1 研究背景和意義

    當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，裝備維修管理面臨著變革管理模式以適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)環(huán)境的問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)大量運(yùn)用于裝備制造業(yè)，以高新技術(shù)為主要特征的現(xiàn)代裝備，正朝著集成化、大型化、高速化、自動(dòng)化和技術(shù)精密化等方向發(fā)展，其結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，功能越來(lái)越完善，自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。但裝備的計(jì)劃、設(shè)計(jì)、使用、維護(hù)、修理等所需的裝備管理體制與技術(shù)水平卻不相適應(yīng)，依舊停留在傳統(tǒng)的維修管理階段。

    長(zhǎng)期以來(lái)，盡管學(xué)術(shù)界對(duì)知識(shí)管理的討論沸沸揚(yáng)揚(yáng)、如火如茶，但大部分都將重點(diǎn)放至企業(yè)管理范疇，而對(duì)裝備采辦及維修保障活動(dòng)卻鮮有關(guān)注；反之，我國(guó)大型裝備維修保障服務(wù)信息化管理在設(shè)計(jì)和制造階段研究成果頗豐，維修和維護(hù)階段的信息化研究并未得到充分的重視，而鮮有人從知識(shí)管理的角度來(lái)對(duì)之進(jìn)行研究和探索。高技術(shù)大型裝備陸續(xù)研制成果，有關(guān)裝備的使用、管理、維修、退役、報(bào)廢等方面的知識(shí)日益增多，而對(duì)裝備維修保障服務(wù)的要求也不斷提高。隨著裝備保障服務(wù)要求的增加，一方面，裝備維修難度日趨增大；另一方面裝備維修知識(shí)大量涌現(xiàn)，客觀上也要求必須大力加強(qiáng)裝備知識(shí)管理。大型裝備MRO(Maintenance，Repair and Operatlons)即裝備的維修、維護(hù)、運(yùn)營(yíng)管理不同于一般的裝備MRO管理。一般的武器裝備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理活動(dòng)相對(duì)比較單一，而現(xiàn)代高技術(shù)大型裝備的技術(shù)、結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，使用和維修這些高技術(shù)裝備，需要掌握多方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。如果對(duì)這些裝備知識(shí)不加強(qiáng)管理，實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享，則裝備維修（維護(hù)）人員就很難在一定時(shí)間內(nèi)熟悉并掌握相關(guān)知識(shí)，從而影響高技術(shù)大型裝備效能的發(fā)揮。

    如何通過(guò)科學(xué)保障，提高有限資源的使用效益；如何從知識(shí)管理角度對(duì)大型裝備MRO進(jìn)行創(chuàng)新管理，已經(jīng)成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的、又較難解決的重大課題。加強(qiáng)大型裝備MRO的知識(shí)研究，對(duì)大型裝備運(yùn)行進(jìn)行科學(xué)有效的管理，建立裝備運(yùn)營(yíng)知識(shí)共享系統(tǒng)，以獲得質(zhì)量、成本、速度及可維修性、可靠性等競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，提升裝備保障能力，是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的必然選擇。

2 大型裝備維修保障服務(wù)研究現(xiàn)狀

    裝備維修保障服務(wù)管理是為了實(shí)現(xiàn)裝備維修的目的，應(yīng)用各種現(xiàn)代管理科學(xué)的理論與實(shí)際方法對(duì)裝備維修工作進(jìn)行的指導(dǎo)、組織、指揮和控制等一系列的活動(dòng)。

