Welding Design MCP

Welding Design MCP

基于 FastMCP 的 Model Context Protocol 服务器，专注于焊接工艺设计领域。

功能特性

核心能力

• MCP 服务器 - 提供标准化的 MCP 协议接口，支持 SSE 传输
• 焊接场景解析 - 支持解析 txt、json、robx 格式的焊接场景文件
• 多 Agent 协作 - 主 Agent、解析 Agent、检查 Agent 三者协同工作
• 焊接顺序优化 - 提供遗传算法 + 2-opt 局部搜索的焊点排序优化

支持的文件格式

快速开始

环境要求

• Python: 3.13+
• uv (包管理工具)

安装

# 安装依赖
uv sync

# 激活虚拟环境
source .venv/bin/activate

启动 MCP 服务器

# 使用 npm 脚本
npm run mcp

# 或直接运行
uv run python -m welding_app.servers.mcp_server

服务器将在 http://0.0.0.0:8000 启动，使用 SSE 传输协议。

MCP Inspector 调试

npm run inspect

项目结构

welding_design_mcp/
├── welding_app/
│   ├── agents/                    # AI Agent 模块
│   │   ├── main_agent.py         # 主 Agent（任务构建与审计）
│   │   ├── main_agent_tools.py   # 主 Agent 工具
│   │   ├── types.py              # 任务类型定义
│   │   └── sub_agents/
│   │       ├── welding_scenario_parsing_agent/   # 场景解析 Agent
│   │       ├── welding_scenario_parsing_checker/ # 场景解析检查 Agent
│   │       └── welding_plan_agent/              # 焊接计划 Agent（开发中）
│   │
│   ├── algorithm/                 # 算法模块
│   │   └── sort_algo/            # 焊接顺序排序算法
│   │       ├── solder_joint_sort.py            # 基础遗传算法
│   │       └── solder_joint_sort_with_2opt.py  # GA + 2-opt 混合算法
│   │
│   ├── database/                  # 数据库
│   └── welding_scenario/          # 焊接场景模型
│       ├── welding_scenario.py    # 场景模型
│       ├── solder_joint.py        # 焊点模型
│       ├── weld_seam.py           # 焊缝模型
│       └── materials.py           # 材料枚举
│
├── servers/                       # 服务器实现
│   ├── mcp_server.py              # MCP 主服务器
│   └── file_transfer.py           # 文件传输服务
│
├── server_tools/                  # 服务器工具
│   ├── main_agent/                # 主 Agent 工具注册
│   └── file_transfer/             # 文件传输工具注册
│
├── prompts/                       # Agent 提示词模板
│   ├── to_main_agent/             # 主 Agent 提示词
│   ├── to_welding_scenario_parsing_agent/
│   └── to_welding_scenario_parsing_checker/
│
└── pyproject.toml

核心概念

焊接场景 (Welding Scenario)

焊接场景是本系统的核心数据模型，包含：

• 焊点 (Solder Joint) - 3D 坐标、材料、表面法线、连接部件等信息
• 焊缝 (Weld Seam) - 几何线段及其控制点（焊点）

焊接任务 (Welding Task)

WeldingTask:
  scenario_id: str           # 关联的场景 ID
  content: str               # 任务描述
  requirements: list[        # 需求列表
    {
      content: str,          # 需求内容
      importance: int,       # 优先级 (0-3)
      target_object: str,    # 目标对象
      additional_info: str   # 额外信息
    }
  ]
  addtional_info: str        # 额外任务信息

任务状态机

PARSING (解析) → DESIGN (设计) → SIMULATION (仿真) → FINAL (完成)

多 Agent 工作流

外部 Agent
    ↓
主 Agent (构建 WeldingTask)
    ↓
解析 Agent (解析场景文件)
    ↓
检查 Agent (验证解析结果)
    ↓
焊接计划 Agent (生成焊接顺序) [开发中]

焊接顺序优化算法

算法说明

系统提供两种焊点排序算法，均基于遗传算法 (GA)：

1. 基础遗传算法 (solder_joint_sort.py)

• 贪心初始化
• PMX 交叉
• 逆转变异
• 自适应突变率

2. GA + 2-opt 混合算法 (solder_joint_sort_with_2opt.py)

在基础算法上增加：

• 2-opt 局部搜索优化
• 预计算距离矩阵
• 更多迭代次数和早停耐心值

优化目标

热集中度最小化：

$$H = \sum_{i=1}^{n-1} \frac{1}{d_{i,i+1} + \epsilon}$$

其中 $d_{i,i+1}$ 是相邻焊点间的欧氏距离。

使用示例

from welding_app.algorithm.sort_algo.solder_joint_sort import sort_solder_joints

points = {
    0: (0.0, 0.0, 0.0),
    1: (10.0, 0.0, 0.0),
    2: (20.0, 0.0, 0.0),
}

best_order, best_fitness, history = sort_solder_joints(
    points,
    population_size=200,
    num_generations=500,
    random_seed=42,
)

MCP 工具

文件上传

upload_welding_scenario(
    file_local_location: str,   # 文件本地路径
    file_description: str       # 文件描述
) -> UploadWeldingScenarioResult

文件查询

get_uploaded_file_info(
    id: str | None  # 传入 ID 查询单个，不传则查询全部
) -> FilesInfo

主 Agent 对话

chat_with_main_agent(
    message: str,    # 对话内容
    thread_id: int   # 线程 ID
) -> MainAgentResponse

环境变量

技术栈

• MCP 框架: FastMCP >= 3.1.1
• LLM 框架: LangChain >= 1.2.13
• Agent 框架: LangGraph >= 1.1.3
• LLM 提供商: DeepSeek (deepseek-chat)
• 搜索: DuckDuckGo Search >= 8.1.1

开发

运行测试

# 待补充
npm run test

代码规范

# 待补充

License

ISC