汪禛旸

? 一、前言

計算機輔助制造技術(shù)呈現(xiàn)的平臺系統(tǒng)化發(fā)展趨勢，是否能夠為用戶提供一個綜合性、集成化、網(wǎng)絡(luò)化以及多部門協(xié)同操作的功能將成為計算機輔助制造技術(shù)的應(yīng)用需求已經(jīng)被大部分企業(yè)認可，成為該計算機輔助制造技術(shù)是否具備市場競爭力和生命力的重要考核指標。簡單的將現(xiàn)有的人工智能技術(shù)與計算機輔助制造技術(shù)相結(jié)合是不足以滿足制造業(yè)對輔助技術(shù)的需求。因此，深入研究人類知識傳承模型，并通過高科技技術(shù)模擬這一過程成為學術(shù)研究者的寵兒。實現(xiàn)這一模型的智能化計算機輔助制造技術(shù)更成為技術(shù)發(fā)展的趨勢。知識工程以專家系統(tǒng)、知識驅(qū)動為建?；A(chǔ)。并在此基礎(chǔ)上衍生出知識獲取、知識推理的技術(shù)特點。該技術(shù)使得根據(jù)用戶的特定需求（尺寸、參數(shù)化設(shè)計等）進行判斷并自動處理成為可能。

需要強調(diào)的是，工藝幾何特征和工藝特征之間缺乏必備的相關(guān)性。因此深入研究這兩者之間的依存關(guān)系是實現(xiàn)計算機輔助制造系統(tǒng)自動化編程的關(guān)鍵。知識工程通過總結(jié)典型工程設(shè)計知識和經(jīng)驗，提取特征函數(shù)，構(gòu)建成一個可以重復利用的知識庫，同時通過修改工藝庫中的參數(shù)進行庫文件。知識工程（涵蓋知識獲取、知識管理、知識應(yīng)用、集成等模塊）與計算機系統(tǒng)的有機結(jié)合，是相關(guān)產(chǎn)業(yè)的新一代發(fā)展趨勢。

? 二、航空制造加工工藝的知識分類體系

知識分類是知識管理的基礎(chǔ)和前提，也是未來的信息化系統(tǒng)中進行知識導航、屬性標定、知識展示的基礎(chǔ)。不同企業(yè)對于知識分類的維度有不同的認識和標準。工業(yè)研制（研發(fā)及制造）企業(yè)需要結(jié)合企業(yè)的實際情況，選擇知識分類維度，構(gòu)建自己的知識多維分類管理體系。

分類的標準和結(jié)果不是固定的，一定會隨著業(yè)務(wù)的調(diào)整而發(fā)生變化。結(jié)合知識管理標準和最佳實踐，進行知識的多維管理體系的構(gòu)建，在離散制造企業(yè)中，知識分類要充分考慮產(chǎn)品研制的流程，因為知識需要應(yīng)用到相應(yīng)的流程中。

如上所述，工藝知識具備相當?shù)膶I(yè)特性，同時由于信息化建設(shè)、技術(shù)革新等因素，工藝知識的分類方法需要充分考慮知識的實用性和擴展性，需要保障企業(yè)在此基礎(chǔ)上構(gòu)建的分類體系，能夠支持未來的知識管理及應(yīng)用模式。因此，下圖1展現(xiàn)了工藝知識分類的大體情況。企業(yè)實際的知識分類需要根據(jù)企業(yè)工藝知識及管理模式進行調(diào)整和優(yōu)化。

圖1 工藝知識分類

? 三、面向航空制造加工工藝的知識工程關(guān)鍵技術(shù)

航空制造加工工藝中往往存在老師傅的工藝經(jīng)驗無法完全復制的問題。剛接手的工作人員需要從最基本的軟件操作、參數(shù)設(shè)置開始學習，經(jīng)過長期的工程經(jīng)驗積累才能熟練掌握航空制造加工工藝。這導致員工的培養(yǎng)成本居高不下。新手常犯的加工錯誤也往往導致企業(yè)運營成本的大幅度增高。為此，本文將圍繞如何繼承加工經(jīng)驗展開研究，針對航空制造加工工藝經(jīng)驗，總結(jié)通用性參數(shù)，利用知識工程技術(shù)，通過知識獲取、知識表示、知識推理和知識管理等關(guān)鍵技術(shù)手段，為航空制造加工工藝探討一種可行的方案實現(xiàn)經(jīng)驗的繼承與管理。

（一）知識工程的含義分析

知識工程是一種以知識為核心驅(qū)動的自動化工程決策工具。它能夠?qū)こ虇栴}提供優(yōu)化解決方案，幫助從業(yè)人員最大限度的重復勞動。

綜合來看，面向航空制造加工工藝的知識工程需要構(gòu)建的核心內(nèi)容為：

1.管理體系的建立。知識工程平臺的建立基礎(chǔ)一定是面向特定管理需求和技術(shù)場景的，因此需要在平臺搭建之初就定義一套能支撐系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用的制度保障和組織模式。

