面向船舶科研院所知識工程體系模型構(gòu)建研究

孫海斌 張曉靜 劉習(xí)

摘要：[目的/意義]旨在為船舶科研院所知識管理建設(shè)提供可落地的最佳工程實踐。[方法/過程]首先簡要分析船舶科研院所在知識管理工作中的現(xiàn)狀及特點，以此提出解決問題的出發(fā)點和思路。通過分析船舶科研院所的科研生產(chǎn)過程及知識管理活動過程，設(shè)計適合船舶科研單位實際情況的知識管理系統(tǒng)總體模型，包括知識資產(chǎn)庫模型、知識管理平臺模型和知識運營體系模型。最后通過將知識管理模型應(yīng)用到某船舶科研單位進行實踐，驗證該模型的有效性和適應(yīng)性。[結(jié)果/結(jié)論]通過將該模型應(yīng)用到某型號領(lǐng)域知識進行驗證，有效提高了知識生產(chǎn)和使用效率，降低了研發(fā)成本。

關(guān)鍵詞：知識管理? 智慧船舶? 科研? 模型構(gòu)建

分類號：F426.22

DOI：10.13266/j.issn.2095-5472.2021.012

引用格式：徐潤昌. 高效知識管理加速企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型： 奧雅納案例研究[J/OL]. 知識管理論壇， 2021， 6（2）： 118-126[引用日期]. http：//www.kmf.ac.cn/p/246/.

現(xiàn)行市場經(jīng)濟環(huán)境下，大多數(shù)企業(yè)已經(jīng)逐漸意識到企業(yè)文化的積累和知識的傳承在企業(yè)發(fā)展過程的重要作用。企業(yè)在知識上的創(chuàng)新可以為技術(shù)創(chuàng)新提供重要的保障，而企業(yè)的知識管理本身也是企業(yè)管理制度的創(chuàng)新。因此，知識創(chuàng)新成為企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢的主要來源[1]。船舶科研院所作為我國國防力量建設(shè)中重要的中堅力量，如何在保障科研生產(chǎn)任務(wù)的同時提高科研生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，為建設(shè)世界一流軍隊提供高精尖武器裝備成為船舶行業(yè)的首要任務(wù)[2]。加快智慧型船舶科研院所的建設(shè)，通過知識創(chuàng)新帶動技術(shù)創(chuàng)新，是推動新一輪軍事變革的強大動力和軍工行業(yè)信息化建設(shè)的必由之路。

對知識管理的研究始于20世紀(jì)80年代，90年代進入實踐性研究階段，并在計算機、教育和金融領(lǐng)域逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。但在船舶科研領(lǐng)域知識管理的研究仍處于起步階段，目前大多數(shù)還處在PDM（Product Data Management）、PLM（Product Lifecycle Management）、MES（Manufacturing Execution System）等信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)應(yīng)用層面，尚未實現(xiàn)數(shù)據(jù)和知識的普遍性管理[3]。為了彌補這一不足，越來越多的研究機構(gòu)和企業(yè)開始對船舶行業(yè)的知識管理領(lǐng)域進行探索。歐洲MOKA（Manufacturing Organize Knowledge Of Army ）項目組對軍事裝備領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)過程知識建模進行了研究，并將知識工程應(yīng)用到具體工程實踐中，取得了一定效果[3];美國NIST（National Institute of Standards and Technology）的設(shè)計知識倉庫項目建立了基于數(shù)字模型的知識工程建?？蚣躘4];西門子、達索等國外企業(yè)利用PDM、三維協(xié)同仿真等產(chǎn)品生態(tài)體系，構(gòu)建基于船舶、航空航天等領(lǐng)域研發(fā)的知識管理平臺，取得較好的應(yīng)用效果。國內(nèi)的藍凌、知網(wǎng)等相關(guān)企業(yè)加入對知識管理領(lǐng)域的實踐化研究，并將相關(guān)的知識管理理念和平臺系統(tǒng)應(yīng)用到船舶制造領(lǐng)域，取得了一定的效果;孫朝陽等提出了一種基于PDM的工藝知識管理方法，將知識庫應(yīng)用到生產(chǎn)制造的業(yè)務(wù)場景中，在船舶制造領(lǐng)域也得到了一定的使用[5]。綜上所述，知識管理的理論和實踐發(fā)展越發(fā)成熟，已步入實踐應(yīng)用階段。但船舶科研院所涉及產(chǎn)品技術(shù)密集、專業(yè)復(fù)雜，對技術(shù)穩(wěn)定性和可靠性要求越來越高，同時要求產(chǎn)品研制快速、高效、靈活，因此亟需對船舶科研院所的知識工程建設(shè)進行實踐性探索，通過建立符合行業(yè)特點和管理模式的知識工程體系推動產(chǎn)品創(chuàng)新。

