惠文權 楊武雙 羅文杰

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院）

知識工程，即專家系統(tǒng)、基于知識的系統(tǒng)[1]，在國內汽車行業(yè)研究與實踐已經(jīng)有10 余年了，取得了不少成果[1-15]。知識工程作為Knowhow已經(jīng)越來越被企業(yè)所接受,但知識工程應用收益較小。如何構建及充分利用知識工程在國內自主汽車開發(fā)領域目前還是一個瓶頸。文章從實用的角度提出“基于數(shù)據(jù)庫的汽車制動系統(tǒng)知識工程”，并付諸實施，取得了較好的成果。

1 汽車企業(yè)知識工程

1.1 汽車企業(yè)知識的定義

汽車產品工程開發(fā)需要的知識是汽車整車企業(yè)、零部件企業(yè)，尤其是自主品牌中小零部件企業(yè)最迫切高度關注和急需積累的知識。

1.2 汽車企業(yè)知識工程的功能

我國汽車工業(yè)起步較晚，企業(yè)技術來源，行業(yè)主流處于仿制和引進、消化以及再創(chuàng)造階段。尤其是零部件行業(yè)，自主研發(fā)還處在技術積累階段，加之外部先進技術封鎖和科研技術人員斷代層原因，自主技術積累進展比較緩慢。在很多企業(yè)，知識工程還是空白，或不知如何構建，或流于形式。

由于歷史和行業(yè)經(jīng)營環(huán)境原因，汽車行業(yè)工程技術人員流失和斷代層比較嚴重；同時，企業(yè)對自身實踐活動中產生的知識認知不夠，導致企業(yè)實踐知識流失嚴重。為此，汽車企業(yè)知識工程功能應為：1）為企業(yè)開發(fā)、生產及經(jīng)營等實踐活動提供指導；2）解決企業(yè)工程技術人員流失和斷層問題；3）解決企業(yè)工程人員專業(yè)技術及技能提升問題；4）解決企業(yè)實踐知識流失問題；5）提高企業(yè)開發(fā)、生產及經(jīng)營等活動水平。

2 基于數(shù)據(jù)庫的知識工程基本架構

綜合文獻[1-17]論述及應用，一般的，一個完整的專家系統(tǒng)應包含5 個基本組成部分：知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機、解釋部分和知識獲取部分。一般的專家系統(tǒng)應具有咨詢、學習及教育功能。

知識工程活動主要涵蓋但不限于：基礎理論知識學習、開發(fā)行為指導、開發(fā)方案模擬和預測、產品優(yōu)化設計及設計驗證經(jīng)驗等。

具體知識分類方案，如表1 和圖1 所示。

表1 基于工程應用的知識分類

從表1 中可知，知識分類，按照縱向建立職能型數(shù)據(jù)庫主干即專家系統(tǒng)，包含產品開發(fā)數(shù)據(jù)庫、工藝開發(fā)數(shù)據(jù)庫、質量開發(fā)數(shù)據(jù)庫、技術管理數(shù)據(jù)庫、售后管理數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫維護管理規(guī)則庫等；按照橫向建立應用性知識子目錄及二級應用科目構建數(shù)據(jù)庫型知識工程體系基本架構；應用交互式人機界面組織管理數(shù)據(jù)庫，即常見的數(shù)據(jù)查詢、子功能調用和應用以及數(shù)據(jù)庫分級授權管理和遠程訪問管理等。

圖1 是典型的子項細化活動。此分類作為知識工程功能和架構的依據(jù)，較好地吻合了企業(yè)不同部門和不同職能間的數(shù)據(jù)針對性使用、使用權限及權限管理。并最大限度地解決不同層次工程人員的使用。

由于知識的分類方法直接關系到知識工程數(shù)據(jù)架構和使用的效率及方便性，因此，對于具體二級分類實踐中宜以企業(yè)實際情況和企業(yè)能力統(tǒng)籌設計定義，由簡到難漸次展開或確定，以突出企業(yè)特點為佳。

3 基于數(shù)據(jù)庫的制動系統(tǒng)知識工程構建及應用

3.1 某制動系統(tǒng)公司知識工程系統(tǒng)的策劃與建立

該知識工程建立的目的是解決企業(yè)工程技術人員流動帶來的開發(fā)能力下降及技術斷層問題；公司實踐知識流失嚴重問題及制動系統(tǒng)匹配計算問題。

該知識工程系統(tǒng)一期工程由產品開發(fā)數(shù)據(jù)庫、工藝開發(fā)數(shù)據(jù)庫、生產質量開發(fā)數(shù)據(jù)庫、試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、制動系統(tǒng)匹配計算系統(tǒng)、數(shù)據(jù)檢索及知識工程管理系統(tǒng)構成；二期工程計劃將專業(yè)的產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、有限元分析軟件及制造工程分析軟件等專業(yè)工程分析軟件作為外部程序嵌入知識工程系統(tǒng)人機界面中，完成企業(yè)知識工程全面管理。

3.2 知識工程庫的基本架構

3.2.1 基礎庫的構建

公司組織內部專家和外部支持，對公司現(xiàn)有知識成果（各種規(guī)則，規(guī)范，產品開發(fā)、工藝、生產質量過程及成果數(shù)據(jù)等）按表1 和圖1 分類方法，構建知識基礎庫主結構（僅示出一級庫），如表2 所示。