    20世紀(jì)70年代，維修工程、維修性工程等理論的發(fā)展與成熟使得美國(guó)從根本上改革傳統(tǒng)的大型裝備維修保障服務(wù)。同時(shí)啟動(dòng)的CALS（計(jì)算機(jī)輔助后勤保障）項(xiàng)目，試圖解決武器裝備發(fā)展和技術(shù)復(fù)雜程度增加帶來(lái)的裝備技術(shù)文件多、數(shù)據(jù)獲取難和維護(hù)費(fèi)用過(guò)高等問(wèn)題，加快裝備及其備件的采辦、維修速度，降低國(guó)防開(kāi)支，提高武器裝備的可靠性和戰(zhàn)斗力。我國(guó)裝備維修保障信息化建設(shè)起步較晚，20世紀(jì)80年代開(kāi)始對(duì)維修理論、維修管理、維修技術(shù)進(jìn)行全面改革，并迅速地開(kāi)始工作。盡管我國(guó)裝備維修保障在管理模式上發(fā)生了巨大的變革，但部分機(jī)構(gòu)對(duì)裝備維修工作仍以手工管理為主，輔以簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合模式，存在裝備維修信息收集時(shí)間長(zhǎng)、統(tǒng)計(jì)匯總速度慢、分析方法滯后、資料保管手段落后，查詢跟不上等諸多問(wèn)題，迫切需要一個(gè)完整獨(dú)立的管理系統(tǒng)進(jìn)行全方位多維度的管理。

    裝備MRO管理是通過(guò)協(xié)調(diào)維修過(guò)程中的關(guān)系以及人力、物力、財(cái)力的分配，充分利用信息、時(shí)間、空間，對(duì)維修過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行預(yù)測(cè)、調(diào)節(jié)和檢驗(yàn)，增強(qiáng)了裝備維修系統(tǒng)的功能，為保證最佳的維修效果和取得最優(yōu)的管理效益打下基礎(chǔ)。它不僅需要像美國(guó)CALS項(xiàng)目那樣涉及裝備備件的采辦以及裝備全壽命信息的支持，且還需要裝備全系統(tǒng)全壽命周期過(guò)程的知識(shí)管理。

3 研究方法和內(nèi)容

    3.1 研究方法

    本文注重理論方法和實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，采用的主要研究方法包括文獻(xiàn)調(diào)查法、比較研究法和原型系統(tǒng)法等。其中，文獻(xiàn)調(diào)查法主要用于通過(guò)對(duì)大型裝備維修保障領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)資料的閱讀和理解，抽取重要概念術(shù)語(yǔ)用于大型裝備MRO領(lǐng)域知識(shí)分類和大型裝備維修領(lǐng)域本體的構(gòu)建和填充。比較研究法主要用于分析和比較現(xiàn)有裝備維修系統(tǒng)的相關(guān)形式模型、分析不同建模技術(shù)的思想和原理、分析領(lǐng)域知識(shí)本體的不同構(gòu)建方法等。原型系統(tǒng)法，即通過(guò)開(kāi)發(fā)文獻(xiàn)資源加工、知識(shí)獲取、知識(shí)倉(cāng)庫(kù)構(gòu)建模塊以及基于Web Services的大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)等來(lái)驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)方法的集成和可用性。

    3.2 研究?jī)?nèi)容

    本文將知識(shí)管理應(yīng)用到大型裝備MRO管理中，處理大型裝備MRO服務(wù)過(guò)程中所獲取的知識(shí)數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的裝備MRO知識(shí)倉(cāng)庫(kù)和知識(shí)地圖，對(duì)各種裝備維修、維護(hù)、運(yùn)營(yíng)信息合理分類、準(zhǔn)確定位，挖掘已存儲(chǔ)的知識(shí)，以全系統(tǒng)、全壽命周期的多維度視角加以利用并進(jìn)行知識(shí)交流，從而研究大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。主要研究?jī)?nèi)容如下：

    (1)運(yùn)用集成信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的思想，從組織人員、知識(shí)內(nèi)容、業(yè)務(wù)流程與信息技術(shù)4個(gè)層面構(gòu)建裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。

    (2)從裝備維修、維護(hù)、運(yùn)營(yíng)3個(gè)服務(wù)層次進(jìn)行知識(shí)分類，建立大型裝備MRO知識(shí)倉(cāng)庫(kù)和知識(shí)地圖，改進(jìn)搜索策略，提高搜索速度。

