CN109376466A - 基于本体的航天器工艺知识建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于本体的航天器工艺知识建模方法，属于知识工程技术领域。通过这种方式建立的基于本体的航天器工艺知识模型，有效地覆盖了航天器生产企业的工艺知识本体的多个专业(机电专业、复合材料专业、热表面加工专业、焊接专业等)，以机电实业部单个部门为例，管理机械加工工艺类本体知识2万余条，实现了全面和系统的多级管理，快速准确检索。通过实验，工艺人员、生产人员和检验人员检索结果满意率能达到72％，词性标注精度达到97％。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于本体的航天器工艺知识建模方法，属于知识工程技术领域。
背景技术
在航天器产品研制过程中产生了众多的工艺知识，由于航天产品的多品种、多批次、小批量的特点，航天器工艺知识具有复杂性高、变化多的特点，同时在其生产过程中工艺类型及方法也非常的多样化，也导致了航天器生产过程中工艺知识的体量大、粒度差异大、关联弱的问题出现。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于本体的航天器工艺知识建模方法，该方法逻辑明确、可执行性高，它是基于本体进行知识建模，涵盖航天器工艺涉及到的多个领域的知识，并按照适用于航天器型号研制生产的现状，从多个维度进行管理，从而实现航天器工艺知识的科学管理，促进航天企业知识管理水平提高。
本发明的技术解决方案是：
基于本体的航天器工艺知识建模方法，该方法的步骤包括：
(1)对航天器的产品结构进行划分，当航天器为飞船时，飞船的产品结构包括舱、舱段和框；当航天器为卫星时，卫星的产品结构包括面板、天线和有效载荷；
(2)对航天器的工艺类型进行划分，工艺类型包括主工艺、专业工艺和通用工艺；
(3)对航天器的组织结构进行划分，组织结构包括公司、部门和岗位；
(4)定义步骤(1)中产品结构的知识项包括产品基本特征和产品扩展特征、定义步骤(2)中工艺类型的知识项包括工艺基本特征和工艺扩展特征，定义步骤(3)中组织结构的知识项包括组织基本特征和组织扩展特征；
所述的产品基本特征包括知识项编号、名称、关键词、创建人、创建日期、生效状态、生效时间；
所述的产品扩展特征包括产品材质、尺寸、技术特点、专用设备、用胶体系、填埋类型；
所述的工艺基本特征包括知识项编号、名称、关键词、创建人、创建日期、生效状态、生效时间；
所述的工艺扩展特征包括工艺类型、型号、产品材质、尺寸、技术特点、专用设备、岗位、占用人员、吊装辅具、适用范围、编制部门、危化品库房；
所述的组织基本特征包括知识项编号、名称、关键词、创建人、创建日期、生效状态、生效时间；
所述的组织扩展特征包括岗位、岗位类别、型号、相关设备、软件工具、文档类别、编制部门、业务流程；
(5)对步骤(4)中的产品基本特征、产品扩展特征、工艺基本特征、工艺扩展特征、组织基本特征和组织扩展特征按照本体词汇进行分类，分为主体词汇A和客体词汇B，根据实际使用的关联关系R，对主体词汇和客体词汇之间的关系做出限定，并设定权重值X％。即依据A，B，R(A，B)，X％规则进行设定；根据实际使用的关联关系R确定权重值X％的方法为：
当使用该工艺类型生产该产品结构时，该工艺类型和该产品结构之间的权重值X％为70％-100％；即关联关系R为使用该工艺类型生产该产品结构；
当该组织结构生产该产品结构时，该组织结构和该产品结构之间的权重值X％为70％-100％；即关联关系R为该组织结构生产该产品结构；
当该组织结构使用工艺类型时，该组织结构和该工艺类型之间的权重值X％为70％-100％；即关联关系R为该组织结构使用工艺类型；
当组织结构不生产该产品结构时，该组织结构和该产品结构之间的权重值X％为0；即关联关系R为组织结构不生产该产品结构；
当组织结构不使用该工艺类型时，该组织结构和该工艺类型之间的权重值X％为0；即关联关系R为组织结构不使用该工艺类型；
当工艺类型不生产该产品结构时，该工艺类型和该产品结构之间的权重值X％为0；即关联关系R为工艺类型不生产该产品结构；
