知识管理在大型客机研制中的应用研究

2018-02-18罗冬毅

装备制造技术 2018年11期

罗冬毅

（上海航空工业（集团）有限公司信息化中心，上海 201807）

0 引言

大型客机是技术密集型高科技产品，其研制过程需要多地域、多公司、多工种的通力配合。围绕型号研制的信息化系统数以百计[1]。其中，最为关键的系统有产品数据管理（PDM）系统、制造执行（MES）系统等。业务系统每天都会产生海量的设计、制造知识信息，但目前由于设计、制造知识信息获取渠道繁多、交叉，同样的工作内容会在多份文件中进行缺乏统一的表述，同时知识信息资源分散、查找不便。研制过程中还会出现资源掌握在个人电脑和头脑中，知识的准确性、重用性、传承性均受到极大的限制。知识管理工作，在知识资产化、知识场景化的目标下，着力打造能够有效地对多系统的数据进行整合和管理的智能系统，为在大型客机研制中实现智能研制奠定基础。

1 知识管理

知识管理是知识经济时代涌现出来的一种最新管理思想与方法，它融合了现代信息技术、知识经济理论、企业管理思想和现代管理理念，是一个时代的综合产物[2]。所谓知识管理的定义为，在组织中构建一个量化与质化的知识系统，让组织中的资讯与知识，透过获得、创造、分享、整合、记录、存取、更新、创新等过程，不断的回馈到知识系统内，形成永不间断的累积个人与组织的知识成为组织智慧的循环，在企业组织中成为管理与应用的智慧资本，有助于企业做出正确的决策，以适应市场的变迁。一句话概括为：知识管理是对知识、知识创造过程和知识的应用进行规划和管理的活动。

21世纪企业的成功越来越依赖于企业所拥有知识的质量，利用企业所拥有的知识为企业创造竞争优势和持续竞争优势对企业来说始终是一个挑战。

1.1 知识库

知识库不是一般的数据库产品，而是知识工程系统最核心的组件。

对大型客机研制专业知识覆盖的全面性、专业知识描述的准确性与构建知识库投入成本的经济性是影响知识库构建的核心问题。需要充分利用大型客机设计机构积累的在设计、利用大型客机制造机构积累的型号制造与装配文件等数据，利用自然语言理解与数据挖掘技术的归纳能力，初步构建专业知识库，保证知识条目对大型客机制造数据的覆盖度，报纸知识全面性。借助少量人工工作，对获取的知识条目进行校改，保证知识库正确性。

1.2 知识场景化

知识场景化是解决“知识用在哪”问题的关键点，是决定知识管理可用性与易用性的核心问题。

知识应用场景描述负责，涉及多因素相互作用，作用关系不得而知，且知识应用场景存在歧义与信息不全等模糊性。知识管理工作将利用自然语言理解技术将场景描述因素映射到语义空间，柔性建模实现语义匹配，解决歧义问题。利用机器学习的多因素联合决策能力，以知识重用性为学习目标，从历史数据学习各因素建关联关系，解决多因素关系复杂问题。

2 知识管理的实现

本文以对大型客机设计、制造实施知识管理为例，分析如何构建企业级知识管理平台。大型客机的研制过程涉及设计、制造、质量、供应链管理等多个系统，因此多角度分析对于从整体上掌控未来平台实施具有重要意义。

2.1 研发知识库架构与实现

研发知识库采用三层系统架构：数据集成、知识管理和数据展现。

研发知识库以研发流程为主线，将知识、工具、设计质量等元素与研发流程融合，实现基于知识的研发任务策划和执行，有效提高研发效率和研发质量。

将企业的研发知识进行沉淀，构建企业的研发知识库，并通过研发知识库对知识进行统一管理，支持知识的条目化展示，为用户提供最便捷的知识查找方式。

民用飞机研发工作需要参考大量的数据、标准规范、国内外相关领域研究成果、专业领域、研发知识、仿真关键参数、历史研发经验、问题解决方法等。飞机研发需要使用的知识形态、应用方式也各不相同，针对不同的知识需要采取不同的手段进行采集，研发知识库将通过知识封装等方式进行知识采集。

将标准设计仿真与多学科优化工作流程、标准仿真步骤、企业设计师经验、算法、公式等各类知识封装为组件，实现将个人的能力固化为可执行的设计/仿真组件和流程，包括组件封装工具及过程集成工具。如图1所示。

图1 知识封装工具

知识封装工具支持面向设计/仿真等工具内部工作步骤的封装，使具体设计方法实现规范化应用。封装好的设计/仿真组件在系统中作为组件（知识）被管理，并可被设计/仿真流程及过程调用，用户通过可视化环境可以定义组件的输入、输出及执行方法，组件模型一般包括输入（Input）、输出（Output）及执行方法（Imp）三个部分。通过工具组件化封装，抽取设计/仿真过程的关键参数，将软件和软件的使用过程封装为一个可重复使用的组件。用户在进行对应的设计/仿真工作时，只需要将精力集中在考虑工程问题，通过改变关键参数，系统自动在后台依照流程执行软件，并将过程数据和结果数据直接呈现给用户。

2.2 制造知识库实现

通过建立制造知识库及知识体系：整合线上、线下资源、梳理建立知识体系（产品结构体系、制造技术体系、技术文件分类体系），打通体系之间的关联，根据不同的场景智能组合推送不同的知识。减少工艺员查找文档的时间，系统根据文档中的基本信息以及产品的属性，提供高度标准化的工序内容、推送工艺文件中用到的ZPS、合格证、操作代码等，同时提供经验案例、不可制造案例等，提高工艺文件编制的效率及质量。

制造知识库推送逻辑，如图2所示。

图2 制造知识库推送逻辑

选择单元化处理工艺规范进行实际实现，设定基于人的思路，确定场景化知识及工艺文件模板的推送逻辑。总共确定元知识标签3 752个；审核知识库的知识点及工艺文件模板15 871个；建立3个知识体系。实现与推送场景相关的15项页面逻辑调整。对现有工艺工作任务和工作过程进行梳理，共梳理出总体技术、装配工艺等58大类岗位364项工作任务。通过132项典型通用业务应用知识场景，归纳出结构装配、系统安装及调试、零件制造、构型管理4大专业的多层级知识体系

将工艺场景特征化，同时增强知识与场景关联，进行智能感知推送。构建人机双向协同，充分发挥各自优势保证全面性及合理性。通过数学模型柔性建模与表达各属性的关联关系。最终对数据分析、理解、归纳、提炼，融合。充分利用数据的普遍关联性，完成工艺操作的场景化推送，如图3所示的工作界面。

图3 知识工作界面

2.3 结果分析

通过知识管理相关技术，大型客机设计、制造的数据可以方便地系统处理和推送，完成设计软件的封装和工艺规范的推送，大幅提升相关领域工作的效率。但2个领域的案例都局限在各自阶段的各自领域能发挥及其出色的效率。但推广到其他领域或者其他阶段，就会显得困难重重，格格不入。

大型飞机项目是一个技术密集型高科技项目，多领域多角度的复杂大工程。其中涉及设计阶段的总体、强度、结构等多方面领域。而制造阶段也包涵钣金专业、EWIS专业等多方面的知识体系。每一个单独领域里面又包涵了数以千计的场景化知识。各自完成所有开发工作均需IT人员和业务人员承担，由此而产生的需求分析和开发工作量十分巨大。

因此在大型客机的研制中把已经成功的案例进行整合梳理。因领域制宜的选择多种知识场景化的实现方式才能为大型客机研制中实现智能研制奠定基础。