них будут разработаны консорциумами малых специализированных компаний и консультантами, географически разбросанными по всему миру, например, в Европе. Общепринятый подход – собрание таких специалистов в одном месте физически не может быть экономически оправдано в случае работы над сложным и протяженным во времени проектом. Кроме того, современные изменения в способе сотрудничества, ведущие к краткосрочным контрактам вместо долгосрочного найма, означают, что большая часть аналитической работы, необходимой для разработки таких сложных систем, почти наверняка будет проводиться специалистами и консультантами, живущими в удаленных от центра разработки местах.

В наше время существует срочная необходимость подумать о создании согласованных групп  разработчиков, которые включали бы как представителей производителя, так и представителей покупателя, а эти участники договора практически  всегда находятся в разных географических точках. Кроме того, сейчас наблюдается  тенденция к формированию общеевропейских  или даже всемирных сообществ для партнерства, и мы должны осознать, каким образом такие виртуальные конструкторские команды будут обмениваться идеями по поводу проектов и принимать решения о конструкции предмета разработки. Возможно, наиболее важным моментом здесь является разработка средства общения, с помощью которого проектировщики могли бы идеями на ранних стадиях разработки. Сегодня конструкторы, принадлежащие к разным областям науки, не имеют совместной культуры и не работают в общем направлении. Они используют язык, специфичный для каждой отрасли, для передачи своих идей и концепций. Эффективная же Виртуальная студия дизайна обеспечит возможность общения для проектировщиков, принадлежащих разным отраслям науки.