    (3)探索知識(shí)發(fā)現(xiàn)在裝備MRO知識(shí)管理中的應(yīng)用，使用回歸預(yù)測(cè)算法著重研究裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)的知識(shí)挖掘和預(yù)測(cè)建模。

    (4)實(shí)現(xiàn)裝備MRO的知識(shí)共享，增加了知識(shí)可利用性，提高裝備維修效率，縮短裝備維修活動(dòng)的反應(yīng)時(shí)間和維修周期。

4 大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)研究

    4.1 大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

    裝備MRO知識(shí)管理是以大型裝備為主要對(duì)象的知識(shí)管理系統(tǒng)，我們從裝備維修、維護(hù)、運(yùn)營(yíng)3個(gè)服務(wù)層次，為不同的組織單位建立互相兼容的裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)。在建立系統(tǒng)時(shí)，構(gòu)建一個(gè)共享數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和各單位單獨(dú)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，各單位之間通過(guò)Web Services技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)裝備MRO知識(shí)共享。初擬基于Web Services裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

    4.2 大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)的知識(shí)獲取

    知識(shí)獲取是構(gòu)建知識(shí)倉(cāng)庫(kù)的首要任務(wù)，獲取完整正確的裝備MRO知識(shí)是實(shí)現(xiàn)裝備MRO知識(shí)存儲(chǔ)和共享的前提。

    知識(shí)分為顯性知識(shí)和隱性知識(shí)，因此我們從兩方面進(jìn)行裝備MRO知識(shí)獲取。一方面，針對(duì)顯性知識(shí)即對(duì)現(xiàn)有的裝備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)使用保障數(shù)據(jù)等，通過(guò)人工獲取方式，對(duì)其進(jìn)行抽取歸納、整理、分類等，從而得到其中的顯性知識(shí)，或?qū)㈦[性知識(shí)顯性化，最終通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件SQL Server進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入存儲(chǔ)。另一方面是對(duì)隱性知識(shí)的挖掘和捕獲，如研究部門或雇傭?qū)＜以趦?nèi)部創(chuàng)造和開(kāi)發(fā)過(guò)程中獲得的經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)新及裝備使用過(guò)程中用戶的反饋信息進(jìn)行歸類、分析和提煉，由知識(shí)工程師負(fù)責(zé)采集、分析、驗(yàn)證并獲取有效知識(shí)，建立合適的知識(shí)模型。

    由于隱性知識(shí)難以表述的經(jīng)驗(yàn)且需要通過(guò)溝通交流才能獲取其有效知識(shí)，我們利用提出的基于企業(yè)業(yè)務(wù)循環(huán)的知識(shí)獲取方法與領(lǐng)域?qū)＜医徽勏嘟Y(jié)合的人工知識(shí)獲取進(jìn)行隱性知識(shí)獲取。

    首先，通過(guò)分析裝備MRO過(guò)程中的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流，確定業(yè)務(wù)流中涉及的主要知識(shí)點(diǎn)，其次針對(duì)性訪問(wèn)相關(guān)專家人員，描繪裝備MRO知識(shí)需求的知識(shí)歷程圖，從而獲得裝備MRO的專家技能、經(jīng)驗(yàn)等重要知識(shí)內(nèi)容。但是這樣獲得的知識(shí)大多是繁雜的知識(shí)信息，不夠確切、精煉，因此為使獲取的知識(shí)更準(zhǔn)確、通用，知識(shí)工程師在得到知識(shí)歷程圖后再與相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜医徽�，定義問(wèn)題領(lǐng)域的主要概念及其概念間關(guān)系，確定出問(wèn)題領(lǐng)域的關(guān)鍵詞，然后再針對(duì)問(wèn)題的交談?dòng)涗洶搓P(guān)鍵詞過(guò)濾，去除問(wèn)題的無(wú)關(guān)知識(shí)，過(guò)濾過(guò)程引用空間矢量模型：

