尹 亮， 何明利， 謝文波， 陳端兵， 蘇 飏

(1. 陸軍裝甲兵學(xué)院演訓(xùn)中心，北京 100072； 2. 電子科技大學(xué)大數(shù)據(jù)研究中心， 四川 成都 611731；3. 電子科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院， 四川 成都 611731； 4. 四川華控圖形科技有限公司,四川 成都 610051)

隨著裝備技術(shù)的快速發(fā)展和裝備建設(shè)模式的逐步優(yōu)化，陸軍裝備標準化工作在體系建設(shè)、標準制定、貫徹實施以及管控技術(shù)等方面均暴露出一些突出的問題。如：標準內(nèi)容陳舊，難以適用于現(xiàn)有裝備；標準間關(guān)聯(lián)復(fù)雜，多項關(guān)聯(lián)標準中所規(guī)定的參數(shù)不協(xié)調(diào)；缺少評估手段，難以管控標準的制訂和修訂(制修訂)；標準信息量大，難以明確符合裝備特點的適用標準。造成這些問題的主要原因為：標準體系缺少頂層設(shè)計，標準化管控缺乏先進有效的技術(shù)手段，工作人員的標準化意識有待加強等。

目前，標準化管控技術(shù)已在生產(chǎn)制造業(yè)中得到了一定程度的應(yīng)用，但鮮有武器裝備科研、生產(chǎn)過程標準化管控的相關(guān)研究報道。筆者從計算機智能化角度出發(fā)，以裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜提供的計算機數(shù)據(jù)和模型框架為基礎(chǔ)，基于標準文檔、條目、要素、裝備和模塊之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，應(yīng)用過程描述獲取方法(Integration Definition Method for Process Description Capture, IDEF3)[1]建立了裝備標準化管控過程模型，并利用自然語言處理算法模型對其關(guān)鍵算法進行了研究。

1 基于異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)模型的裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜

裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜[2]是指在裝備科研生產(chǎn)、使用維修等全壽命過程中，通過分析裝備標準的應(yīng)用對象、應(yīng)用時機、應(yīng)用內(nèi)容和應(yīng)用效果，建立反映裝備、裝備模塊、標準和標準化要素之間內(nèi)在聯(lián)系的描述模型，揭示裝備標準化內(nèi)在的特點和規(guī)律。裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜打通了從標準到裝備的索引鏈路，提供了準確、高效的檢索工具，是標準化管控算法模型的基礎(chǔ)。

裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜可有多種形式表現(xiàn)，圖1為基于異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)模型的裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型來描述標準、標準條目、標準化要素、裝備等標準化管控對象及其之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

2 基于IDEF3的裝備標準化管控過程模型

IDEF3是美軍發(fā)明的過程模型建模工具，其描述工作流程主要用于軍事[3]、工業(yè)[4]和商業(yè)[5]等領(lǐng)域的過程建模。它可分為以過程為中心的描述和以對象為中心的描述，通常將二者交叉引用來描述復(fù)雜過程。由于標準化管控具有明確的對象及定性建模體系規(guī)劃，因此筆者采用IDEF3建立標準化管控過程模型。

根據(jù)裝備標準化管控的邏輯框架及數(shù)據(jù)流向，裝備標準化管控過程可分為關(guān)聯(lián)圖譜自適應(yīng)更新、管控對象智能推送、標準制修訂和標準化要素制修訂4部分，裝備標準化管控過程模型如圖2所示。圖中：“O”表示“或”，即過程可單一進行也可同時進行；“X”表示“異或”，即只有單一過程達到或者只有單一過程路經(jīng)執(zhí)行；事件中的數(shù)字表示事件的局部次序。其中，標準和標準化要素制修訂是對具體的業(yè)務(wù)過程進行建模，以判斷所需標準、標準化要素是否缺失、是否符合現(xiàn)有裝備體系需求，裝備是否有現(xiàn)成的標準化要素約束，為開展標準和標準化要素的制修訂提供依據(jù)。

關(guān)聯(lián)圖譜自適應(yīng)是標準和標準化要素制修訂的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，主要是對裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜進行數(shù)據(jù)更新。

管控對象智能推送主要為標準、標準化要素的制修訂，關(guān)聯(lián)圖譜自適應(yīng)更新提供具體的基于計算機技術(shù)的自動化實施手段，涉及具體的計算機算法和仿真實現(xiàn)，包括標準自動摘要提取、標準重要性分析和裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜導(dǎo)航等。

3 裝備標準化管控建模的核心算法

3.1 標準重要性計算

標準推薦列表是十分常見的輔助工具，如:在裝備設(shè)計和標準專家評審中均需要推薦參考標準。在生成推薦標準列表時，應(yīng)按照標準的重要性進行排序。一般從標準體系結(jié)構(gòu)和標準本身屬性2方面對篩選出的標準進行打分，計算標準的相對重要性，具體計算公式為

R=Δ(at+bs),

(1)

式中：a、b為可調(diào)權(quán)重，可根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境進行調(diào)整，且a+b=1；t∈(0,1)，為類型分值；Δ為時間分值；s為結(jié)構(gòu)分值。

1) 類型分值(t)。根據(jù)GJB、GJB/Z、GB和行業(yè)標準的順序，對各標準的重要性進行打分，其中，GJB為4分，GJB/Z為3分，GB為2分，行業(yè)標準為1分。

