CN112084323A - 一种适航审定协同工作平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种适航审定协同工作平台及方法，提出了符合性目标、符合性对象、符合性活动和符合性案例为核心建立适航领域本体知识库，提出由符合性目标、符合性对象和符合性活动三个维度构成的符合性向量概念，以此进行符合性案例推荐，解决了大量样本情况下符合性案例知识经验的推荐问题，同时，通过文本特征提取能够挖掘适航指令中的问题描述和相关设计特征，最后通过面向自然语言需求的辅助审查方法，达到了适航符合性工作中的符合性辅助评价的目的。
Description
技术领域
本发明涉及适航审查技术领域，具体涉及一种适航审定协同工作平台及方法。
背景技术
民用航空器的适航性指航空器(包括其部件和子系统的整体性能和操纵特性)在预期的服役使用环境中和使用限制下，飞行的安全性和物理完整性的一种品质。根据中国民用航空规章《民用航空产品和零部件合格审定规定》以及相关中国民用航空局管理程序《航空器型号合格审定程序》，中国民用航空局对航空产品进行设计批准的过程即为“适航审定”。
运输类飞机适航审定项目中，针对设计单位的每一项设计，相应专业领域的审查代表需要在飞机设计、原型机生产、试验验证等长达5～10年的整个研制过程中通过一系列检查方法，对被审查的设计是否符合适航标准作出判断。这其中涉及到对上万份设计资料/报告的评审、万余次制造现场的工序检查、数千次的试验室试验以及几千小时的飞行试验等具体活动。
适航审查工作的模式和特点使得适航审查活动成为一项对能力和经验要求极高的技术工作。在这种情况下，通过利用数据挖掘、人工智能、自然语言处理等技术来解决适航审定领域经验缺乏、需要处理大量的偏离和困难报告、需要辅助审查工具的帮助等难点问题，实现适航审定的智能化，提高适航审查的效率和质量，乃大势所趋。
发明内容
本发明的目的是提供一种适航审定协同工作平台及方法，建立了以适航知识本体为核心的数据模型，形成了适航审查的业务核心能力以及知识推送的基础框架。
为了达到上述目的，本发明一方面提供一种适航审定协同工作平台，包括：
本体知识库，以适航审查案例为核心构建的民用飞机领域内产品结构和规章标准体系的知识库；
案例推荐模块，根据本体知识库向新的审查项目提取并推荐相似的审查案例；
问题特征提取模块，在本体知识库中通过已有的适航指令，针对不同型号航空器的相关适航指令中频繁出现的不安全特征进行提取；
需求辅助检查模块，对于输入平台的问题需求和设计描述进行分析以辅助潜在的需求和设计描述缺陷，以形成预检查报告。
进一步的，所述本体知识库还包括：
符合性目标管理组件，用以将适航审查数据进行结构化管理，基于适航条款查找其在不同型号中的审定基础引用及相关符合性对象数据。
符合性对象管理组件，用以管理需要证明满足适航规章和标准要求的设计对象，通过EBOM模式对符合性对象进行结构化分解和管理；
符合性活动管理组件，用以对符合性活动标准进行分解、编码及规则定义对审查对象形成实例，确保不同类型的审查活动适用不同的业务流程和处理规范。
进一步的，所述案例推荐模块还包括：
案例关联组件，确定新的审查项目与知识数据的关联关系及相关属性，建立审查中符合性对象、符合性目标和符合性活动的实例；
案例推荐组件，根据审查项目的符合性对象、符合性目标和符合性活动，通过基于符合性向量的案例推荐算法推荐知识库中的案例。
进一步的，所述问题特征提取模块还包括：
文本预处理组件，对适航文本中的句子进行向量化处理；
重叠句簇检测组件，以句子为节点构建相似性网络，迭代考察网络中句簇的中心节点以检测句簇并更新网络；
特征描述符提取组件，在句簇中提取包含簇关键字的双词短语作为句簇特征表示的描述符。
进一步的，所述需求辅助检查模块还包括：
