民機材料工藝知識庫系統(tǒng)構(gòu)建的研究

黃光勝++陳建++馬世偉++張臘全++李劍++楊云昭

摘 要：針對中國民用飛機設(shè)計工作中材料和工藝的選用過程，提出用信息化的方法將材料工藝知識結(jié)構(gòu)化，建立知識庫系統(tǒng)以輔助選用決策。研究了提取民機材料和工藝知識的方法和思想，關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的設(shè)計和系統(tǒng)的開發(fā)框架與總體功能。采用Java-web技術(shù)開發(fā)了民機材料工藝知識庫系統(tǒng)，幫助提高設(shè)計員工作效率。

關(guān)鍵詞：民用飛機 材料工藝 知識庫 信息化

中圖分類號：v262 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（a）-0008-02

飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計是復(fù)雜程度高且知識密集型的活動。其中，材料和工藝的選擇是設(shè)計的重要組成部分[1]。民用飛機的材料和工藝是個龐大且復(fù)雜的體系，正確且快速地選用對設(shè)計員的知識和經(jīng)驗要求很高，隨著生產(chǎn)速率加快，在超差處置中保證材料、工藝的快速、正確、合理選用顯得至關(guān)重要。

隨著信息化技術(shù)和知識工程技術(shù)在國內(nèi)航空企業(yè)中的普及，越來越多企業(yè)開始研究或已經(jīng)落實利用知識工程技術(shù)輔助工程工作的方法。將知識庫的思想和信息化的方法應(yīng)用到民機材料工藝的選取過程中，將材料的分類、性能、工藝的特點、選用的準則和規(guī)定，以及設(shè)計經(jīng)驗，經(jīng)過關(guān)聯(lián)、聚合、組織和結(jié)構(gòu)化后表示成知識并存儲在數(shù)據(jù)庫中，形成工程知識庫。從而輔助設(shè)計人員進行材料工藝快速、準確地選用，進而大大提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。

1 知識庫的結(jié)構(gòu)形式

1.1 知識的獲取與組織

民機材料工藝知識來源于飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中設(shè)計員需要參考的所有航空材料通用標準、材料規(guī)范、公司內(nèi)部選用目錄和設(shè)計準則、飛機設(shè)計手冊、已有的工藝規(guī)范，以及設(shè)計員的經(jīng)驗和專家的建議[2]。不同類別材料需關(guān)注的關(guān)鍵信息不同，在整理這些信息時，需依靠扎實的設(shè)計經(jīng)驗來確定關(guān)鍵信息，以達到信息結(jié)構(gòu)化的目的。關(guān)鍵信息應(yīng)能全面、準確地表達出材料的性能。表1總結(jié)了民機常用材料信息結(jié)構(gòu)化的關(guān)鍵信息。

1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

使用開源且功能強大的MySql關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲知識。設(shè)計結(jié)構(gòu)合理的數(shù)據(jù)表是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的重要前提。對于民機材料工藝數(shù)據(jù)庫，要收錄的材料信息涉及面廣、結(jié)構(gòu)多樣，所以數(shù)據(jù)表的設(shè)計就要考慮靈活性和易擴展性。

采用動態(tài)擴建表字段的思想設(shè)計存儲材料和工藝的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，核心表結(jié)構(gòu)及關(guān)系如圖1所示。設(shè)計material_type表存儲材料或工藝的分類，并使用father_id實現(xiàn)父子繼承關(guān)系。設(shè)計property表存儲某材料或工藝分類的結(jié)構(gòu)化字段名稱，即表1所述的“關(guān)鍵信息”名稱，用外鍵關(guān)聯(lián)material_type表。material表存儲具體材料或工藝的名稱，使用material_type_id標識材料或工藝歸屬的分類。除了存儲材料工藝名稱，還需存儲其所屬分類指定的關(guān)鍵信息字段設(shè)計item表。item表以property_id和material_id做外鍵，分別關(guān)聯(lián)其所屬的property和material，其value字段的值表示某材料或工藝的關(guān)鍵信息字段的值。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)的軟件框架設(shè)計

民機材料工藝知識庫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)采用B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，即瀏覽器/服務(wù)器模式，以適應(yīng)企業(yè)信息化的要求。開發(fā)技術(shù)采用當前主流的Jave-Web開發(fā)框架J2EE，使用如圖2所示的高性能、高安全、易擴展且成熟度高的開源技術(shù)搭建MVC結(jié)構(gòu)的軟件框架。

2.2 系統(tǒng)的核心功能模塊設(shè)計

如圖2所示，系統(tǒng)主要有兩個功能模塊，即知識庫維護模塊和知識庫應(yīng)用模塊。知識庫的維護主要依賴知識創(chuàng)建與升級兩項功能。結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)以字段的形式存儲進數(shù)據(jù)庫中，而文件則以文件編號和存儲路徑為關(guān)鍵字段存儲進數(shù)據(jù)庫。為管理文件需提供文件上傳功能。為實現(xiàn)知識的升級，需為知識定義版次，提供版次管理功能。

知識庫的應(yīng)用是系統(tǒng)的核心功能。知識庫應(yīng)用模塊主要提供知識檢索和知識評價功能。知識檢索是知識庫價值發(fā)揮的通道，通過關(guān)鍵詞檢索和全文檢索兩個途徑將知識快速查找出來，以相關(guān)度高低為序展現(xiàn)給用戶。知識評價是用戶對檢索出來的知識通過打星的方式進行評價，打星越多，說明知識價值越高，系統(tǒng)為該條知識標注的“價值度”越高。知識庫管理人員分析“價值度”高的知識，可得到用戶關(guān)注的知識分布，進而改進知識庫的內(nèi)容和組織。

3 系統(tǒng)的實現(xiàn)

基于以上研究與設(shè)計，采用Java-web技術(shù)開發(fā)出“材料工藝知識庫系統(tǒng)”。系統(tǒng)從模塊上分為首頁和選用建議、案例庫、視頻庫三個板塊，不同模塊面向不同的業(yè)務(wù)和知識類型?！斑x用建議”模塊提供民機常用材料的種類和性質(zhì)、工藝的選用準則和結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)定等知識?！鞍咐龓臁蹦K提供典型結(jié)構(gòu)的材料與工藝選用案例，為用戶提供經(jīng)驗參考。視頻庫模塊提供常用工藝的視頻講解，方便用戶對工藝的了解。系統(tǒng)提供模塊內(nèi)的關(guān)鍵詞檢索和知識庫范圍內(nèi)的全文檢索，支持用戶從結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)中檢索知識。

4 結(jié)語

民機材料工藝知識庫系統(tǒng)面向民機結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的材料與工藝選用，使用信息化的理論和方法，將分散的知識聚集并結(jié)構(gòu)化，將典型案例經(jīng)驗化，為民機設(shè)計員提供了得力的選用決策輔助平臺，提高了設(shè)計員的工作效率，為公司建立了寶貴的知識倉庫。

參考文獻

[1] 《飛機設(shè)計手冊》總編委會.飛機設(shè)計手冊第3冊：材料[M].北京：航空工業(yè)出版社，1997.

[2] 梅中義，張麗華，范玉清.飛機復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計知識庫的研究[J].制造業(yè)自動化，2006，2（2）：21-26.