知識地圖在艦船維修過程中的應用研究

李銘

摘 要：該文將知識地圖引入艦船維修過程，旨在輔助裝備技術保障人員在執行艦船臨搶修任務時進行搶修決策和知識管理。該文在歸納知識地圖共性特點的基礎上，定義了維修知識地圖概念模型，通過分析維修知識地圖構成要素及繪制原則，對比傳統的基于主題或部門的知識地圖特點，提出一種基于艦船修理流程的維修知識地圖技術解決方案，并將SVG技術和ASPX技術應用于維修知識地圖模型交互層，實現了知識地圖的可視化效果，有利于使用者更加直觀、清楚的掌握艦船維修知識脈絡。

關鍵詞：艦船維修 知識地圖 知識管理 應用研究

中圖分類號：U627 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（c）-0016-02

機動修理分隊在執行艦船維修保障任務，特別是執行臨時修理和應急搶修任務過程中，需要大量裝備技術信息為維修決策提供支持。由于保障艦船型號多、設備種類雜、任務時間緊、質量要求高，傳統獲取信息和知識的方式無法適應現代裝備保障形勢，因此對知識進行有效管理已經成為廣大維修保障人員面臨的重要研究課題。

隨著信息技術的高速發展，以PDA、平板電腦、便攜式筆記本等為載體的知識管理系統可以幫助維修人員隨時查看設備圖紙、技術參數等資料，為維修工作提供信息支持。基于搜索引擎的知識推送方式具有快捷、準確的優點，但要求使用者充分掌握設備結構特征，則缺乏直觀性。因此，該文將知識地圖引入艦艇裝備維修保障過程，構建具有主動推送能力的維修知識地圖模型，探索知識管理應用于裝備維修保障的另一有效途徑。

1 維修知識地圖概念模型

根據Gartner Group的定義，知識地圖是一組概念及其關聯關系的表述，并能幫助用戶快速找到需要的概念，提供通向相關知識源的鏈接。艦船裝備維修知識地圖利用現代化信息技術來展現維修知識資源的目錄、知識與知識之間的聯系、知識與維修人員之間的關系，其目的都是為了幫助維修人員準確、迅速地找到自己所需要的知識。維修知識地圖具有以下共性[1-3]：（1）維修知識地圖只是知識的一種導航工具，并不包含知識的本身，它只能指導維修人員找到所需知識的存放地點，并不能展現出知識的具體內容給維修者；（2）維修知識地圖指向的知識源不僅僅是存儲在文檔、技術資料、數據庫、工程圖紙中的顯性知識，也可以指向大腦中存儲豐富隱性知識的領域專家或工程師；（3）維修知識地圖不僅揭示知識存儲位置，還展現知識與知識之間的關系，以及知識與維修人員之間的聯系；（4）知識地圖的最終目標是實現知識的傳播與共享，通過為維修人員推送知識提供方便，提高維修效率和質量。

根據上述知識地圖的性質，可定義艦船裝備維修知識地圖為：將艦船裝備應急維修過程中的結構知識、材料知識、工藝知識以及其他有關維修過程的知識關聯起來的知識導航系統。

知識地圖用可視化的方式為維修人員提供知識導航，為了便于用戶的瀏覽，知識地圖可表示為交互層和邏輯層[4]，它們都是知識資源在可視化環境中的映射。交互層表示當前知識體系的整體藍圖，邏輯層表示單個知識點的相關信息，維修知識地圖的概念模型如圖1所示。

維修知識地圖由四個基本要素[5]組成。

（1）知識節點。

表示從艦船裝備維修過程中提煉出的知識對象。知識節點和知識對象的關系如同目錄和內容的關系。知識節點還可以分解為多個子節點，進行更詳細的描述。一組連接的知識節點代表一個領域的知識集合或一個知識流程，如軸系維修知識流程。

（2）知識關聯。

節點之間的連線說明了知識節點之間的聯系。初步描述某一領域或流程中各個知識點之間的相互關系，如齒輪箱維修知識節點與軸系維修知識節點之間的連線，表征二者之間的耦合關系。維修人員可以通過知識關聯了解知識領域的結構或知識的傳遞演化情況。

（3）知識鏈接。

提供維修知識的詳細信息或知識本身的位置。維修人員在初步了解維修知識的內容、類型和使用方法后，可以通過知識鏈接直接找到知識本身位置，或者與領域專家進行進一步交流。

（4）知識描述。

提供知識節點更詳細的信息。通過交互層了解整個知識領域的結構和應用背景后，可以通過知識描述來了解單個知識節點的內容、結構、使用條件等信息。

2 維修知識地圖構建原則

艦船裝備維修過程涉及的知識無疑是十分龐大的，除了直接作用于維修活動的原理知識、結構知識和規范知識外，還有與維修活動關聯的項目知識、流程知識以及領域專家的個人信息等，根據知識地圖的一般特性及艦船裝備維修知識管理的特點，在構建知識地圖時，應遵循以下原則。

