【零基础学智能仿真-50】让智能体安全调用仿真工具：状态反馈、错误处理与结果核查-开发者社区

课程摘要
上一节，我们将自然语言需求整理成经过校验的仿真任务书。本节继续完成智能体工作流：如何按顺序调用工具、区分“工具调用成功”与“求解成功”，以及在许可证故障、结果缺失和物理量异常时停止流程。通过一个不连接 Abaqus 的模拟程序，学习者可以先掌握可观察、可中止的仿真闭环，再将其接入真实求解器。

一、从“任务书”走向“工具调用”

第四十九节留下了一个已明确参数的案例：长 \(1000\ \mathrm{mm}\)、截面 \(100\ \mathrm{mm^2}\)、弹性模量 \(210000\ \mathrm{MPa}\) 的杆件，右端受 \(10000\ \mathrm N\) 拉力。

如果现在让智能体继续工作，它不应直接说“计算完成”。它需要依次回答：

输入是否仍然符合已支持的模型？
使用者是否批准提交真实作业？
求解器是否成功完成？
结果文件能否读取、所需变量是否齐全？
位移、应力和反力是否与基本力学规律相符？

由此得到本节的流程：

\[ \boxed{ \text{校验任务} \rightarrow \text{确认提交} \rightarrow \text{调用求解器} \rightarrow \text{读取状态} \rightarrow \text{提取结果} \rightarrow \text{物理核查} \rightarrow \text{报告} } \]

任何一步失败，都不能直接跳到“报告成功”。

二、先分清三种“成功”

仿真智能体最容易犯的错误，是把不同层次的成功混为一谈。

看到的现象	实际说明	还要检查什么
工具调用返回正常	命令或接口被成功调用	作业是否真正完成
作业状态为`COMPLETED`	求解过程已结束	ODB 是否可读、目标变量是否存在
得到了位移和应力数字	提取程序读到了数据	单位、边界条件、力平衡及理论量级是否合理

Abaqus 的作业对象区分SUBMITTED、RUNNING、ABORTED、TERMINATED、COMPLETED等状态；waitForCompletion()返回本身并不等于作业成功，之后仍需检查状态。Abaqus Job 对象文档

同样，.sta、.msg、.dat等文件有助于诊断求解过程，但不能仅凭某个文件存在就认定结果可信。Abaqus 作业监控说明

三、把工具设计成有限的操作，而不是“任意执行代码”

一个适合本课程案例的工具清单可以很短：

工具	输入	输出
`validate_task`	结构化任务书	校验结果、解析参考值
`submit_approved_job`	已批准的案例编号	作业编号、提交状态
`get_job_status`	作业编号	当前状态、错误摘要
`extract_bar_results`	已完成的作业编号	\(u_3\)、\(\sigma\)、左端反力
`check_physics`	提取结果与参考值	通过或停止，以及原因

关键是：submit_approved_job应根据已批准的任务记录生成并运行固定模板，而不是接收一段由大模型自由生成的 Python 或系统命令。

这些操作将来可以封装成 MCP 工具。MCP 为工具提供名称、输入结构与调用结果，并区分协议错误和工具执行错误；规范同时强调输入校验、访问控制、超时及敏感操作的人类确认。MCP 工具规范

本节先不搭建 MCP 服务，而是把最重要的调用顺序与停止规则讲清楚。

四、实操：用模拟求解器测试智能体流程

下面的程序复用第四十九节的validate()，但以mock_submit()模拟求解器。它不会启动 Abaqus，也不会生成真实 ODB。这样，没有 Abaqus 许可证的学员仍能练习完整的状态判断逻辑。

程序提供四种情形：

success：模拟作业完成且结果通过检查；
license_error：模拟许可证不可用；
missing_data：模拟作业完成，但没有拿到结果数据；
bad_stress：模拟作业完成，但应力偏离参考值 20%。