需求元素分析组件，基于民用飞机的设计需求提取需求元素，并分析需求之间的组合关系；
需求元素提取组件，建立条件组合和主句的模板分解文本，提取需求元素。
另一方面，本发明还提供一种适航审定协同工作方法，包括以下步骤：
构建本体知识库，以适航审查案例为核心构建的民用飞机领域内产品结构和规章标准体系的知识库；
案例推荐，根据本体知识库向新的审查项目提取并推荐相似的审查案例；
问题特征提取，在本体知识库中通过已有的适航指令，针对不同型号航空器的相关适航指令中频繁出现的不安全特征进行提取；
需求辅助检查，对于输入平台的问题需求和设计描述进行分析以辅助潜在的需求和设计描述缺陷，以形成预检查报告。
进一步的，在构建本体知识库的过程中，还包括以下步骤：
符合性目标管理，用以将适航审查数据进行结构化管理，基于适航条款查找其在不同型号中的审定基础引用及相关符合性对象数据。
符合性对象管理，用以管理需要证明满足适航规章和标准要求的设计对象，通过EBOM模式对符合性对象进行结构化分解和管理；
符合性活动管理，对符合性活动标准进行分解、编码及规则定义对审查对象形成实例，确保不同类型的审查活动适用不同的业务流程和处理规范。
进一步的，所述案例推荐过程还包括，以下步骤：
案例关联，确定新的审查项目与知识数据的关联关系及相关属性，建立审查中符合性对象、符合性目标和符合性活动的实例；
案例推荐，根据审查项目的符合性对象、符合性目标和符合性活动，通过基于符合性向量的案例推荐算法推荐知识库中的案例。
进一步的，所述问题特征提取过程中，还包括以下步骤：
文本预处理组件，对适航文本中的句子进行向量化处理；
重叠句簇检测组件，以句子为节点构建相似性网络，迭代考察网络中句簇的中心节点以检测句簇并更新网络；
特征描述符提取组件，在句簇中提取包含簇关键字的双词短语作为句簇特征表示的描述符。
进一步的，所述辅助检查过程中，还包括以下步骤：
需求元素分析，基于民用飞机的设计需求提取需求元素，并分析需求之间的组合关系；
需求元素提取，建立条件组合和主句的模板分解文本，提取需求元素。
本发明提供的一种适航审定协同工作平台及方法，提出了符合性目标、符合性对象、符合性活动和符合性案例为核心建立适航领域本体知识库，提出由符合性目标、符合性对象和符合性活动三个维度构成的符合性向量概念，以此进行符合性案例推荐，解决了大量样本情况下符合性案例知识经验的推荐问题，同时，通过文本特征提取能够挖掘适航指令中的问题描述和相关设计特征，最后通过面向自然语言需求的辅助审查方法，达到了适航符合性工作中的符合性辅助评价的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的适航审定协同工作平台的系统框架图。
图2为本发明一个实施例的适航审定协同工作平台的功能模块图。
图3为本发明一个实施例的本体知识库的架构图。
图4为本发明一个实施例的案例推荐模块的架构图。
图5为本发明一个实施例的问题特征提取模块的架构图。
图6为本发明一个实施例的适航审定协同工作方法的方法流程图。
图7为本发明一个实施例的需求辅助检查模块的框架图。
图8为本发明一个实施例的构建本体知识库的方法流程图。
图9为本发明一个实施例的案例推荐的方法流程图。
图10为本发明一个实施例的问题特征提取过程的流程图。
图11为需求辅助检查过程的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
本发明的适航审定协同工作平台以当前在研的大型客机的适航审定为背景，旨在通过构建涵盖初始适航、持续适航阶段全部大型客机适航审查业务、数据和知识管理以提升我国审查机关适航审查能力的目的，最终达到服务国产大飞机战略的总体。
图1为本发明的适航审定协同工作平台的系统框架图，如图1所示，本发明的适航审定协同工作平台的框架共分为如下层次。
数据存储和计算基础层301