（1）知識供應的層次性。

參與艦船裝備維修過程的人員成分復雜，并非所有人員都擁有全部瀏覽權限，應該對參與者進行角色定義，處于不同角色的人員進入不同的瀏覽界面獲取相應層次的知識。在知識地圖的構建過程中，要時刻將這條原則貫徹到每個單獨的小知識地圖中，嚴格按照知識權限設置方案，在管理好艦船裝備維修知識的安全性的同時，保證組織內的知識得到最大程度的共享。

（2）符合維修人員的工作習慣。

為使維修人員能夠在知識地圖中一目了然的找到所需知識，在構建時應充分考慮維修人員的工作步驟、性質和特點。

（3）知識地圖的動態性。

知識地圖的結構與內容應該是動態的、不斷更新的，這樣才能保證維修人員不會因為知識的失效而受到錯誤的引導。

3 基于維修流程的知識地圖構建

傳統的知識地圖主要是根據主題、類別或者部門來規劃和構建的，這樣雖然相對容易一些，但是如果直接應用于艦船裝備維修過程，就難以充分揭示艦船的維修過程與知識的運用過程的聯系，對于實際的維修工作幫助不大。因此，該文構建基于維修流程的知識地圖，如圖2所示，用可視化的方法來向維修人員展現艦船裝備維修過程的知識分布情況，可以較為形象地揭示維修過程中知識在何時、何處、如何發揮作用的內在規律，同時描述人員、知識、維修流程之間聯系的藍圖。endprint

構建知識地圖時，首先應對艦船裝備維修過程進行分解，各維修流程之間的關聯度盡可能小，復雜流程可以進一步分解為若干子流程。最低層次的維修流程為知識地圖的基本知識單元，該流程的每一步驟為一個知識節點，步驟之間的連線為知識關聯。例如，柴油機維修流程可以分解為柴油機拆卸流程、主要機件檢修流程、主要系統部件檢修流程、柴油機裝配流程等子流程（知識單元），知識單元包含該流程的維修任務信息等基本資料。如圖2所示，135型柴油機總裝流程包括安裝氣缸套、安裝主軸承外圈及鎖簧、安裝曲軸總成等具體維修步驟（知識節點），知識節點指向該步驟涉及的相關知識，包括任務部署、人員分配、組裝前準備、組裝步驟等。

借助該知識地圖，維修人員可以快速熟悉艦船裝備維修方案，了解每個階段應做的主要工作，在每個維修流程的知識節點還可獲取該階段可能用到的相關知識。通過這種主動式的知識推送方法可大幅縮減維修人員查閱資料的時間，提高維修效率。

4 知識地圖可視化技術

根據上文論述，維修人員通過交互層實現對知識地圖的可視化訪問，根據實際需要獲取相應知識節點的信息和知識，傳統的圖形文件顯然無法實現這種良好的人機交互功能，因此，本文采用SVG（Scabl Vector Graphics，可升級矢量圖像）繪制維修知識地圖。SVG是一種使用XML來描述二維圖形及其應用的語言，具有以下特點[6]：

（1）SVG的XML語法具有良好的文檔結構，適于維修知識的表達與存儲；（2）SVG可與Web技術進行集成，并可嵌入基于瀏覽器的應用系統中，提供豐富的視覺效果和嵌入式圖形用戶界面，這為知識地圖實現可視化提供了重要保證；（3）SVG創建的圖形可以在不同平臺和設備間進行縮放，而不會有質量損失，適于維修知識管理的分布式工作環境；（4）SVG把圖像與內容分開，因此易于實現維修知識的動態更新；（5）SVG在客戶端和服務器之間只傳輸增量數據，因此可以減少服務器負載和帶寬占用，利于知識管理系統的信息通道暢通。

將上述SVG圖形嵌入基于.net平臺的ASPX頁面，構建輕量級維修知識地圖，其可視化解決方案如圖3所示。

5 結論

艦船裝備維修過程涉及的各類技術知識以及任務部署、人員編組等維修方案極其繁雜，充分運用維修知識地圖，與故障診斷系統互為補充，可以極大地提高機動修理分隊的保障能力，對于高強度現代海戰條件下的裝備保障工作具有重要的現實意義。

參考文獻

[1] Gordon J. Creating knowledge maps by exploiting dependent relationships[J].Knowledge-Based Systems，2000（13）：71-79.

[2] Suyeon K，Euiho S，Hyunseok H. Building the knowledge map：an industrial case study [J]. Journal of knowledge management，2003，7（2）：34-45.

[3] Woo J H，Mark J，Robert E，et al. Dynamic Knowledge Map：reusing experts tacit knowledge in the AEC industry [J]. Automation in Construction，2004（13）：203-207.

[4] 蘇海，蔣祖華，梁軍.網絡環境下基于知識地圖的產品設計知識鏈管理[J].上海交通大學學報，2007，41（7）：1061-1065.

[5] 蘇海，蔣祖華，伍宏偉.面向產品開發的知識地圖構建[J].上海交通大學學報，2005，39（12）：2035—2039.

[6] 黃凱偉.SVG開發實踐[M].北京：電子工業出版社，2008：3-7.endprint