CN103426066B - 一种基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，包括A．对核电焊工资质各个分项进行知识化表示，并建立对应的静态数据库；B．根据不同的核电焊工管理标准规范，在知识化表示的基础上，建立分项与分项之间、分项内部的逻辑替换关系；C．利用规则引擎，固化、存储项目代号分项的逻辑替换关系，并形成专门模块；D．在核电焊工资质的管理过程中，通过数据的记录、存储，系统自动调用专门的核电焊工资质规则引擎模块，智能化分析分项分解、派工、预警数据。本发明充分利用了知识表示、规则引擎、静态数据库、动态数据管理等，有效解决了核电焊工资质管理中的分项分解、智能派工、自动预警等需求，适用于核电焊接生产管理的实施。

Description

一种基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法

技术领域

本发明涉及一种数据管理处置方法，特别涉及一种基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法。

背景技术

核电焊工资质管理是核电行业为了加强民用核安全设备焊工、焊接操作工的资格管理而定的管理规则。从事民用核安全设备焊接活动的焊工、焊接操作工根据不同的标准规范，参加考核并取得资格证书后方可从事民用核安全设备焊接活动。焊工每一次焊接后形成焊接连续操作记录，以便以后时间段内焊工资质的有效性管理。对于超过一定时间范围的连续操作记录，变为失效的焊工资质，该资质将不能够再从事对应的焊接活动。

焊工考试规则一般称为项目代号，往往由焊接方法、焊接材料、焊接位置、试件形式、焊缝形式、材料尺寸、焊接要素等分项构成，同一个分项内或者不同的分项之间具有一定的替换关系，再加上很多个焊工人数和项目代号的有效期间，就形成了非常复杂的数据逻辑关系。目前国内的管理主要依赖于人工方式，效率低下。

目前企业发展有一种趋势，那就是商业规则经常变动，而且变动的原因多半来自非开发人员，且对于即使是开发人员，很多复杂的规则也很难推导出算法和抽象出数据模型。而且这些商业规则往往不能作为稳定的需求，也就是说可能在设计和编码后还在变化。且业务规则往往嵌在系统各处代码中，给系统的维护、更新带来极大困难，更不可能让非开发人员来管理。规则引擎正是解决了这个问题。大部分规则引擎产品的算法，基本上都来自于Charles Forgy 博士于1979 年提出Rete 算法及其变体，Rete 算法是目前效率最高的一个前向链形推理算法，其核心思想是将分离的匹配项根据内容动态构造匹配树，以达到显著降低计算量的效果。

发明内容

本发明主要是针对目前核电行业焊工资质管理中，项目代号的分项多、替换关系复杂、涉及人员多、具有时间期限等特点，导致的人工管理效率低下、容易出错、派工困难、核电生产存在隐患等缺陷，提出一种基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，它主要通过核电焊工项目代号分项的知识表示关联静态数据库，对知识表示建立规则引擎库，然后在动态的管理过程中，智能分析焊工的资质情况，最后达到核电焊工资质的智能化替换分析、自动派工、有效期预警等效果。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，其包括以下几个步骤：

A．对核电焊工资质各个分项进行知识化表示，并建立对应的静态数据库；

B．根据不同的核电焊工管理标准规范，在知识化表示的基础上，建立分项与分项之间、分项内部的逻辑替换关系；

C．利用规则引擎，固化、存储项目代号分项的逻辑替换关系，并形成专门模块；

D．在核电焊工资质的管理过程中，通过数据的记录、存储，系统自动调用专门的核电焊工资质规则引擎模块，智能化分析分项分解、派工、预警数据。

A步骤中所述的核电焊工资质各个分项的知识化表示，包括事实的表示；

所述事实的表示采用三元组<分项-标准-取值>来表示不同标准中各个分项的取值，其中分项为核电资质项目代号中的各个分项名称，标准为核电焊工管理标准，取值为对应的符号表示或者数值；