1? 船舶科研院所知識管理現(xiàn)狀

船舶科研院所的研發(fā)生產(chǎn)是一項技術(shù)密集型的復(fù)雜工作，以科研生產(chǎn)項目為核心構(gòu)建知識資源池，積累了大量的工具、資料文獻、產(chǎn)品信息、專利等資源。但海量的知識資源數(shù)據(jù)分布在不同的項目系統(tǒng)中，造成知識復(fù)用難度高，積累的知識資源難以和科研生產(chǎn)過程相結(jié)合，跨部門、跨系統(tǒng)知識資源共享困難，亟需對知識資源池進行去中心化、隱性知識顯性化[6-8]?？傮w來說，船舶科研院所知識管理存在以下幾方面的問題：

（1）知識來源分散多樣。船舶科研院所所從事專業(yè)的特點決定了其知識來源非常豐富：可能來自于客戶知識、國外的輿情報告，也可能是論文或經(jīng)驗。而現(xiàn)實中的知識又經(jīng)常存在于各種文檔、會議和項目中，這就導(dǎo)致知識非常分散，知識的收集與整合都比較困難。同時，各種信息系統(tǒng)建設(shè)，諸如財務(wù)管理、人力資源管理系統(tǒng)、OA辦公平臺、PLM產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)等，企業(yè)知識資源經(jīng)常面臨數(shù)據(jù)存放多個系統(tǒng)、同一數(shù)據(jù)不同存放系統(tǒng)造成版本不統(tǒng)一的窘境。

（2）知識結(jié)構(gòu)離散存儲。在科研生產(chǎn)業(yè)務(wù)開展過程中，會產(chǎn)生和應(yīng)用很多知識源，但由于業(yè)務(wù)與工作的劃分，目前這些知識源分散存儲在不同部門不同員工的手中。例如在產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，合同簽訂后通常將產(chǎn)品研發(fā)及管理任務(wù)分派到不同的專業(yè)科室，同時又會細分合同管理、質(zhì)量管理、項目經(jīng)理、產(chǎn)品負責(zé)人、測試人員和具體工程師等角色。員工只會關(guān)心與自己相關(guān)工作內(nèi)容，對整個產(chǎn)品的項目不甚了解，這就造成即使是工作多年的老員工調(diào)整工作崗位后由于缺乏掌握相應(yīng)的知識也難以短期內(nèi)勝任新的工作崗位，嚴(yán)重降低了員工的工作效率。上述情況造成對關(guān)鍵員工、有經(jīng)驗員工隱性知識的挖掘不夠充分，一旦他們離職就會對知識傳承造成極大影響。同時知識結(jié)構(gòu)離散造成了員工知識點局限化、員工學(xué)習(xí)知識困難[9-11]。

（3）顯性知識共享不暢。通信行業(yè)培養(yǎng)一個人員，需要5-7年時間，需要專家傳、幫、帶。而且新員工上崗后，面臨的知識龐雜，學(xué)習(xí)不知道如何下手，員工難以快速進行學(xué)習(xí)。如果能建立一個知識系統(tǒng)將有力地促進新員工的學(xué)習(xí)和進步，其最終的目的是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者獨立思考、解決問題的能力。而且科研單位通常面臨著人員老化、知識帶斷層，人員培養(yǎng)難、人員流失率高等問題。如果能以IT技術(shù)為支撐，加快人員的傳承培養(yǎng)，將極大地提高工作效率。