该层主要包括服务器、网络等硬件，以及操作系统、数据库系统、电子签名物理环境等基础设施，为上层企业级应用提供基础支撑。
平台基础服务层302
本平台依托成熟的PLM平台(Windchill)进行构建，由于该平台功能偏重支持型号研制工程，提供平台的基础服务能力，包括：本系统主要利用的平台基础服务包括：用户管理、权限管理、流程引擎、类型及属性、集成接口等。
数据及知识管理层303
基于平台的建模能力，对本体知识库中知识本体的符合性对象、符合性目标、符合性活动、符合性活动进行建模和管理功能实现。其中，
符合性目标：围绕需求结构树对适航章程及条款进行管理和状态配置；
符合性对象：围绕产品结构树进行飞机产品分解以及符合性证据链关联；
符合性活动：围绕活动结构树进行活动分解以及审查规则关联；
符合性案例，将相似的知识案例进行归集分类，在适航审查流程执行过程中，实时高效地推送相关案例，以提高知识的运用效率。
业务组件APP层304
为各级应用中的流程及功能执行提供数据支撑，该层分为基础通用业务组件以及业务域业务组件。
基础通用业务组件305：主要为符合性审查计划管理和其它通用的基础组件，如会议管理、问题管理、电子签名等。符合性审查计划采用CP、CPI、CAI将下层的符合性目标数据、符合性对象数据、符合性活动数据进行组合和实例化，并将其与飞机型号、申请人部门、审查方责任人等进行融合，贯彻一般性审查规则，实现对各业务域审查工作的通用能力支撑。
业务域业务组件306：主要面向适航审查的主要业务域、全生命周期各个环节，构建相应的业务功能组件，借助统一的数据模型和统一的符合性审查计划管理机制，对各个不同的审查业务工作提供支撑。主要包括：审定协同、现场审查、机载软硬件审查、持续适航、制造检查、试验试飞、证后管理、设计保证体系等。
型号应用环境层307
在适航本体数据模型统一化、业务组件能力规范化的基础上，针对不同的适航审定实例化对象，如C919大型客机、AG600蛟龙600飞机、CJ1000发动机、VTC等，在型号应用环境层可以调用下层业务组件层的相关接口，进行数据及流程的实例化应用。
下面根据图2详细说明下的适航审定协同工作平台的数据和知识管理的系统构造，图2为本发明一个实施例的适航审定协同工作平台的功能模块图，如图2所示，包括：
本体知识库101，以适航审查案例为核心构建的民用飞机领域内产品结构和规章标准体系的知识库。
案例推荐模块102，根据本体知识库101向新的审查项目提取并推荐相似的审查案例。
问题特征提取模块103，在本体知识库101中通过已有的适航指令，针对不同型号航空器的相关适航指令中频繁出现的不安全特征进行提取。
需求辅助检查模块1-4，对于输入平台的问题需求和设计描述进行分析以辅助潜在的需求和设计描述缺陷，以形成预检查报告。
图3为本发明一个实施例的本体知识库的架构图，如图2所示，本体知识库还包括符合性目标管理组件101a、符合性对象管理组件101b和符合性活动管理组件101c。
具体的，符合性目标管理包括适航行政法规、适航规章、适航管理程序、适航咨询通告、适航管理文件、双边协议等适航审查数据。在平台中对适航章程进行了结构化管理，并支持规章条款的编辑、更改及状态配置。并可以围绕条款查找其在不同型号中的审定基础。
具体的，符合性对象管理包括需要证明满足适航规章和标准要求的设计对象，如航空器、机载系统或设备等。在申请人端，主要围绕需求、研发、工艺、生产、试验、试飞、批产、客服等业务流程进行数据的组织和构型管理工作，其BOM模式包括EBOM、MBOM、SBOM、BBOM等。其中，EBOM是从产品安装角度进行分解和设计数据组织；MBOM是从部装和总装角度，按照生产站位进行工艺设计数据组织；SBOM从维修单元角度，对维修方案及维修资源进行管理。