2.系統(tǒng)建設(shè)。知識工程平臺是一個信息化技術(shù)平臺，管理著企業(yè)的核心資產(chǎn)，特別是本文中所述的航空制造加工工藝內(nèi)容。

3.資源分類。工藝知識管理系統(tǒng)核心管理航空制造加工相關(guān)知識，因此需要為所管理的技術(shù)內(nèi)容構(gòu)建統(tǒng)一的分類體系和標簽標定機制，實現(xiàn)未來知識條目的良好導航和快速獲取。

4.知識應(yīng)用環(huán)境。知識管理系統(tǒng)建設(shè)不是為了靜態(tài)的管理知識，而是為了提高知識的應(yīng)用性，支持業(yè)務(wù)環(huán)境，因此需要基于系統(tǒng)構(gòu)建多種應(yīng)用模式來支持當前及未來的應(yīng)用需求。

以下通過對飛機制造過程中裝配工藝、鈑金工藝的分析，總結(jié)出裝配過程中所需要的通用性參數(shù)：

（二）面向航空制造的裝配工藝設(shè)計分析

飛機機體是由各種大部件對接而成的，結(jié)構(gòu)復雜、要求嚴格，為保證裝配工作順利進行，必須進行部件裝配工藝設(shè)計。部件裝配工藝設(shè)計主要解決：如何合理地劃分裝配單元和制定裝配路線;保證裝配準確度的理論和方法;裝配時工件的定位方法;裝配中所采用的各種連接技術(shù)。各種結(jié)構(gòu)的裝配方法和過程：裝配型架的構(gòu)造與制造技術(shù);保證工藝裝備之間協(xié)調(diào)的原理和方法等問題。主要內(nèi)容包括以下幾個方面：（1）裝配單元的劃分。（2）確定裝配基準和裝配定位方法。（3）選擇保證準確度、互換性和裝配協(xié)調(diào)的工藝方法。（4）確定各裝配元素的供應(yīng)技術(shù)狀態(tài)。（5）確定裝配過程中的工序、工步組成和各構(gòu)造元素的裝配順序。（6）選定所需的工具、設(shè)備和工藝裝備。（7）零件、標準件、材料的配套。

（三）面向航空制造的鈑金工藝設(shè)計分析

鈑金工藝，利用材料的可塑性，采用冷壓技術(shù)把毛料形成各種零件的工藝。該工藝是航空制造工程的重要組成部分。需要強調(diào)的是，現(xiàn)代飛機的殼體主要是鈑金鉚接結(jié)構(gòu)。航空鈑金類零件分類是根據(jù)零件的相似性，按照一定的原則對零件分類。相似性分為材料相似性、工藝相似性和結(jié)構(gòu)相似性。材料相似性是指材料品種、狀態(tài)的相似形;工藝相似性是指零件的加工方法、工藝裝備和使用設(shè)備的相似性;結(jié)構(gòu)相似性是指零件尺寸、形狀、使用部位以及零件上所具有的結(jié)構(gòu)要素的相似性。在文件的設(shè)計中，鈑金制造工藝包括：工藝分類、工藝方法、工藝方式、 工藝參數(shù)、成形系數(shù)、成形極限、工藝缺陷、工藝要求。

? 四、面向航空制造加工工藝的知識獲取

知識獲取就是從具體從業(yè)人員處獲取專業(yè)背景知識，并將其轉(zhuǎn)化輸入廣義知識庫的過程。如何實現(xiàn)知識獲取是知識工程核心難點之一。在此基礎(chǔ)上，這些技術(shù)會幫助系統(tǒng)尋找各個數(shù)據(jù)間的相關(guān)性。遺憾的是，目前這些知識獲取技術(shù)尚處于研究階段。知識獲取是構(gòu)建知識工程系統(tǒng)的“瓶頸”。換句話說，理論上知識工程系統(tǒng)應(yīng)該具備自學習功能。事實上，截至目前，機器學習還沒有達到那么高的水平?？紤]到可實現(xiàn)性和可靠性，本文所構(gòu)建的面向航空制造加工工藝的知識工程系統(tǒng)主要通過人機對話，先將行業(yè)專家對領(lǐng)域的認識知識存到程序中去，再進行符合邏輯的知識管理、擴展和衍生，即實現(xiàn)半自動知識獲取。

對于面向航空制造加工工藝的知識工程而言，航空制造加工工藝知識庫是工藝知識資源的管理中心。所以，在本文先將用于企業(yè)在日常的產(chǎn)品研發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝規(guī)劃、生產(chǎn)環(huán)節(jié)所形成的航空制造加工工藝相關(guān)技術(shù)訣竅、經(jīng)驗及技術(shù)資料進行總結(jié)、轉(zhuǎn)化、采集輸入系統(tǒng)平臺，形成面向航空制造加工工藝的知識資源中心。其具體的細節(jié)如下：