（4）隱性知識亟待挖掘。由于船舶行業(yè)特點，員工經(jīng)常在外地出差，奔波于各個項目點上，同時，船舶科研院所采取項目矩陣管理模式，工期緊，造成員工通常只會關(guān)注于當(dāng)前工作所需內(nèi)容，很難窺探到整個項目的運作全貌和知識流轉(zhuǎn)的全貌，有些工作多年的老員工調(diào)崗后也極易陷入了知識盲區(qū)。同時，項目管理制度還會導(dǎo)致項目設(shè)計和開發(fā)等經(jīng)驗往往會存在于少數(shù)專家和核心項目成員頭腦中，組織缺乏將知識進行獲取、沉淀和積累的有效手段與方法。

2? 知識管理活動過程建模

船舶科研院所知識資產(chǎn)通過按照內(nèi)部收集、共享、應(yīng)用和創(chuàng)新的流程進行內(nèi)循環(huán)，通過外部數(shù)據(jù)挖掘、積累、推送的流程進行外循環(huán)。對內(nèi)外雙循環(huán)數(shù)據(jù)抓取形成知識庫后不斷地更新。同時，對業(yè)務(wù)流程和科研生產(chǎn)流程進行梳理形成知識地圖，有效提高員工的工作效能。在整個知識管理活動中通過采用智能抽取算法（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、決策樹法、遺傳算法等）可以從大量顯性知識中剝離出隱性知識[12-13]，配套船舶行業(yè)特有規(guī)則和專家總結(jié)出的規(guī)則經(jīng)驗，提高知識挖掘和知識檢索的準(zhǔn)確性。員工可以不斷地調(diào)用知識資源，形成知識服務(wù)平臺。根據(jù)用戶的知識需求信息反饋，形成有價值的信息庫，內(nèi)部知識和外部知識的不斷吸收和整合達到知識創(chuàng)新的目的[14]。知識管理活動過程模型如圖1所示：

3? 知識工程體系模型建設(shè)

3.1? 知識資產(chǎn)庫模型建設(shè)

知識資產(chǎn)庫需要采用安全的數(shù)據(jù)架構(gòu)，通過集成化的知識存儲，將知識資源集中管理，方便在使用的過程中隨時調(diào)用。知識資產(chǎn)庫模型需要根據(jù)各船舶科研院所產(chǎn)品技術(shù)特點，提供柔性化、可配置的體系建設(shè)，支持可擴展的類型劃分模式、可定制的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模式，使知識的收集體系化、存儲標(biāo)準(zhǔn)化、搜索結(jié)構(gòu)化。知識資產(chǎn)庫模型建設(shè)如圖2所示：

（1）知識類型維度。從知識類型維度而言，需要支持可配置化的分類體系，支撐業(yè)務(wù)的擴展要求。一般可將知識按照經(jīng)營管理知識、項目成果、外部知識和經(jīng)驗案例進行一級分類[15]。經(jīng)營管理知識指沉淀日常業(yè)務(wù)、流程運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的知識，包括企業(yè)戰(zhàn)略管理、企業(yè)文化、生產(chǎn)管理、供應(yīng)管理、營銷管理、財務(wù)審計、人力行政等;項目成果指沉淀專項工作及咨詢項目過程中的知識，可以先梳理出不同的項目，然后按項目階段劃分為項目前期交流調(diào)研、項目立項、商務(wù)階段、項目啟動、項目過程與監(jiān)督、項目結(jié)項和項目后評價等;外部知識指為職能工作及項目工作提供支撐的知識，如技術(shù)動態(tài)、市場發(fā)展等;經(jīng)驗案例指由管理和項目工作過程中提煉而得的知識，如某一項目故障案例、經(jīng)驗禁忌等。

（2）知識屬性設(shè)計。知識屬性設(shè)計是梳理并沉淀組織知識的重要環(huán)節(jié)，主要用于規(guī)范知識的存儲，便于對組織知識進行查閱[16-18]。在知識屬性設(shè)計過程中，需要遵循知識結(jié)構(gòu)的管控原則、具體設(shè)計的一般性原則。以知識元數(shù)據(jù)為例，定義的元數(shù)據(jù)規(guī)范和附件數(shù)據(jù)規(guī)范如表1和表2所示：