A步骤所述的知识表示对应的静态数据库，是事实表示三元组中符号取值对应的分项说明和描述。

A步骤中所述的核电焊工资质各个分项的知识化表示，还包括规则的表示；

所述规则的表示进一步包含前项和后项两部分；前项表示前提条件，各个条件由合取或析取进行逻辑连接形成各种不同的组合；后项表示当前提条件为真时，应采取的行为或所得的结论；前项和后项都由表示事实的三元组所组成。

B步骤所述的建立分项和分项之间、分项内部的逻辑替换关系，包括用于综合的产生式规则；

所述的用于综合的产生式规则，采用正向链接推理过程，来表示当前合格的焊工资质适用于哪些焊接范围，通过进行以下步骤，直到问题解决或找不到任何一个规则的IF部分可被当前的情况满足为止：

（1）收集IF部分被当前情况所满足的规则；

（2）执行所选规则THEN部分的操作；

（3）循环执行规则，直到得到所有的结论为止；

（4）如果满足不止一个规则的IF部分被满足，将THEN部分的操作或者结论进行合并。

B步骤所述的建立分项和分项之间、分项内部的逻辑替换关系，还包括用于分析的产生式规则；

所述的用于分析的产生式规则，采用逆向推理过程，来表示为了满足当前的焊接工作，有哪些焊工资质可以适用；通过进行以下步骤，直到问题解决或找不到任何一个规则的THEN部分可被当前的情况满足为止：

（1）收集THEN部分被当前情况所满足的规则；

（2）执行所选规则IF部分的操作；

（3）循环执行规则，直到得到所有的结论为止；

（4）如果满足不止一个规则的THEN部分被满足，将IF部分的操作或者结论进行合并。

C步骤所述的利用规则引擎，固化、存储项目代号分项的逻辑替换关系，把综合和分析的产生式规则利用规则引擎的脚本语言表达，并存放在特定的文件中，以利反复调用；

把所有IF部分的事实采用List的数据结构输入到规则引擎中，规则引擎自动提取List中每个元素，与每个规则进行比对，符合规则前项的就得出操作或者结论；对于得出结论的前项从前项List中剔除，并把对应的结论存放到结论List中，其余的继续循环，直到得到所有的结论，输出结论List；对于得出的中间状态的操作，作为新的前项元素加入前项List。

D步骤所述的智能化分项分解，是将核电焊工经过考试合格后的项目代号分项输入到系统中，系统调用逻辑引擎模块，自动对各个分项的替换范围进行智能化分析，得出每个分项可以替代的范围，最终自动形成新项目代号的适用范围报告。

D步骤所述的智能化核电焊接派工，是将为了完成某项核电焊接工作所需的项目代号分项输入到系统内，系统根据分析的产生规则，逆向推理出可以覆盖该项目代号的所有核电资质项目代号，并把这些分析出来的核电资质项目代号到焊工信息资料库内进行查询，查询出具备这些资质的所有焊工，按照资质失效时间由近到远进行自动排序，以便于指定符合要求的焊接工人；在派工的同时，系统自动形成该名焊接工人的连续操作记录，同时更新焊工资质的失效时间。

D步骤所述的焊工资质有效期自动预警，是根据不同标准规范的要求，系统自动化地对各个焊接资质基于连续操作记录，判断该项资质的失效时间和剩余天数，通过邮件或报表形式自动向管理人员进行推送提醒。

本发明采用以上的技术方案产生的有益效果是：

1、通过建立核电焊工资质分项逻辑替换的规则引擎，从而实现分项逻辑替换的自动化分解，提高了工作效率，避免了人为的随意性和差异性；

2、结合核电焊工资质分项逻辑替换规则引擎和动态的管理数据，实现焊工派工的自动化和智能化，避免了效率低下的人工查询、分析，有利于生产派工的标准化；

3、结合核电焊工资质分项逻辑替换规则引擎和动态的管理数据，形成焊工资质连续操作记录，有利于实时掌握焊工资质的有效期，提高了核电焊接质量管理水平。

本发明提出的基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，充分利用了知识表示、规则引擎、静态数据库、动态数据管理等，有效解决了核电焊工资质管理中的分项分解、智能派工、自动预警等需求，适用于核电焊接生产管理的实施。