此外，符合性对象借鉴EBOM组织的方式，按照ATA章节组织方式进行产品结构的分解，参照《ATA 2200航空维修资料标准》，系统提供标准的ATA章节分解结构及其维护管理功能，并依据型号的不同，可以基于该ATA结构进行实例化和裁剪。
具体的，符合性活动管理组件101c包括符合性活动标准结构和审查活动实例，符合性活动标准结构对文件类、现场类、原型机管理等逐级进行分解、编码及规则定义。审查活动实例为根据不同的审查对象而生成的CP/CPI/CAI的具体实例。审查活动实例通过后台构建的审查活动树标准分解结构，确保不同类型的审查活动适用不同的业务流程和处理规范。系统中活动可以迭代进行，每个审查活动可关联多个审查数据包。
图4为本发明一个实施例的案例推荐模块的架构图。如图4所示，案例推荐模块包括案例关联组件102a和案例推荐组件102b。
具体的，案例关联组件102a根据每一个新送审的审查活动，自动根据审查数据与CAI的关联关系及相关属性，确定本次审查的符合性对象、符合性目标、符合性活动等三者的实例。
具体的，案例推荐组件102b根据审查项目的符合性对象、符合性目标和符合性活动，通过基于符合性向量的案例推荐算法，在当前知识库全部已有案例里跨项目、跨专业、跨活动的进行推荐。最后将推荐结果以“知识案例”的形式供审查人员按需访问。审查代表在完成审查后，审查人本次的被审查文件、参考文件、往来信息、审查结论以及当前案例的符合性向量信息也将作为知识数据存储至本体知识库中作为新的知识积累。
图5为本发明一个实施例的问题特征提取模块的架构图。如图5所示，问题特征提取模块包括文本预处理组件103a、重叠句簇检测组件103b和特征描述符提取组件103c。
具体的，文本预处理组件103a对适航文本中的句子进行向量化处理、
例如，使用TF-IDF方法计算每个类别的文本描述中单词的权重，根据权重将所有句子转变为向量，所述向量可通过点积计算获得向量之间的余弦相似值。
具体的，重叠句簇检测组件103b以句子为节点构建相似性网络，迭代考察网络中句簇的中心节点以检测句簇并更新网络。其中，节点之间的相似性通过余弦相似值进行计算。
特征描述符提取组件103c在句簇中提取包含簇关键字的双词短语作为句簇特征表示的描述符。其中，可根据双词短语在句簇中出现的频率，将最频繁出现双词短语作为一个句簇表示特征的描述符。
图6为本发明一个实施例的需求辅助检查模块的框架图，如图6所示，需求辅助检查模块包括需求元素分析组件104a和需求元素提取组件104b。
其中，需求元素分析组件104a，基于民用飞机的设计需求提取需求元素，并分析需求之间的组合关系。
例如，当适航文本为不带条件从句的自然语言需求的描述模式时，可将适航文本中的主干部分提取为操作对象+Shall+操作+操作属性。其中Shall为操作词标示，根据各主干部分与Shall的关系，可以讲操作属性分为赋值属性、运算属性、调用属性和约束属性。
而对于不带条件从句的自然语言需求的描述模式的适航文本，可以将文本的主干部分切分为<条件关键字+条件对象+条件判定+条件属性+条件限定>组合+主句，主句部分采用不带条件从句的模式进行提取。
需求元素提取组件104b，建立条件组合和主句的模板分解文本，提取需求元素。
具体的，需求元素提取组件首先将对操作对象、操作属性、条件对象和条件属性进行识别，然后将条件从句部分的元素组合进行提取，最后经过语法分析提取主需求。
图7为本发明一个实施例的适航审定协同工作方法的方法流程图，如图7所示，本实施例的适航审定协同工作方法包括以下步骤：
S101构建本体知识库，以适航审查案例为核心构建的民用飞机领域内产品结构和规章标准体系的知识库。
S102案例推荐，根据本体知识库向新的审查项目提取并推荐相似的审查案例。
S103问题特征提取，在本体知识库中通过已有的适航指令，针对不同型号航空器的相关适航指令中频繁出现的不安全特征进行提取。