同時，為便于用戶快速定位知識信息和對知識進行高效的管理，知識的名稱需要規(guī)范、科學(xué)的命名方式，知識命名過程中主要遵循統(tǒng)一性原則、穩(wěn)定性原則和適用性原則。

以元知識名稱要素為例，主要包括知識來源、知識內(nèi)容概述、日期、版本、密級等主要內(nèi)容，例如“知識管理辦法V1.0_信息管理部_非密_20180201”，具體內(nèi)容元素要求如表3所示：

（3）知識權(quán)限設(shè)計。知識文檔有顯示、創(chuàng)建、編輯、查看、下載等操作環(huán)節(jié)，對應(yīng)操作主要受職級權(quán)限和范圍權(quán)限兩大權(quán)限類型約束，受限于員工是否達到知識要求的職級、所屬的部門是否符合知識要求的使用范圍[19]。在創(chuàng)建知識時，創(chuàng)建者根據(jù)共享與保密要求而設(shè)置知識權(quán)限。知識權(quán)限的控制程度可細化至具體組織、具體崗位、具體職級。除此之外，當(dāng)員工因工作需要而需獲取知識的使用權(quán)限時，可執(zhí)行知識授權(quán)流程。在具體的權(quán)限劃分以及設(shè)置方面，可遵循表4。

3.2? 知識管理平臺模型建設(shè)

船舶科研院所知識管理平臺功能從結(jié)構(gòu)上分為5個層次：數(shù)據(jù)層、后臺管理層、通用服務(wù)層、功能應(yīng)用層、顯示層。功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

從應(yīng)用層面上，知識管理功能模型可分為顯性知識資產(chǎn)化、隱性知識顯性化和知識資產(chǎn)場景化3個模塊。顯性知識資產(chǎn)化通過對知識實現(xiàn)集中統(tǒng)一管理，將顯性知識進行結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)狀化管理，在此基礎(chǔ)上組織形成各類型專題知識庫[20]。同時引入“層次化”的管理理念，如參考檔案管理的模型和思路，將各種知識分門別類進行層次化的目錄管理，以及使用關(guān)鍵字或全文索引，方便員工檢索和查閱文檔。另外，需要實現(xiàn)對文檔處理周期的管理，包括知識的撰寫、審閱、發(fā)布、存檔等各個環(huán)節(jié)。對知識進行版本控制，保證員工訪問的都是最新和有效的知識。

隱性知識顯性化主要通過知識社區(qū)、知識百科、個人空間、知識問答等多種方式，同時配合知識積分和相應(yīng)的政策激勵，最大程度激發(fā)員工參與知識共享的積極性。員工可以通過相應(yīng)的功能模塊發(fā)起問題，系統(tǒng)應(yīng)該能夠根據(jù)員工發(fā)起的問題類型和內(nèi)容，在平臺數(shù)據(jù)中進行挖掘和分析，推送相應(yīng)的知識。同時，其他員工也可對問題進行解答，實現(xiàn)知識內(nèi)容的積淀。

知識場景化主要通過將知識管理平臺與相應(yīng)的業(yè)務(wù)過程進行結(jié)合，利用知識地圖和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成的方式，將知識內(nèi)容在特定的場景下，精準(zhǔn)地推送給員工[21]。例如，員工在設(shè)計過程中可以快速檢索到所需的參考設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計案例等，甚至平臺可以主動地向員工推送可能需要的知識，實現(xiàn)知識利用和日常業(yè)務(wù)工作的緊密結(jié)合，提高知識復(fù)用的效率和頻率。

3.3? 知識運營體系模型建設(shè)

知識運營體系建設(shè)是知識流動的加速器，可以提升知識從產(chǎn)生到應(yīng)用整個循環(huán)的速度和質(zhì)量，是知識工程體系不可分割的一部分[22-23]。知識運營體系的建設(shè)主要包括內(nèi)容運營、活動運營和數(shù)據(jù)運營3個方面的內(nèi)容，可根據(jù)單位的具體情況分階段進行推進。知識的運營可通過內(nèi)外部的線上、線下活動予以落實，如表5所示：