附图说明

图1为本实施例的框架示意图；

图2为本实施例的知识表示结构示意图；

图3为本实施例的产生式规则示意图；

图4为本实施例的规则引擎设计示意图；

图5为本实施例的核电焊工动态智能化管理示意图。

具体实施方式

本发明提出的一种基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，以下结合具体实施例及附图详细说明。

如图1所示，本发明提出的方法，配合相应的计算机程序及硬件装置来实现，包括完整的四个步骤：

第一步，焊工资质知识化表示。通过对焊工资质代号各个分项和替换逻辑关系的知识化表示，便于后续存入计算机逻辑规则引擎库，为智能化分析打下基础。

第二步，建立焊工资质项目代号产生式规则。产生式规则分为综合的产生式规则和分析的产生式规则，分别对应焊工资质的正向推理过程和逆向推理过程，有利于焊工资质正确的逻辑替换关系。

第三步，建立基于规则引擎的焊工资质逻辑运算方法。在这一步，主要是描述将前面的产生式规则运用规则引擎，固化系统内的方法。通过这一步方法的建立，为后续的应用提供标准的模块。

第四步，进行焊工的动态管理。主要包括焊工资质适用范围的自动分解、智能化焊工派工、焊工资质有效期实时预警等动态管理应用。

所述的第一步中，焊工资质知识化表示分为事实的表示方法和规则的表示方式两部分，如图2所示。

事实的表示方法是将焊工资质代号根据标准规范分解为多个分项，然后对各个分项进行符号表示或者数值表示。事实的知识表示一般采用<特性-对象-取值>三元组表示，具体到本发明为<分项-标准-取值>，其中分项为核电资质项目代号中的各个分项名称，标准为核电焊工管理标准，取值为对应的符号表示或者数值。事实的表示又有两种情况，一种情况为简单的孤立的事实，该情况只要用简单的三元组表示即可。另外一种情况是一些事实需要综合考虑到多个方面，即该事实可能由几个简单孤立的事实所构成，有些时候孤立的事实之间是或的关系，有些时候孤立的事实之间是与的关系。对于后一种情况，本实施例中采用逻辑连接词（合取、析取）组成各种不同的组合，形成复杂的事实表示方法。

规则的表示方法是由前项和后项两部分组成。前项表示前提条件，各个条件由逻辑连接词（合取、析取）组成各种不同的组合。后项表示当前提条件为真时，应采取的行为或所得的结论。规则的表示方法分为基于符号推理的规则表示和基于数值推理的规则表示。当事实的取值为符号时，采用基于符号推理的规则表示；当事实的取值为数值时，采用基于数值推理的规则表示。

所述的第二步中，建立焊工资质项目代号产生式规则是根据核电标准规范，将核电焊工资质项目代号的各个分项的替换关系利用产生式规则完全表达出来，如图3所示，主要分为由以下几个步骤组成：

（1）将所要分析的各个分项事实的知识表示输入；

（2）将输入的所有分项事实的知识表示逐个与当前规则的前项进行比对；

（3）判断当前的知识是否与当前规则的前项匹配，如果不匹配，执行第5步；如果匹配，执行第4步；

（4）如果当前的知识与当前规则的前项匹配，将当前规则的后项作为新的前项加入前项列表中或者将该后项作为新的结论加入结论表中；

（5）判断是否对整个规则引擎匹配结束。如果全部匹配完成，从头开始，进行新的循环匹配，直到所有的前项找到了自己的结论；如果没有全部匹配完成，匹配下一个规则。

具体来说，所述用于综合的产生式规则，采用正向链接推理过程，具体为当前合格的焊工资质适用于哪些焊接范围，进行以下步骤，直到问题解决或找不到任何一个规则的IF部分（前提部分）可被当前的情况满足为止：