（一）新建知識

新建知識是指用戶創(chuàng)建上傳一天新的知識條目，系統(tǒng)根據(jù)不同的知識分類提供的不同類型知識模板，不同的知識模板展示不同的知識屬性，用戶根據(jù)知識內(nèi)容得要求，填寫知識內(nèi)容，包括標題、關(guān)鍵字、摘要、分類、專業(yè)、知識附件等內(nèi)容。詳見圖2。

圖2 上傳知識

（二）知識采集

除了通用的知識上傳功能外，為保障多種類型的知識入庫，系統(tǒng)還提供了：

a）圖片識別：能夠從圖片文件（bmp，jpeg，pdf）中讀取印刷體文字信息。并將識別內(nèi)容自動填充到知識模板中，形成知識條目的基本信息，并支持用戶手動調(diào)整。

b）知識解析：支持各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)知識模板形成特定知識內(nèi)容的json、xml內(nèi)容，并通過知識調(diào)取知識模板服務(wù)，或者離線將文本內(nèi)容導入知識庫，快速形成知識條目。

c）知識標記：用戶可通過筆記界面單條提交條目類知識;支持筆記類知識的標簽功能。

d）知識接口：支持與第三方知識數(shù)據(jù)源的集成，能夠?qū)⒌谌街R數(shù)據(jù)源的內(nèi)容提取過來。系統(tǒng)支持外部系統(tǒng)通過webservices調(diào)取知識生產(chǎn)接口，也支持開放數(shù)據(jù)源與知識模板及屬性的映射集成。

（三）知識審批

知識管理系統(tǒng)一方面是企業(yè)的技術(shù)資源中心，負責這各類知識條目的管理，一方面由于其知識獲取方式的多樣靈活，入庫的知識是否能夠滿足管理要求，是否能夠起到支撐業(yè)務(wù)的作用，特別是一些關(guān)鍵的航空制造加工工藝參數(shù)知識，如果發(fā)生錯誤，將會給企業(yè)帶來非常不利的影響，因此需要通過審批機制，借助信息化流程和企業(yè)專家的智慧，對入庫的知識進行審核、分解、評價，從而對知識內(nèi)容有一個可靠性的識別。系統(tǒng)支持靈活的審批流程配置，不同的審批流程關(guān)聯(lián)不同的知識分類。

（四）文件管理

文件是企業(yè)最常見、最重要的技術(shù)資源載體和知識形態(tài)。對于航空制造加工工藝而言，大量的模型、圖紙、參數(shù)等，都是依賴文件進行存儲和管理，因此對文件的有效管理是知識管理重要的管理對象內(nèi)容。詳見圖3。

圖3 文件管理

文件夾是常見的，也是有效的文件組織形式，符合一般用戶的常規(guī)辦公場景模式，具有非常好的人機交互體驗。另外，文件夾本身也是分類、授權(quán)的中介，通過文件夾級別的權(quán)限配置，也可以起到技術(shù)資源安全管理的目的。如圖4所示。

圖4 上傳文件

? 五、面向航空制造加工工藝的系統(tǒng)集成

內(nèi)部部署著多個業(yè)務(wù)、管理系統(tǒng)或平臺，支撐著整個產(chǎn)品研制活動有序進行。為實現(xiàn)海量知識的聚集管理與應(yīng)用，知識管理系統(tǒng)提供開放、通用的集成手段，來講各個分散業(yè)務(wù)系統(tǒng)的技術(shù)資源，按照統(tǒng)一的管理標準進行匯集，形成更大范圍內(nèi)容技術(shù)知識中心。系統(tǒng)需具備標準的Webservice接口，能夠為外部信息系統(tǒng)提供標準接口進行系統(tǒng)擴展。

圖5 系統(tǒng)集成

如圖5所示，系統(tǒng)建設(shè)中，對于開發(fā)編碼要求，文件的命名、備份以及接口運行日志的收集規(guī)則，接口開發(fā)時均遵守企業(yè)內(nèi)部接口開發(fā)規(guī)范及要求。集成策略主要包括：合規(guī)性集成、統(tǒng)一提示、靜態(tài)資源集成。

? 六、結(jié)論

本文深入分析了知識工程技術(shù)的基本思想，結(jié)合航空制造加工工藝的特點，主要介紹了面向航空制造加工工藝的知識工程關(guān)鍵技術(shù)。在介紹知識工程的基本概念的基礎(chǔ)上，通過知識獲取等關(guān)鍵技術(shù)手段，為實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)和知識重用打下堅實的基礎(chǔ)，也為國內(nèi)外其他航空制造企業(yè)在工藝知識管理及應(yīng)用方面提供一定的參考依據(jù)。

? 參考文獻

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