4? 應(yīng)用實踐效果分析

知識應(yīng)用實踐效果具有復(fù)雜性、多樣性和抽象性的特點，與企業(yè)規(guī)模、文化、制度等多方面因素具有一定的關(guān)聯(lián)性，因而很難運用統(tǒng)一的模型進行效果評價。例如，某船舶科研單位中型號A的設(shè)計實驗案例在不同的場景中會體現(xiàn)出不同的結(jié)果，難以統(tǒng)一評價該設(shè)計方案的有效性。因此，在實踐性效果分析時針對某一型號領(lǐng)域知識工程體系實施后的效果進行分析和評價。主要從實施后的經(jīng)濟效益，以及代表知識系統(tǒng)推薦質(zhì)量的命中率HR（Hits Ratio）和歸一化折損累計增益（Normalized Discounted Cumulative Gain，NDCG） [24]指標(biāo)進行效果分析評價。

某船舶科研單位經(jīng)濟效益分析見表6，主要從效率提升、人力和資源成本節(jié)約、研發(fā)成本和知識產(chǎn)權(quán)數(shù)量上進行統(tǒng)計。

代表知識系統(tǒng)推薦質(zhì)量的命中率HR主要通過對比系統(tǒng)向用戶推薦的知識列表與用戶真實訪問需求的知識來評價推薦質(zhì)量，強調(diào)推薦的準(zhǔn)確性。HR的計算公式如下所示：

式中，N代表用戶的總數(shù);hits（i）代表第i個用戶訪問的值是否在推薦列表中，是則為1，否則為0。

歸一化折損累計增益NDCG強調(diào)用戶關(guān)心的項目是否在容易查找的位置，強調(diào)順序性。NDCG的計算公式如下所示：

在公式（2）中，N代表用戶的總數(shù);pi代表第i個用戶的真實訪問值在推薦列表的位置，若推薦列表不存在該值，則pi→∞。

在實施效果評價時，選取10個用戶數(shù)量為樣本進行統(tǒng)計分析。同時，為便于對指標(biāo)進行計算和描述，以數(shù)字1，2，3……代表用戶需求知識和系統(tǒng)推薦知識的標(biāo)識，即數(shù)字1代表知識1。知識推薦統(tǒng)計分析實例如表7所示：

通過計算，HR最終值為0.9，NDCG值為0.609。通過統(tǒng)計分析，該知識系統(tǒng)知識命中率較高，達到90%，但推薦的順序性有較大的優(yōu)化空間，下一步也將從算法和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計上進行優(yōu)化和提升。

4? 結(jié)語

本文立足于對船舶科研院所知識管理的現(xiàn)狀和需求進行分析，提出具有船舶科研院所管理模式特點及知識結(jié)構(gòu)特征的知識工程體系模型，建立收集、共享、應(yīng)用和創(chuàng)新的內(nèi)外部知識雙循環(huán)的實踐環(huán)境。同時，提出了知識管理活動、知識工程體系模型的具體建設(shè)思路，為船舶科研院所知識管理工作的開展實施提供了理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。

參考文獻：

[1] 陳作， 趙心， 戴鈺杰. 船舶系統(tǒng)研制知識工程信息化平臺建設(shè)[J]. 科技導(dǎo)報， 2020， 38（21）： 75-82.

[2] 田鋒. 知識工程2.0[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2016： 5-18.

[3] SAINTER P， OLDHAM K， LARKIN A. Product knowledge management within knowledge-based engineering systems[C]// Proceedings of DETC00 ASME 2000 design engineering technical conference. New York： Baltimore， 2000：1-8.

[4] SZYKMAN S， RAM D S， CHRISTOPHE B. Design repositories： next-generation engineering design databases[J]. IEEE intelligent systems， 2000， 15（3）： 48-55.

[5] 孫朝陽， 王剛， 呂民， 等. 基于 PDM 的工藝知識庫管理方法研究[J]. 計算機集成制造系統(tǒng)， 2004（9）： 1090-1094.