S104需求辅助检查，对于输入平台的问题需求和设计描述进行分析以辅助潜在的需求和设计描述缺陷，以形成预检查报告。
图8为本发明一个实施例的构建本体知识库的方法流程图，如图8所示，还包括以下步骤：
S101a符合性目标管理，用以将适航审查数据进行结构化管理，基于适航条款查找其在不同型号中的审定基础引用及相关符合性对象数据。
S101b符合性对象管理，用以管理需要证明满足适航规章和标准要求的设计对象，通过EBOM模式对符合性对象进行结构化分解和管理；
S101c符合性活动管理，对符合性活动标准进行分解、编码及规则定义对审查对象形成实例，确保不同类型的审查活动适用不同的业务流程和处理规范。
图9为本发明一个实施例的案例推荐的方法流程图。如图9所示，案例推荐过程还包括以下步骤：
S102a案例关联，根据每一个新送审的审查活动，自动根据审查数据与CAI的关联关系及相关属性，确定本次审查的符合性对象、符合性目标、符合性活动等三者的实例。
S102b案例推荐，根据审查项目的符合性对象、符合性目标和符合性活动，通过基于符合性向量的案例推荐算法，在当前知识库全部已有案例里跨项目、跨专业、跨活动的进行推荐。最后将推荐结果以“知识案例”的形式供审查人员按需访问。审查代表在完成审查后，审查人本次的被审查文件、参考文件、往来信息、审查结论以及当前案例的符合性向量信息也将作为知识数据存储至本体知识库中作为新的知识积累。
图10为本发明一个实施例的问题特征提取过程的流程图。如图10所示，问题特征提取包括以下步骤：
S103a文本预处理，对适航文本中的句子进行向量化处理。
例如，使用TF-IDF方法计算每个类别的文本描述中单词的权重，根据权重将所有句子转变为向量，所述向量可通过点积计算获得向量之间的余弦相似值。
S103b重叠句簇检测，以句子为节点构建相似性网络，迭代考察网络中句簇的中心节点以检测句簇并更新网络。其中，节点之间的相似性通过余弦相似值进行计算。
S103c特征描述符提取，在句簇中提取包含簇关键字的双词短语作为句簇特征表示的描述符。其中，可根据双词短语在句簇中出现的频率，将最频繁出现双词短语作为一个句簇表示特征的描述符。
图11为需求辅助检查过程的方法流程图，如图11所示，需求辅助检查过程包括以下步骤：
S104a需求元素分析，基于民用飞机的设计需求提取需求元素，并分析需求之间的组合关系。
例如，当适航文本为不带条件从句的自然语言需求的描述模式时，可将适航文本中的主干部分提取为操作对象+Shall+操作+操作属性。其中Shall为操作词标示，根据各主干部分与Shall的关系，可以讲操作属性分为赋值属性、运算属性、调用属性和约束属性。
而对于不带条件从句的自然语言需求的描述模式的适航文本，可以将文本的主干部分切分为<条件关键字+条件对象+条件判定+条件属性+条件限定>组合+主句，主句部分采用不带条件从句的模式进行提取。
S104b需求元素提取，建立条件组合和主句的模板分解文本，提取需求元素。
具体的，首先将对操作对象、操作属性、条件对象和条件属性进行识别，然后将条件从句部分的元素组合进行提取，最后经过语法分析提取主需求。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适航审定协同工作平台，其特征在于，包括：
本体知识库，以适航审查案例为核心构建的民用飞机领域内产品结构和规章标准体系的知识库；
案例推荐模块，根据本体知识库向新的审查项目提取并推荐相似的审查案例；
问题特征提取模块，在本体知识库中通过已有的适航指令，针对不同型号航空器的相关适航指令中频繁出现的不安全特征进行提取；
需求辅助检查模块，对于输入平台的问题需求和设计描述进行分析以辅助潜在的需求和设计描述缺陷，以形成预检查报告。
2.如权利要求1所述的一种适航审定协同工作平台，其特征在于，所述本体知识库还包括：