1）收集IF部分被当前情况所满足的规则；

2）执行所选规则THEN部分（结论部分）的操作；

3）循环执行规则，直到得到所有的结论为止；

4）如果满足不止一个规则的IF部分被满足，将THEN部分的操作或者结论进行合并。

所述用于分析的产生式规则，采用逆向推理过程，具体为了满足当前的焊接工作，有哪些焊工资质可以适用，是上述的综合分析过程的逆向推理，采取的步骤同上，区别在于把上述综合的正向推理过程的IF部分变成了逆向推理的THEN部分，把正向推理过程的THEN部分变成了逆向推理的IF部分。

如图4所示，所述的第三步中，规则引擎的推理步骤如下：

a. 将初始数据输入至工作内存；

b. 使用模式匹配将规则库中的规则和数据比较；

c. 如果执行规则存在冲突，即同时激活了多个规则，将冲突的规则放入冲突集合；

d. 解决冲突，将激活的规则按顺序放入议程中；

e. 执行其中的规则。

重复步骤b至e，直到执行完毕议程中的所有规则。任何一个规则引擎都需要很好地解决规则的推理机制和规则条件匹配的效率问题。当引擎执行时，会根据规则执行队列中的优先顺序逐条执行规则执行实例，由于规则的执行部分可能会改变工作区的数据对象，从而会使队列中的某些规则执行实例因为条件改变而失效，必须从队列中撤销；也可能会激活原来不满足条件的规则，生成新的规则执行实例进入队列。于是就产生了一种“动态”的规则执行链，形成规则的推理机制。这种规则的“链式”反应完全是由工作区中的数据驱动的。

所述利用规则引擎，固化、存储项目代号分项的逻辑替换关系，把综合和分析的产生式规则利用规则引擎的脚本语言表达，并存放在特定的文件中，以利反复调用。在具体的实现中，把所有的IF部分的事实采用List的数据结构输入到规则引擎中，规则引擎自动提取List中每个元素，与每个规则进行比对，符合规则前项的就得出操作或者结论。对于得出结论的前项从前项List中剔除，并把结论存放到结论的List中，其余的继续循环，直到得到所有的结论，输出结论List。对于得出的中间状态的操作，作为新的前项元素加入前项List。

如图5所示，所述的第四步中，本实施例通过应用规则引擎库、静态数据库、动态管理数据库等，实现了核电焊工的智能化管理。

智能化分项分解，是将核电焊工经过考试合格后的项目代号分项输入到系统中，系统调用逻辑引擎模块，自动对各个分项的替换范围进行智能化分析，得出每个分项可以替代的范围，最终自动形成新项目代号的适用范围报告。

智能化核电焊接派工，是将为了完成某项核电焊接工作所需的项目代号分项输入到系统内，系统根据分析的产生规则，逆向推理出可以覆盖该项目代号的所有核电资质项目代号，并把这些分析出来的核电资质项目代号到焊工信息资料库内进行查询，查询出具备这些资质的所有焊工，按照资质失效时间由近到远进行自动排序，方便派工人员迅速指定符合要求的焊接工人。在派工的同时，系统自动形成改名焊接工人的连续操作记录，同时更新焊工资质的失效时间。

焊工资质有效期自动预警，根据不同标准规范的要求，系统自动化的对各个焊接资质基于连续操作记录，判断该项资质的失效时间和剩余天数，通过邮件、报表等形式自动向管理人员进行推送提醒。

上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利公开的技术方案所做出的技术内容实质相同或等同的任何的变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (6)

1.一种基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

A．对核电焊工资质各个分项进行知识化表示，并建立对应的静态数据库；

B．根据不同的核电焊工管理标准规范，在知识化表示的基础上，建立分项与分项之间、分项内部的逻辑替换关系；

其中，B步骤所述的建立分项和分项之间、分项内部的逻辑替换关系，包括用于综合的产生式规则，其采用正向链接推理过程，来表示当前合格的焊工资质适用于哪些焊接范围；以及，还包括用于分析的产生式规则，其采用逆向推理过程，来表示为了满足当前的焊接工作，有哪些焊工资质可以适用；