[6] 安蓉， 陳作. 基于系統(tǒng)工程的軍工研發(fā)企業(yè)精益研發(fā)體系實踐[C]//第二屆中國系統(tǒng)科學(xué)大會. 北京： 上海系統(tǒng)科學(xué)研究院， 2018： 11-12.

[7] 鄭田田. 加強軍工科研院所科技成果管理工作的研究[J]. 科技經(jīng)濟市場， 2020（5）： 131-133.

[8] MCKIBBON K A， LOKKER C， KEEPANASSERIL A， et al. WhatisKT wiki： a case study of a platform for knowledge translation terms and definitions.descriptive analysis[J]. Implementation science， 2013， 8（1）： 15-17.

[9] GEBERT H， GEIB M， KOLBE L， et al. Knowledge-enabled customer relationship management： integrating customer relationship management and knowledge management concepts [J]. Journal of knowledge management， 2003 ， 6（5）： 23-26.

[10] 李格. 基于軍工科研院所項目知識萃取的流程方法研究. 項目管理技術(shù)[J]. 2019， 10（1）： 92-96.

[11] 賈倩， 王彥靜， 楊玉堃.基于本體的統(tǒng)一知識模型表達及應(yīng)用[J].情報理論與實踐， 2017， 40（9）： 125-128， 89.

[12] LIAO S H. Knowledge management technologies and applications—literature review from 1995 to 2002[J]. Expert systems with applications， 2003， 3（2）： 15-19.

[13] ZHUGE H. A knowledge flow model for peer-to-peer team knowledge sharing and management[J]. Expert systems with applications， 2002（1）： 5-8.

[14] 朱紅， 賈倩， 楊玉堃， 等. 面向型號的關(guān)鍵知識萃取及表達方法研究[J]. 航天工業(yè)管理， 2017（4）： 45-49.

[15] ZHUGE H. Knowledge flow management for distributed team software development[J]. Knowledge-based systems， 2002 ， 7（8）： 13-17.

[16] GU X J， QI G N， YANG Z X， et al. Research of the optimization methods for mass customization（MC）[J].Journal of materials processing technology， 2002， 2（1）： 7-10.

[17] FUJITA K. Product variety optimization under modular architecture[J]. Computer-aided design， 2002， 8（12）： 23-28.

[18] 孫桂才， 李江， 王鏡瑞， 等.當(dāng)前科研院所軍工管理工作的探索[J].船舶工程， 2017， 39（S1）： 282-285.

[19] SVENSSON C， BARFOD A. Limits and opportunities in mass customization for “build to order” SMEs[J] . Computers in industry， 2002， 4（1）： 17-21.

[20] 陸佳穎， 方靜.基于知識管理的工程船舶設(shè)計進度管理優(yōu)化[J].船舶工程， 2018， 40（4）： 95-99.

[21] LI C L， ZHAO R Y. A rough set based knowledge discovery model and its application in virtual assembly. 2011， 6（5）： 2132-2139.

[22] 管官， 林焰， 紀(jì)卓尚.基于知識的船體結(jié)構(gòu)快速設(shè)計及優(yōu)化[J]. 船舶力學(xué)， 2017， 21（4）： 472-483.

[23] 張藝萌， 張艷， 平林娜. 航天復(fù)合材料知識管理系統(tǒng)應(yīng)用實踐[J]. 航天工業(yè)管理， 2019， 4（1）： 79-81.

[24] KISWANTO D， NURJANAH D， RISMALA R. Fairness aware regularization on a learning-to-rank recommender system for controlling popularity bias in e-commerce domain[C]//2018 International conference on information technology systems and innovation （ICITSI）. Piscataway： Intelligent Transport Systems and Infrastructures， 2018：56-58.

作者貢獻說明：

孫海斌：負責(zé)整個系統(tǒng)框架的設(shè)計，文獻資料的收集，撰寫和修改論文;

張曉靜：負責(zé)提供文章思路、檢查文章內(nèi)容邏輯;

劉? 習(xí)：負責(zé)文獻資料的收集和文字的審核校對。