2) 時間分值(Δ)。根據(jù)標準制訂時間的先后計算標準的重要性得分，標準越陳舊，得分越低，具體計算公式為

(2)

式中：Y為當前年份;y為標準制定年份。

3) 結(jié)構(gòu)分值(s)。根據(jù)標準在裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜中的位置計算其重要性得分，具體計算公式為

s=δ·T,

(3)

式中：δ為結(jié)構(gòu)特征；T為連接類型權(quán)重。其中，δ的取值有如下3種情況：

(1)δ=1，表示存在1條通過標準條目與標準化要素直接相連的邊；

(2)δ=0.8，表示存在1條通過其他標準條目(即該條目引用了另一標準的條目)與標準化要素間接相連的邊；

(3)δ=0.2，表示該標準條目被其他標準條目引用。

T的取值情況:T=1,裝備；T=0.9,模塊；T=0.8,組件；T=0.7,部件；T=0.6,零件。

3.2 標準自動摘要

標準文檔具有結(jié)構(gòu)清晰、行業(yè)術(shù)語多和文檔主題詞匯集中的特點。筆者采用詞頻與詞的領(lǐng)域重要性相結(jié)合的方式來實現(xiàn)標準摘要的自動抽取，具體包括如下2個步驟：

1) 將文本視為句子的線性序列d={c1,c2,…,cn}，句子視為詞匯的線性序列c={w1,w2,…,wm}，則第i個句子的重要性Ii的計算公式為

(4)

式中：

(1) 詞頻(p)。文檔中多次出現(xiàn)的詞往往較能集中表達文檔的主要內(nèi)容，在計算句子權(quán)重時這些詞的貢獻率較大，應(yīng)統(tǒng)計其出現(xiàn)的頻度。

(2) 領(lǐng)域詞重要性(f)。在計算詞語權(quán)重時，既要考慮領(lǐng)域詞的作用，同時也要考慮詞的位置尤其是標題詞的作用。首先，根據(jù)標題詞的詞義對文檔中詞義相似的詞匯進行加權(quán)；然后，再根據(jù)專家提供的領(lǐng)域詞庫，對每篇文檔的領(lǐng)域相關(guān)詞進行加權(quán)。

(3) 句子所處位置(l)。根據(jù)標準文檔規(guī)范，首個章節(jié)往往會簡要概括本標準所規(guī)定的基本范圍，因此，首個章節(jié)的內(nèi)容具有非常重要的意義。

2) 對各句子的重要性進行排序，并將前N個最重要的句子作為標準摘要。

4 實例分析

從陸軍裝備標準中選取2 603個標準進行分析，得出標準重要性排序表，其中結(jié)構(gòu)上最重要的10個標準如表1所示。

圖3為GJB 179A—1996的局部結(jié)構(gòu)特征。可以看出：1)有大量的標準(紅色圓點)引用了GJB 179A—1996，表明該標準是其他標準的基準標準；2)關(guān)聯(lián)的標準要素(藍色小矩形)也較多，表明該標準被很多裝備模塊引用。

由于排名最后的標準多為近幾年的新標準，筆者僅展示其中1個標準DAB 19—2010的結(jié)構(gòu)特征，如圖4所示。

表1 結(jié)構(gòu)上最重要的10個標準

在《GJB3653.6—2004火工品檢驗驗收規(guī)則第6部分：電點火頭 電點火管》上對標準自動摘要提取算法進行了驗證，抽取出得分最高的前10條句子作為摘要信息，結(jié)果如表2所示。該摘要從標準的適用范圍、外觀要求和試驗等核心內(nèi)容進行了粗略描述，基本上能夠反映原標準的核心內(nèi)容。

5 結(jié)論

筆者在現(xiàn)有裝備標準關(guān)聯(lián)圖譜的基礎(chǔ)上對裝備標準化管控進行了建模研究：1)完成了標準化管控的過程建模，為解決傳統(tǒng)裝備標準化工作中管理難、實施難等問題提供了方法支撐；2)針對裝備標準化管控對象的智能推薦問題進行了算法設(shè)計，提供了核心計算機自動化智能手段。實例分析結(jié)果表明：所建模型和算法是合理有效的。然而，裝備標準化管控屬于新興事物，還需進一步對裝備標準化管控模型進行驗證和優(yōu)化。

表2 《GJB3653.6—2004火工品檢驗驗收規(guī)則第6部分：電點火頭 電點火管》自動摘要

參考文獻：

[1] YIN L,SHI L C,ZHAO J Y,et al.Heterogeneous information network model for equipment-standard system[J].Physica A:statistical mechanics & its applications,2018(490):935-943.

[2] FRIEL P G,BLINN T M.Automated IDEF3 and IDEF4 systems design specification document[R].Clear Lake:Knowledge Based Systems Inc.,1990.

[3] 向崇文,姜青山,楊輝.美軍艦載電子戰(zhàn)飛機任務(wù)剖面建模與仿真[J].電光與控制,2016,23(7):1-5.

[4] ZANNI M A,SOETANTO R,RUIKAR K.Towards a BIM-enabled sustainable building design process:roles,responsibilities,and requirements[J].Architectural engineering & design management,2016,13(2):101-129.

[5] PEREIRA J L,SILVA D.New advances in information systems and technologies[M].Cham:Springer,2016:619-628.