当组织结构生产多个产品结构时，该组织结构和该多个产品结构之间的权重值X％大于0小于70％；即关联关系R为组织结构生产多个产品结构；
当组织结构使用多个工艺类型时，该组织结构和该多个工艺类型之间的权重值X％大于0小于70％；即关联关系R为组织结构使用多个工艺类型；
当产品结构使用多个工艺类型生产时，该产品结构和该多个工艺类型之间的权重值X％大于0小于70％；即关联关系R为产品结构使用多个工艺类型生产；
当产品结构使用多个组织结构生产时，该产品结构和该多个组织结构之间的权重值X％大于0小于70％；即关联关系R为产品结构使用多个组织结构生产；
当工艺类型能够生产多个产品结构时，该工艺类型和该多个产品结构之间的权重值X％大于0小于70％；即关联关系R为工艺类型能够生产多个产品结构；
当工艺类型能够被多个组织结构使用时，该工艺类型和该多个组织结构之间的权重值X％大于0小于70％；即关联关系R为工艺类型能够被多个组织结构使用；
(6)根据步骤(5)得到的A，B，R(A，B)，X％规则建立知识项关联网络，完成航天器工艺知识模型的建立。
有益效果
(1)本发明针对航天器生产过程中工艺知识的体量大、粒度差异大、关联弱的问题，提供一种在航天器基于本体的知识建模方法。区别于原始的建模方法简单的使用本体语义，本方法是将航天工艺知识本体划分成组织、工艺、产品的不同维度，赋予航天器工艺知识高度适应性的基本特征和扩展特征的属性，为知识项标注具有特殊属性的特征，并且通过基于航天器生产经验特定的映射规则，形成覆盖了航天器生产的工艺知识模型，便于快速重用和高效组织。
(2)通过这种方式建立的基于本体的航天器工艺知识模型，有效地覆盖了航天器生产企业的工艺知识本体的多个专业(机电专业、复合材料专业、热表面加工专业、焊接专业等)，以机电实业部单个部门为例，管理机械加工工艺类本体知识2万余条，实现了全面和系统的多级管理，快速准确检索。通过实验，工艺人员、生产人员和检验人员检索结果满意率能达到72％，词性标注精度达到97％。这种建模方法于原始方式比较，较大地提高了航天器生产相关人员的满意率，提高了7个百分点。
附图说明
图1为实施例得到的模型示意图。
具体实施方式
本发明中航天器工艺知识项就是与航天器型号研制相关的、具有学习、复用价值的数据与信息，根据一个或者若干规律特征，形成的具有特定指向的信息组。基本特征是常规具有的特征，而扩展特征是根据知识类型不同而存在差异的特征。
本体是“共享概念模型的明确的形式化规范说明”，本体的目标是囊括相关领域的知识，提供对该领域知识的共同理解，确定该领域内共同认可的术语，并从不同层次的形式化模型上给出这些术语和术语间相互关系的明确定义，实现对领域知识的推理。
基于本体的航天器工艺知识模型：带有特征相同或相近的本体词汇知识，并且知识之间具有约定的关系，彼此关联的紧密程度由约定的关系决定，通过不同关系最终形成各个知识之间的网络模型。
按照词汇关系找到归属的知识领域，并分别建立对应领域树的节点的关联关系。
以工艺设计过程密切相关的产品、工艺、组织三个子领域为例，举例说明基于本体的航天器工艺知识建模方法，步骤为：
(1)定义航天器工艺知识领域：航天器工艺知识领域由航天器工艺过程密切相关的具有相近规律或相同特征性的知识的集合。包括：产品子领域、工艺子领域、组织子领域，领域划分的树形结构表达为：
表1航天器工艺知识领域分类
(2)划分后的每个子领域再分层级划分到若干个维度，对知识进行不同维度的组织和表达。
(2.1)产品子领域细分：按照卫星、飞船等航天器的产品体系结构进行组织，如表。
表2航天器产品子领域分级树
(2.2)工艺领域知识按照卫星、飞船等航天器的研制生产工艺类型进行组织建树，工艺子领域细分：按照主工艺、专业工艺、通用工艺等类型进行组织，如表2。
表3航天器工艺子领域分级树
(2.3)组织子领域细分：按照公司、部门、岗位级别进行组织，如表4。
表4航天器组织子领域分级树
(3)定义各个子领域内的知识项。航天器工艺知识项就是与航天器型号研制相关的、具有学习、复用价值的数据与信息，根据一个或者若干规律特征，形成的具有特定指向的信息组。然后，定义知识特征包括基本特征和扩展特征。基本特征是常规具有的特征，而扩展特征是根据知识类型不同而存在差异的特征。