C．利用规则引擎，固化、存储项目代号分项的逻辑替换关系，并形成专门模块；其中，所述的利用规则引擎，固化、存储项目代号分项的逻辑替换关系，是把用于综合的产生式规则和用于分析的产生式规则利用规则引擎的脚本语言表达，并存放在特定的文件中，以利反复调用；

D．在核电焊工资质的管理过程中，通过数据的记录、存储，系统自动调用专门的核电焊工资质规则引擎模块，对数据进行智能化分析分项分解、派工、预警；

D步骤所述的智能化分析分项分解，是将核电焊工经过考试合格后的项目代号分项输入到系统中，系统调用逻辑引擎模块，自动对各个分项的替换范围进行智能化分析，得出每个分项可以替代的范围，最终自动形成新项目代号的适用范围报告；

D步骤所述的派工指智能化核电焊接派工，是将为了完成设定核电焊接工作所需的项目代号分项输入到系统内，系统根据分析的产生规则，逆向推理出可以覆盖该项目代号的所有核电资质项目代号，并把这些分析出来的核电资质项目代号送到焊工信息资料库内进行查询，查询出具备这些资质的所有焊工，按照资质失效时间由近到远进行自动排序，以便于指定符合要求的焊接工人；在派工的同时，系统自动形成所述符合要求的焊接工人的连续操作记录，同时更新焊工资质的失效时间；

D步骤所述的预警指焊工资质有效期自动预警，是根据不同标准规范的要求，系统自动化地对各个焊接资质基于连续操作记录，判断各个焊接资质的失效时间和剩余天数，通过邮件或报表形式自动向管理人员进行推送提醒。

2.如权利要求1所述基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，其特征在于，A步骤中所述对核电焊工资质各个分项进行知识化表示，包括事实的表示；

所述事实的表示采用三元组<分项-标准-取值>来表示不同标准中各个分项的取值，其中分项为核电资质项目代号中的各个分项名称，标准为核电焊工管理标准，取值为对应的符号表示或者数值；

A步骤中建立的与知识化表示对应的静态数据库，是事实的表示采用的三元组中符号取值对应的分项说明和描述。

3.如权利要求2所述基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，其特征在于，A步骤中所述对核电焊工资质各个分项进行知识化表示，还包括规则的表示；

所述规则的表示进一步包含前项和后项两部分；前项表示前提条件，各个条件由合取或析取进行逻辑连接形成各种不同的组合；后项表示当前提条件为真时，应采取的行为或所得的结论；前项和后项都由事实的表示采用的三元组所组成。

4.如权利要求3所述基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，其特征在于，

所述的用于综合的产生式规则，采用正向链接推理过程，来表示当前合格的焊工资质适用于哪些焊接范围，通过进行以下步骤，直到问题解决或找不到任何一个规则的IF部分可被当前的情况满足为止：

（1）收集IF部分被当前情况所满足的规则；

（2）执行所选规则THEN部分的操作；

（3）循环执行规则，直到得到所有的结论为止；

（4）如果满足不止一个规则的IF部分被满足，将THEN部分的操作或者结论进行合并。

5.如权利要求4所述基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，其特征在于，

所述的用于分析的产生式规则，采用逆向推理过程，来表示为了满足当前的焊接工作，有哪些焊工资质可以适用；通过进行以下步骤，直到问题解决或找不到任何一个规则的THEN部分可被当前的情况满足为止：

（1）收集THEN部分被当前情况所满足的规则；

（2）执行所选规则IF部分的操作；

（3）循环执行规则，直到得到所有的结论为止；

（4）如果满足不止一个规则的THEN部分被满足，将IF部分的操作或者结论进行合并。

6.如权利要求5所述基于规则引擎的核电焊工资质智能分析方法，其特征在于，

把所有IF部分的事实采用List的数据结构输入到规则引擎中，规则引擎自动提取List中每个元素，与每个规则进行比对，符合规则前项的就得出操作或者结论；对于得出结论的前项从前项List中剔除，并把对应的结论存放到结论List中，其余的继续循环，直到得到所有的结论，输出结论List；对于得出的中间状态的操作，作为新的前项元素加入前项List。