    設(shè)Qi=（a_i1，a_i2，…，a_im）表示交談訪問(wèn)記錄中的第i個(gè)問(wèn)題，Ai=(b_i1，b_i2，…，b_im)，表示對(duì)第i個(gè)問(wèn)題的回答(i=1，2，…，n)，a_ij（b_ij）表示第i個(gè)問(wèn)題（回答）是否含有關(guān)鍵詞集K（K₁，K₂，…，K_m）中第j個(gè)關(guān)鍵詞匯，若有，則a_ij(b_ij)=1；否則a_ij(b_ij)=0。通過(guò)求：

    利用上述公式(1)來(lái)判斷其是否大于給定的過(guò)濾閾值，來(lái)判斷一個(gè)問(wèn)答對(duì)QA，是否含有足夠與問(wèn)題領(lǐng)域相關(guān)的關(guān)鍵詞。若大于給定的過(guò)濾閾值，則說(shuō)明有足夠的關(guān)鍵詞，可以根據(jù)領(lǐng)域關(guān)鍵詞保存入庫(kù)；若小于等于給定的過(guò)濾閾值，則說(shuō)明沒(méi)有足夠的關(guān)鍵詞，此問(wèn)答對(duì)可以過(guò)濾去除。

    4.3 大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)的知識(shí)存儲(chǔ)

    知識(shí)存儲(chǔ)是知識(shí)管理過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)已有的裝備MRO數(shù)據(jù)和海量化的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行精簡(jiǎn)、提取，按照一定的結(jié)構(gòu)序化，集中存放裝備MRO領(lǐng)域的顯性知識(shí)和知識(shí)專家或工作人員挖掘、提取并顯性化的隱性知識(shí)，從而構(gòu)建支持知識(shí)創(chuàng)建和共享的大型裝備MRO知識(shí)倉(cāng)庫(kù)，提供方便的裝備知識(shí)門戶，讓裝備決策、管理及使用人員在最需要的時(shí)候能夠獲得自己最需要的知識(shí)。

    本文采用基于本體的知識(shí)倉(cāng)庫(kù)。知識(shí)工程師利用大型裝備MRO知識(shí)本體結(jié)構(gòu)定義創(chuàng)建一個(gè)本體類概念，并列出其關(guān)鍵字和摘要；知識(shí)倉(cāng)庫(kù)通過(guò)本體的協(xié)助，可以判斷出所存儲(chǔ)知識(shí)的范圍（如裝備維修類、裝備維護(hù)類或裝備運(yùn)營(yíng)類），以此對(duì)其進(jìn)行分類。同時(shí)一個(gè)本體給出該類中各個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體和知識(shí)本體元素的關(guān)系，通過(guò)關(guān)鍵字，便可查詢本體中的相應(yīng)數(shù)據(jù)實(shí)體，由此可以找出與該數(shù)據(jù)實(shí)體相關(guān)的信息。計(jì)算機(jī)再根據(jù)這些信息可以在知識(shí)倉(cāng)庫(kù)中檢索出用戶所要搜索的信息。

    由于知識(shí)庫(kù)中加入了知識(shí)元素的背景知識(shí)，而不僅僅記錄有關(guān)內(nèi)容，所以知識(shí)庫(kù)還需考慮在一般的文檔管理系統(tǒng)之上加入基于知識(shí)元素的復(fù)雜查詢和用戶個(gè)性管理功能。本文采用層級(jí)搜索，用戶根據(jù)需要進(jìn)行維護(hù)、維修或者運(yùn)營(yíng)的知識(shí)搜索，通過(guò)樹狀結(jié)構(gòu)，結(jié)合關(guān)鍵字，快速給出相關(guān)解決方案或數(shù)據(jù)。

    4.4 大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)的知識(shí)利用

    本文將根據(jù)現(xiàn)有知識(shí)倉(cāng)庫(kù)中的裝備保障數(shù)據(jù)以及裝備維修記錄，引入裝備役齡遞減因子，利用多目標(biāo)規(guī)劃法建立了裝備服務(wù)維修周期的預(yù)測(cè)模型，在預(yù)防性維修成本最小，滿足裝備可用度約束的情況下合理預(yù)測(cè)裝備預(yù)防性維修服務(wù)周期，從而根據(jù)預(yù)測(cè)所得維修周期制定問(wèn)題診斷方案、裝備維修方案以及裝備組裝運(yùn)營(yíng)方案。