其中，结果核查的核心代码是：

def assess(job, expected, force): if job.get("status") != "COMPLETED": return f"STOP_SOLVER: {job.get('reason', 'UNKNOWN')}" data = job.get("data") if not isinstance(data, dict): return "STOP_OUTPUT: MISSING_DATA" targets = { "u3_mm": expected[1], "stress_MPa": expected[2], "reaction_N": -force, } for key, target in targets.items(): value = data.get(key) if ( isinstance(value, bool) or not isinstance(value, (int, float)) or not math.isfinite(value) ): return f"STOP_OUTPUT: INVALID_{key}" if not math.isclose( value, target, rel_tol=0.01, abs_tol=1e-9 ): return ( f"STOP_PHYSICS: {key} differs " "by more than 1%" ) return "VERIFIED_MOCK_RESULT"

这里的检查顺序很重要：先看作业状态，再看数据是否存在，最后看物理量。不能在ABORTED状态下拿部分输出继续写“仿真成功”。

代码中的 1% 仅是本教学案例的演示阈值，不是所有工程问题的通用验收标准。非线性、接触、断裂或网格敏感问题，应另行制定核查指标。

五、运行程序并观察预期输出

在 PowerShell 中进入第五十节材料目录后运行：

python lesson50_tool_loop.py --self-test python lesson50_tool_loop.py success

预期输出：

SELF_TEST_OK INPUT_VALID: bar_demo_001 APPROVAL: simulation only; no real job submitted MOCK_JOB_STATUS: COMPLETED ASSESSMENT: VERIFIED_MOCK_RESULT

再模拟许可证故障：

python lesson50_tool_loop.py license_error

预期输出：

INPUT_VALID: bar_demo_001 APPROVAL: simulation only; no real job submitted MOCK_JOB_STATUS: ABORTED ASSESSMENT: STOP_SOLVER: LICENSE_UNAVAILABLE

模拟“作业完成，但结果缺失”：

python lesson50_tool_loop.py missing_data

预期结尾：

MOCK_JOB_STATUS: COMPLETED ASSESSMENT: STOP_OUTPUT: MISSING_DATA

模拟应力异常：

python lesson50_tool_loop.py bad_stress

预期结尾：

MOCK_JOB_STATUS: COMPLETED ASSESSMENT: STOP_PHYSICS: stress_MPa differs by more than 1%

失败情形会返回非零退出码，便于上层自动化流程识别“不能继续”。

六、失败之后，智能体应该怎样做？

不是每一种失败都适合“自动修一下，再跑一次”。

失败类型	合理处理	不应做的事
许可证不可用	保留原任务，报告环境故障；待许可证恢复后再提交	擅自修改材料、载荷或网格
输入文件错误	定位模板或参数问题，记录错误，修正后重新校验	反复提交同一份错误输入
求解不收敛	查看状态和诊断文件，提出可核查的原因	无依据地增大载荷步数直到“跑通”
结果变量缺失	核对输出请求及提取位置	用解析值冒充 ODB 结果
物理量异常	回查单位、边界条件、截面和节点编号	只挑选“看起来正确”的结果报告

智能体可以帮助提出诊断假设，但改变材料模型、边界条件或收敛设置，可能改变原本要解的问题。此类修改必须被明确记录，并视情况重新征得工程师确认。

七、接入真实 Abaqus 时，还缺哪一步？

本节程序故意停在模拟层。真正接入 Abaqus 时，需要把mock_submit()换成经过审核的适配器：由批准后的任务生成.inp，提交作业，等待结束，检查job.status，再调用前面课程已经编写的 ODB 提取程序。Abaqus 官方支持从输入文件提交分析，也提供作业状态和结果数据库相关接口。Abaqus 执行过程、Job 对象文档

真实适配器还必须记录案例编号、输入文件、求解器版本、状态、错误摘要和结果文件位置。这样当智能体说“应力核查失败”时，工程师能追溯它究竟检查了哪一次计算。