王慶慶

摘 要： 針對(duì)現(xiàn)有維修拆裝過程模型在不同系統(tǒng)或不同平臺(tái)下進(jìn)交互操作時(shí)，容易產(chǎn)生語義異構(gòu)的問題，提出實(shí)現(xiàn)維修拆裝過程語義互操作的方法，即構(gòu)建民航領(lǐng)域內(nèi)維修拆裝過程領(lǐng)域本體，然后在本體基礎(chǔ)上，結(jié)合UML類圖方法，開發(fā)維修拆裝過程模型。該模型為不同系統(tǒng)環(huán)境、開發(fā)系統(tǒng)、開發(fā)人員提供相同的概念和語義，消除語義異構(gòu)問題。最后通過關(guān)系豐富度、層次豐富度及屬性豐富度驗(yàn)證模型的可行性。

關(guān)鍵詞： 本體； UML類圖； 過程模型； 模型驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2017）06-01-04

Implementation of semantic interoperability in the process of maintenance disassembly

Wang Qingqing

（College of Electronic Information and Automation， Civil Aviation University of China， Tianjin 300300， China）

Abstract： Aiming at the problem of semantic heterogeneity in the process of interaction between the existing maintenance disassembly process models in different systems or different platforms， puts forward some methods for realizing the maintenance and disassembly process of semantic interoperability， namely the construction of the maintenance and disassembly process domain ontology in the field of civil aviation， and then based on the ontology， combined with the UML class diagram method， develops a maintenance and assembly process model. The model provides the same concepts and semantics for different system environments， development systems， and developers. Finally， the feasibility of the model is verified by the relationship richness， hierarchical richness and attribute richness.

Key words： ontology； UML class diagram； process model； model verification

0 引言

民航維修拆裝過程是指，處于服役階段的飛機(jī)在發(fā)生故障時(shí)，機(jī)務(wù)人員根據(jù)故障信息，快速定位故障件，利用拆裝工具和設(shè)備，按照一定的方法、步驟，將故障件從飛機(jī)上移除并安裝備件，使飛機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)行的過程。虛擬維修拆裝過程是指，借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)將實(shí)際維修過程映射到虛擬環(huán)境中，使培訓(xùn)學(xué)員在虛擬環(huán)境下進(jìn)行訓(xùn)練。這種訓(xùn)練方式彌補(bǔ)了模型訓(xùn)練缺乏系統(tǒng)性的缺點(diǎn)，增強(qiáng)了訓(xùn)練的深度，提高了訓(xùn)練的效率與細(xì)膩性。

以往的拆裝過程模型的交互層面只停留在語法級(jí)別的交互，而這里交換信息的雙方都能夠接受對(duì)方信息，具有接收能力，而信息接收完畢后，不能正確讀懂信息的語義，會(huì)產(chǎn)生語義沖突、語義歧義等問題。本文將語義互操作技術(shù)應(yīng)用于維修拆裝過程。

語義互操作的問題研究主要集中在數(shù)據(jù)庫整合、數(shù)字圖書館、情報(bào)檢索及本體與知識(shí)表示等領(lǐng)域，并取得了顯著的成果[1-2]。如Harmony國(guó)際數(shù)字圖書館項(xiàng)目（Harmony international digital library project4），利用開發(fā)的通用本體模型，規(guī)范數(shù)字圖書館領(lǐng)域通用詞匯表，將元數(shù)據(jù)與本體技術(shù)結(jié)合，通過元數(shù)據(jù)之間的語義映射來實(shí)現(xiàn)語義互操作。該模型能實(shí)現(xiàn)不同領(lǐng)域的互操作，在實(shí)際應(yīng)用中得到了良好驗(yàn)證，夠?qū)崿F(xiàn)語義互操作的功能。法國(guó)學(xué)者M(jìn)ohamed He Karray和Brigitte等人將語義互操作技術(shù)用于工業(yè)維修過程中去[3]。工業(yè)維修過程由許多維修子系統(tǒng)和工具組成，每個(gè)系統(tǒng)中的模型各不相同，使得整個(gè)維修系統(tǒng)冗余且雜亂。工業(yè)維修平臺(tái)不得不將這些系統(tǒng)加以整合，由于模型之間對(duì)維修拆裝有各自的定義，使得各個(gè)系統(tǒng)之間在交互操作時(shí)存在理解偏差。這些研究為本文研究提供了理論參考。

1 維修拆裝過程的語義互操作

1.1 語義互操作實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問題研究

維修拆裝過程模型進(jìn)行交互時(shí)，如果采用自然語言去描述拆裝實(shí)體，不同的拆裝過程模型就可能解讀出不同的信息含義，雙方不能準(zhǔn)確理解對(duì)方信息，產(chǎn)生語義歧義問題。除此以外，由于拆裝過程涉及到的概念知識(shí)沒有明確定義，會(huì)造成同一概念出現(xiàn)不同的定義，造成維修拆裝知識(shí)利用率低、共享性差的問題。所以，實(shí)現(xiàn)語義互操作的關(guān)鍵問題可以分為二大部分：語義部分和互操作部分。語義部分指如何將語義的進(jìn)行形式化的表達(dá)，使拆裝過程處于相同語義下；互操作部分指采用怎樣的方法消除語義異構(gòu)問題。

1.1.1 語義形式化

語義形式化是模型之間實(shí)現(xiàn)語義互操作的基礎(chǔ)。語義形式化是指，將拆裝過程中的知識(shí)語義用模型的形式抽象表達(dá)出來，翻譯成計(jì)算機(jī)可讀的信息。一般，用于表達(dá)語義形式化的方法有兩種，一種是基于元數(shù)據(jù)的方法，元數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的編碼數(shù)據(jù)，用于描述并抽象有關(guān)實(shí)體的信息特征[4]。另一種是本體的方法，本體是對(duì)共享概念的形式化說明，構(gòu)建領(lǐng)域本體可以實(shí)現(xiàn)用機(jī)器可讀的方式描述領(lǐng)域概念，在模型組件之間達(dá)成對(duì)信息組織的結(jié)構(gòu)的共同理解與認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域知識(shí)的共享和重用[5]。在本文研究中，選用本體的方法去實(shí)現(xiàn)語義的形式化。