航天器工艺知识的基本特征：知识项编号、名称、关键词、创建人、创建日期、生效状态、生效时间等。
知识项编号为XXX001，名称为：碳纤维结构板装配工艺，关键词为：“结构板，卫星，碳纤维”，创建人：王明，创建日期20150608，现行有效，20150612。
(3.1)以产品子领域知识的基本特征和扩展特征为例定义知识项。产品子领域分级树的叶子结点下，知识项如：
表5产品结构的基本特征和扩展特征例
(3.2)以工艺子领域知识的基本特征和扩展特征为例定义知识项。工艺子领域分级树的叶子结点下，知识项如：
表6工艺类型的基本特征和扩展特征例
(3.3)以组织子领域知识的基本特征和扩展特征为例定义知识项。组织子领域分级树的叶子结点下，知识项如：
表7组织结构的基本特征和扩展特征例
(4)本体是“共享概念模型的明确的形式化规范说明”，本体的目标是囊括相关领域的知识，提供对该领域知识的共同理解，确定该领域内共同认可的术语，并从不同层次的形式化模型上给出这些术语和术语间相互关系的明确定义，实现对领域知识的推理。
基于本体对航天器工艺知识进行本体词汇分类，将其分成主体词汇和客体词汇，根据实际使用的关联程度，对主体词汇和客体词汇之间的关系做出限定，如表8。依据A，B，R(A，B)，X％，规则进行定义。词汇A：结构板与词汇B：数控工艺之间按照关系规则R：使用，进行定义，其权重值为X％：85％。
表8建立主客体词汇关系
(5)基于本体的航天器工艺知识项关联网络(模型)
基于本体的航天器工艺知识模型：带有特征相同或相近的本体词汇知识，并且知识之间具有约定的关系，彼此关联的紧密程度由约定的关系决定，通过不同关系最终形成各个知识之间的网络模型。
以(4)步骤中的主客体词汇关系实例表，建立实际例子，说明航天器工艺知识模型：
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例
基于本体的飞船工艺知识建模方法，该方法的步骤包括：
(1)对飞船的产品结构进行划分，飞船的产品结构包括位于舱内的结构板和框；结构板包括面板和埋件，框包括多个5B70H112框；
(2)对飞船的工艺类型进行划分，工艺类型包括主工艺、专业工艺和通用工艺，主工艺包括结构件工艺和部件装配工艺，部件装配工艺包括焊接工艺和结构板装配工艺，结构件工艺包括热表工艺和数控工艺，数控工艺包括激光切割数控工艺；焊接工艺包括框连接工艺；
(3)对航天器的组织结构进行划分，组织结构包括公司、部门和岗位；公司为有限公司，部门为焊接成型中心和复材制造中心，岗位为焊接工艺岗和星船结构岗；
(4)定义步骤(1)中产品结构的知识项包括产品基本特征和产品扩展特征、定义步骤(2)中工艺类型的知识项包括工艺基本特征和工艺扩展特征，定义步骤(3)中组织结构的知识项包括组织基本特征和组织扩展特征；
所述的面板和框的基本特征和扩展特征如表5所示；
所述的工艺类型的基本特征和扩展特征如表6所示；
所述的组织结构的基本特征和扩展特征如表7所示；
(5)对步骤(4)中的产品基本特征、产品扩展特征、工艺基本特征、工艺扩展特征、组织基本特征和组织扩展特征按照本体词汇进行分类，分为主体词汇A和客体词汇B，根据实际使用的关联关系R，对主体词汇和客体词汇之间的关系做出限定，并设定权重值X％。即依据A，B，R(A，B)，X％规则进行设定，结果如表8所示；
(6)根据步骤(5)得到的A，B，R(A，B)，X％规则建立知识项关联网络，如图1所示，完成航天器工艺知识模型的建立。
Claims (10)
1.基于本体的航天器工艺知识建模方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)对航天器的产品结构进行划分；
(2)对航天器的工艺类型进行划分；
(3)对航天器的组织结构进行划分；
(4)定义步骤(1)中产品结构的知识项包括产品基本特征和产品扩展特征、定义步骤(2)中工艺类型的知识项包括工艺基本特征和工艺扩展特征，定义步骤(3)中组织结构的知识项包括组织基本特征和组织扩展特征；
(5)对步骤(4)中的产品基本特征、产品扩展特征、工艺基本特征、工艺扩展特征、组织基本特征和组织扩展特征按照本体词汇进行分类，分为主体词汇A和客体词汇B，并设主体词汇和客体词汇之间关联关系为R，主体词汇和客体词汇之间的权重值为X％，得到A，B，R(A，B)，X％规则；
