維修拆裝過程中的語義互操作實現

王慶慶

摘 要： 針對現有維修拆裝過程模型在不同系統或不同平臺下進交互操作時，容易產生語義異構的問題，提出實現維修拆裝過程語義互操作的方法，即構建民航領域內維修拆裝過程領域本體，然后在本體基礎上，結合UML類圖方法，開發維修拆裝過程模型。該模型為不同系統環境、開發系統、開發人員提供相同的概念和語義，消除語義異構問題。最后通過關系豐富度、層次豐富度及屬性豐富度驗證模型的可行性。

關鍵詞： 本體； UML類圖； 過程模型； 模型驗證

中圖分類號：TP391.9 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）06-01-04

Implementation of semantic interoperability in the process of maintenance disassembly

Wang Qingqing

（College of Electronic Information and Automation， Civil Aviation University of China， Tianjin 300300， China）

Abstract： Aiming at the problem of semantic heterogeneity in the process of interaction between the existing maintenance disassembly process models in different systems or different platforms， puts forward some methods for realizing the maintenance and disassembly process of semantic interoperability， namely the construction of the maintenance and disassembly process domain ontology in the field of civil aviation， and then based on the ontology， combined with the UML class diagram method， develops a maintenance and assembly process model. The model provides the same concepts and semantics for different system environments， development systems， and developers. Finally， the feasibility of the model is verified by the relationship richness， hierarchical richness and attribute richness.

Key words： ontology； UML class diagram； process model； model verification

0 引言

民航維修拆裝過程是指，處于服役階段的飛機在發生故障時，機務人員根據故障信息，快速定位故障件，利用拆裝工具和設備，按照一定的方法、步驟，將故障件從飛機上移除并安裝備件，使飛機恢復正常運行的過程。虛擬維修拆裝過程是指，借助計算機仿真技術將實際維修過程映射到虛擬環境中，使培訓學員在虛擬環境下進行訓練。這種訓練方式彌補了模型訓練缺乏系統性的缺點，增強了訓練的深度，提高了訓練的效率與細膩性。

以往的拆裝過程模型的交互層面只停留在語法級別的交互，而這里交換信息的雙方都能夠接受對方信息，具有接收能力，而信息接收完畢后，不能正確讀懂信息的語義，會產生語義沖突、語義歧義等問題。本文將語義互操作技術應用于維修拆裝過程。

語義互操作的問題研究主要集中在數據庫整合、數字圖書館、情報檢索及本體與知識表示等領域，并取得了顯著的成果[1-2]。如Harmony國際數字圖書館項目（Harmony international digital library project4），利用開發的通用本體模型，規范數字圖書館領域通用詞匯表，將元數據與本體技術結合，通過元數據之間的語義映射來實現語義互操作。該模型能實現不同領域的互操作，在實際應用中得到了良好驗證，夠實現語義互操作的功能。法國學者Mohamed He Karray和Brigitte等人將語義互操作技術用于工業維修過程中去[3]。工業維修過程由許多維修子系統和工具組成，每個系統中的模型各不相同，使得整個維修系統冗余且雜亂。工業維修平臺不得不將這些系統加以整合，由于模型之間對維修拆裝有各自的定義，使得各個系統之間在交互操作時存在理解偏差。這些研究為本文研究提供了理論參考。

1 維修拆裝過程的語義互操作

1.1 語義互操作實現的關鍵問題研究

維修拆裝過程模型進行交互時，如果采用自然語言去描述拆裝實體，不同的拆裝過程模型就可能解讀出不同的信息含義，雙方不能準確理解對方信息，產生語義歧義問題。除此以外，由于拆裝過程涉及到的概念知識沒有明確定義，會造成同一概念出現不同的定義，造成維修拆裝知識利用率低、共享性差的問題。所以，實現語義互操作的關鍵問題可以分為二大部分：語義部分和互操作部分。語義部分指如何將語義的進行形式化的表達，使拆裝過程處于相同語義下；互操作部分指采用怎樣的方法消除語義異構問題。

1.1.1 語義形式化

語義形式化是模型之間實現語義互操作的基礎。語義形式化是指，將拆裝過程中的知識語義用模型的形式抽象表達出來，翻譯成計算機可讀的信息。一般，用于表達語義形式化的方法有兩種，一種是基于元數據的方法，元數據是結構化的編碼數據，用于描述并抽象有關實體的信息特征[4]。另一種是本體的方法，本體是對共享概念的形式化說明，構建領域本體可以實現用機器可讀的方式描述領域概念，在模型組件之間達成對信息組織的結構的共同理解與認識，實現領域知識的共享和重用[5]。在本文研究中，選用本體的方法去實現語義的形式化。