符合性目标管理组件，用以将适航审查数据进行结构化管理，基于适航条款查找其在不同型号中的审定基础引用及相关符合性对象数据。
符合性对象管理组件，用以管理需要证明满足适航规章和标准要求的设计对象，通过EBOM模式对符合性对象进行结构化分解和管理；
符合性活动管理组件，用以对符合性活动标准进行分解、编码及规则定义对审查对象形成实例，确保不同类型的审查活动适用不同的业务流程和处理规范。
3.如权利要求1所述的一种适航审定协同工作平台，其特征在于，所述案例推荐模块还包括：
案例关联组件，确定新的审查项目与知识数据的关联关系及相关属性，建立审查中符合性对象、符合性目标和符合性活动的实例；
案例推荐组件，根据审查项目的符合性对象、符合性目标和符合性活动，通过基于符合性向量的案例推荐算法推荐知识库中的案例。
4.如权利要求1所述的一种适航审定协同工作平台，其特征在于，所述问题特征提取模块还包括：
文本预处理组件，对适航文本中的句子进行向量化处理；
重叠句簇检测组件，以句子为节点构建相似性网络，迭代考察网络中句簇的中心节点以检测句簇并更新网络；
特征描述符提取组件，在句簇中提取包含簇关键字的双词短语作为句簇特征表示的描述符。
5.如权利要求1所述的一种适航审定协同工作平台，其特征在于，所述需求辅助检查模块还包括：
需求元素分析组件，基于民用飞机的设计需求提取需求元素，并分析需求之间的组合关系；
需求元素提取组件，建立条件组合和主句的模板分解文本，提取需求元素。
6.一种适航审定协同工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建本体知识库，以适航审查案例为核心构建的民用飞机领域内产品结构和规章标准体系的知识库；
案例推荐，根据本体知识库向新的审查项目提取并推荐相似的审查案例；
问题特征提取，在本体知识库中通过已有的适航指令，针对不同型号航空器的相关适航指令中频繁出现的不安全特征进行提取；
需求辅助检查，对于输入平台的问题需求和设计描述进行分析以辅助潜在的需求和设计描述缺陷，以形成预检查报告。
7.如权利要求6所述的一种适航审定协同工作方法，其特征在于，在构建本体知识库的过程中，还包括以下步骤：
符合性目标管理，用以将适航审查数据进行结构化管理，基于适航条款查找其在不同型号中的审定基础引用及相关符合性对象数据。
符合性对象管理，用以管理需要证明满足适航规章和标准要求的设计对象，通过EBOM模式对符合性对象进行结构化分解和管理
符合性活动管理，对符合性活动标准进行分解、编码及规则定义对审查对象形成实例，确保不同类型的审查活动适用不同的业务流程和处理规范。
8.如权利要求6所述的一种适航审定协同工作方法，其特征在于，所述案例推荐过程还包括，以下步骤：
案例关联，确定新的审查项目与知识数据的关联关系及相关属性，建立审查中符合性对象、符合性目标和符合性活动的实例；
案例推荐，根据审查项目的符合性对象、符合性目标和符合性活动，通过基于符合性向量的案例推荐算法推荐知识库中的案例。
9.如权利要求6所述的一种适航审定协同工作方法，其特征在于，所述问题特征提取过程中，还包括以下步骤：
文本预处理组件，对适航文本中的句子进行向量化处理；
重叠句簇检测组件，以句子为节点构建相似性网络，迭代考察网络中句簇的中心节点以检测句簇并更新网络；
特征描述符提取组件，在句簇中提取包含簇关键字的双词短语作为句簇特征表示的描述符。
10.如权利要求6所述的一种适航审定协同工作方法，其特征在于，所述辅助检查过程中，还包括以下步骤：
需求元素分析，基于民用飞机的设计需求提取需求元素，并分析需求之间的组合关系；
需求元素提取，建立条件组合和主句的模板分解文本，提取需求元素。
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