(6)根据步骤(5)得到的A，B，R(A，B)，X％规则建立知识项关联网络，完成航天器工艺知识模型的建立。
2.根据权利要求1所述的基于本体的航天器工艺知识建模方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，航天器为飞船，飞船的产品结构包括舱、舱段和框。
3.根据权利要求1所述的基于本体的航天器工艺知识建模方法，其特征在于：航天器为卫星，卫星的产品结构包括面板、天线和有效载荷。
4.根据权利要求1所述的基于本体的航天器工艺知识建模方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，工艺类型包括主工艺、专业工艺和通用工艺。
5.根据权利要求1所述的基于本体的航天器工艺知识建模方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，组织结构包括公司、部门和岗位。
6.根据权利要求1所述的基于本体的航天器工艺知识建模方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，产品基本特征包括知识项编号、名称、关键词、创建人、创建日期、生效状态、生效时间；
产品扩展特征包括产品材质、尺寸、技术特点、专用设备、用胶体系、填埋类型。
7.根据权利要求1所述的基于本体的航天器工艺知识建模方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，工艺基本特征包括知识项编号、名称、关键词、创建人、创建日期、生效状态、生效时间；
工艺扩展特征包括工艺类型、型号、产品材质、尺寸、技术特点、专用设备、岗位、占用人员、吊装辅具、适用范围、编制部门、危化品库房。
8.根据权利要求1所述的基于本体的航天器工艺知识建模方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，组织基本特征包括知识项编号、名称、关键词、创建人、创建日期、生效状态、生效时间；
组织扩展特征包括岗位、岗位类别、型号、相关设备、软件工具、文档类别、编制部门、业务流程。
9.根据权利要求1所述的基于本体的航天器工艺知识建模方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，主体词汇A和客体词汇B之间的关联关系R和权重值X％的确定方法为：
当使用该工艺类型生产该产品结构时，该工艺类型和该产品结构之间的权重值X％为70％-100％；当该组织结构生产该产品结构时，该组织结构和该产品结构之间的权重值X％为70％-100％；当该组织结构使用工艺类型时，该组织结构和该工艺类型之间的权重值X％为70％-100％；
当组织结构不生产该产品结构时，该组织结构和该产品结构之间的权重值X％为0；
当组织结构不使用该工艺类型时，该组织结构和该工艺类型之间的权重值X％为0；
当工艺类型不生产该产品结构时，该工艺类型和该产品结构之间的权重值X％为0。
10.根据权利要求1所述的基于本体的航天器工艺知识建模方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，
当组织结构生产多个产品结构时，该组织结构和该多个产品结构之间的权重值X％大于0小于70％；
当组织结构使用多个工艺类型时，该组织结构和该多个工艺类型之间的权重值X％大于0小于70％；
当产品结构使用多个工艺类型生产时，该产品结构和该多个工艺类型之间的权重值X％大于0小于70％；
当产品结构使用多个组织结构生产时，该产品结构和该多个组织结构之间的权重值X％大于0小于70％；
当工艺类型能够生产多个产品结构时，该工艺类型和该多个产品结构之间的权重值X％大于0小于70％；
当工艺类型能够被多个组织结构使用时，该工艺类型和该多个组织结构之间的权重值X％大于0小于70％。
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Application publication date: 20190222 |