表2 某制動系統(tǒng)公司知識工程一級數(shù)據(jù)結構

該階段工作主要將分散在個人或小團隊的所有公司現(xiàn)有知識成果分類提煉，形成基礎知識成果庫，按照使用領域設立使用權限。

根據(jù)實際情況，設定不定期的公司知識成果總結提煉活動，及時補充完善成果發(fā)布。

值得注意的是，在成果收集時必須組成超然的成果評價、檢討團隊及機制，否則，不利于公司成果，尤其是教訓成果的積累和挖掘。

3.2.2 試驗數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)構建

由于歷史的原因，該企業(yè)實驗室大量關鍵設備數(shù)據(jù)只有基本曲線或特征數(shù)據(jù)結果輸出，大量原始數(shù)據(jù)沒有記錄保留，造成開發(fā)試驗和質量測試過程數(shù)據(jù)遺失。

對此設計了試驗局域數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析系統(tǒng)。將每臺試驗設備產生的試驗數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)數(shù)字采集系統(tǒng)實時記錄。建立了數(shù)據(jù)后臺處理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)擬合等手段建立成熟產品性能擬合方程供內部和主機廠系統(tǒng)匹配分析使用。解決了試驗過程數(shù)據(jù)遺失問題和產品性能預測無基礎數(shù)據(jù)積累問題。

3.2.3 制動系統(tǒng)匹配計算系統(tǒng)構建

根據(jù)文獻[16-28]體現(xiàn)的法規(guī)要求、設計思想、經(jīng)驗數(shù)據(jù)及計算方法構建制動系統(tǒng)匹配計算流程、計算內容和計算程序。

該計算系統(tǒng)較好地解決了企業(yè)與主機廠同步開發(fā)問題。同時為企業(yè)產品型譜擴展和平臺化提供了有力支持，節(jié)約了公司開發(fā)資源和開發(fā)周期，提升了企業(yè)外部形象和產品開發(fā)服務水平。

3.3 知識庫在制動系統(tǒng)產品開發(fā)中的應用

3.3.1 基礎數(shù)據(jù)庫應用

將公司10 多年的開發(fā)、工藝及生產質量等活動成果分類收集、提煉并電子化。有效地解決了公司實踐知識積累沉淀，清晰地勾畫出了企業(yè)知識脈絡，明確了知識工程積累方向，形成了企業(yè)知識成果基礎庫。

該數(shù)據(jù)庫的建立，方便了工程開發(fā)人員設計學習、查閱、開發(fā)借鑒及開發(fā)管理，有效地縮短了開發(fā)周期和開發(fā)資源利用。同時，基礎數(shù)據(jù)庫的開發(fā)有效地遏制了企業(yè)知識成果的流失。

3.3.2 試驗數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)應用

將零散的只有硬質輸出的試驗內容電子化，并有效地記錄了大量實驗過程數(shù)據(jù)，為后臺分析經(jīng)驗和半經(jīng)驗公式擬合提供了方便性。同時，由于積累了大量原始數(shù)據(jù)，對公司產品質量畸變、質量異常的關聯(lián)性分析及設計異變分析提供了有力支持。有效地節(jié)省了開發(fā)時間和開發(fā)失誤。

圖2 示出采集系統(tǒng)采集到的某鼓制動器需液量實驗報告摘錄。

3.3.3 制動系統(tǒng)匹配計算系統(tǒng)應用

規(guī)范了產品模擬計算流程和計算內容。產品性能預測和系統(tǒng)匹配功能，實現(xiàn)了和主機廠同步開發(fā)；同時可以及時發(fā)現(xiàn)和評估系統(tǒng)性能匹配的合理性，減少了開發(fā)失誤，提高了和主機廠協(xié)作的力度，提升了企業(yè)的外部形象。

圖3 和圖4 分別示出利用該計算系統(tǒng)繪制的某車型制動系統(tǒng)制動力分配曲線和某型助力器特性預測曲線。

3.3.4 知識工程在某研究院的再實踐和應用

通過知識工程的策劃及構建實踐，積累了很好的產品應用基礎知識、系統(tǒng)分析問題的能力及制動產品平臺規(guī)劃能力。同時通過在某研究院的再實踐，完善了制動系統(tǒng)的知識邏輯，并付諸實踐，形成了創(chuàng)新知識工程成果——“液壓制動系統(tǒng)真空助力器與制動主缸的優(yōu)化匹配”方法[15]和企業(yè)成果——“乘用車液壓制動系統(tǒng)設計指南”。通過團隊合作，應用人機交互界面實現(xiàn)制動系統(tǒng)性能的模擬。

計算流程和傳統(tǒng)計算解決了方案集策劃，模擬系統(tǒng)解決了多方案比較等功能。通過在該研究院多款車型的開發(fā)實踐，該計算和模擬系統(tǒng)有效地解決了產品先期策劃和制動系統(tǒng)匹配分析功能。

圖5 示出模擬系統(tǒng)中某制動系統(tǒng)附著系數(shù)利用率模擬曲線。

4 結論

1）基于數(shù)據(jù)庫的知識工程，可以簡單有效地減少企業(yè)實踐知識的流失，實現(xiàn)企業(yè)知識循序漸進式的積累進而形成企業(yè)的Knowhow；

2）基于數(shù)據(jù)庫的知識工程可以有效地解決企業(yè)知識工程應用與積累的矛盾；同時可以有效提升個人技術和知識積累水平，提升個人開發(fā)能力；

3）基于數(shù)據(jù)庫的知識工程，以較少的投入可以解決企業(yè)面臨的知識積累與發(fā)展的矛盾；

4）以數(shù)據(jù)庫形式收集積累公開的工程知識，結合企業(yè)實踐知識積累收集是建立企業(yè)知識工程的一條簡單而有效的途徑；

5）建議學界發(fā)揮基礎知識源豐富的優(yōu)勢，構建開放式基礎專業(yè)知識庫，推動企業(yè)知識工程的快速發(fā)展；

6）基于數(shù)據(jù)庫的知識工程設計在企業(yè)產品開發(fā)中的效用及個人業(yè)務能力提升方面取得了很好的成績，值得推廣。