    設(shè)定—個(gè)維修周期T，計(jì)算在T時(shí)間內(nèi)裝備系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）和平均修復(fù)時(shí)間（MTTR），分別表達(dá)為公式(2)和(3)：

    式中T_f—平均故障維修時(shí)間；T_p—平均預(yù)防維修時(shí)間。

    所以裝備可用度A(t)可表示為：

    在單位時(shí)間內(nèi)裝備維修的總費(fèi)用為：

    式中C_f—事后故障維修費(fèi)用；C_P—預(yù)防性維修費(fèi)用。

    采用多目標(biāo)規(guī)劃的理想點(diǎn)法建立如下模型：已知T1^*、T2^*分別為兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，即對(duì)于任一維修周期t，都有A(t)≤A（T₁^*）和C(t)≥C（T₂^*）。假設(shè)d₁⁺、d₁^-分別表示與A（T₁*）的正、負(fù)偏離變量；d₂⁺、d₂^-分別表示與C(T₂^*)的正、負(fù)偏離變量，建立最優(yōu)目標(biāo)模型，使得A(T)與A(T₁^*)的偏離、C(T)與C(T₂^*)的偏離都最小：

    利用單純形法即可解出T以及d₁、d₂，所得解T有兩種情況：

    (1)T為絕對(duì)最優(yōu)解。即T=T₁=T₂，這表明在現(xiàn)實(shí)可行的的情況下，T是最接近理想情況的維修周期，即最接近于以最小的費(fèi)用保證最大的可用度。

    (2)T為有效解。這表明在現(xiàn)實(shí)可行的情況下，不存在同時(shí)滿足最小維修費(fèi)用和最大可用度原則的維修周期T，但是至少滿足其中的一個(gè)條件。這時(shí)決策者可根據(jù)實(shí)際情況的不同而采取相應(yīng)的最優(yōu)解。

    4.5 大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)的知識(shí)交流

    知識(shí)存儲(chǔ)與利用都是服務(wù)于用戶，使得用戶之間能夠更好的進(jìn)行知識(shí)交流，從而碰撞出新的知識(shí)火花，進(jìn)行新一輪的知識(shí)轉(zhuǎn)化。與知識(shí)存儲(chǔ)和知識(shí)利用等知識(shí)管理手段不同，知識(shí)交流主要是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的通信機(jī)制和群件直接協(xié)助用戶以及知識(shí)工作者之間的同步或異步交流和合作。

    大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)為了使用戶與專家之間能夠進(jìn)行多方面的互動(dòng)，裝備MRO知識(shí)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)交流共享，本系統(tǒng)擬從同步溝通與異步溝通兩方面設(shè)計(jì)構(gòu)建點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻系統(tǒng)、主題聊天室以及BBS論壇和E-mail等系統(tǒng)模塊。

5 結(jié)語(yǔ)

    大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)是一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及范圍廣，開(kāi)發(fā)難度大。本文力圖從簡(jiǎn)便人手，從知識(shí)管理的角度研究大型裝備MRO服務(wù)所涉及的主要裝備知識(shí)，將知識(shí)獲取、知識(shí)存儲(chǔ)、知識(shí)利用、知識(shí)交流作為本文分析內(nèi)容，最終要求實(shí)現(xiàn)裝備MRO知識(shí)共享。但此次研究對(duì)裝備維修決策支持系統(tǒng)的研究工作是初步的，主要對(duì)維修方式的選擇、定期維修模式下預(yù)防性維修周期的制定做了一些探索性的工作，對(duì)狀態(tài)檢修維修、事后維修模式下的裝備維修并沒(méi)有涉及，今后還需進(jìn)一步研究探索。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：大型裝備MRO知識(shí)管理系統(tǒng)研究

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