民機(jī)材料工藝知識(shí)庫(kù)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(duì)中國(guó)民用飛機(jī)設(shè)計(jì)工作中材料和工藝的選用過(guò)程，提出用信息化的方法將材料工藝知識(shí)結(jié)構(gòu)化，建立知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)以輔助選用決策。研究了提取民機(jī)材料和工藝知識(shí)的方法和思想，關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jī)材料工藝知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，幫助提高設(shè)計(jì)員工作效率。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī) 材料工藝 知識(shí)庫(kù) 信息化

中圖分類號(hào)：v262 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（a）-0008-02

飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是復(fù)雜程度高且知識(shí)密集型的活動(dòng)。其中，材料和工藝的選擇是設(shè)計(jì)的重要組成部分[1]。民用飛機(jī)的材料和工藝是個(gè)龐大且復(fù)雜的體系，正確且快速地選用對(duì)設(shè)計(jì)員的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)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(shí)工程技術(shù)在國(guó)內(nèi)航空企業(yè)中的普及，越來(lái)越多企業(yè)開始研究或已經(jīng)落實(shí)利用知識(shí)工程技術(shù)輔助工程工作的方法。將知識(shí)庫(kù)的思想和信息化的方法應(yīng)用到民機(jī)材料工藝的選取過(guò)程中，將材料的分類、性能、工藝的特點(diǎn)、選用的準(zhǔn)則和規(guī)定，以及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)關(guān)聯(lián)、聚合、組織和結(jié)構(gòu)化后表示成知識(shí)并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，形成工程知識(shí)庫(kù)。從而輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行材料工藝快速、準(zhǔn)確地選用，進(jìn)而大大提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 知識(shí)庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式

1.1 知識(shí)的獲取與組織

民機(jī)材料工藝知識(shí)來(lái)源于飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)員需要參考的所有航空材料通用標(biāo)準(zhǔn)、材料規(guī)范、公司內(nèi)部選用目錄和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)、已有的工藝規(guī)范，以及設(shè)計(jì)員的經(jīng)驗(yàn)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(shí)，需依靠扎實(shí)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定關(guān)鍵信息，以達(dá)到信息結(jié)構(gòu)化的目的。關(guān)鍵信息應(yīng)能全面、準(zhǔn)確地表達(dá)出材料的性能。表1總結(jié)了民機(jī)常用材料信息結(jié)構(gòu)化的關(guān)鍵信息。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

使用開源且功能強(qiáng)大的MySql關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)知識(shí)。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理的數(shù)據(jù)表是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的重要前提。對(duì)于民機(jī)材料工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，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(jì)就要考慮靈活性和易擴(kuò)展性。

采用動(dòng)態(tài)擴(kuò)建表字段的思想設(shè)計(jì)存儲(chǔ)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(jì)material_type表存儲(chǔ)材料或工藝的分類，并使用father_id實(shí)現(xiàn)父子繼承關(guān)系。設(shè)計(jì)property表存儲(chǔ)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(chǔ)具體材料或工藝的名稱，使用material_type_id標(biāo)識(shí)材料或工藝歸屬的分類。除了存儲(chǔ)材料工藝名稱，還需存儲(chǔ)其所屬分類指定的關(guān)鍵信息字段設(shè)計(jì)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(jì)

2.1 系統(tǒng)的軟件框架設(shè)計(jì)

民機(jī)材料工藝知識(shí)庫(kù)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(dāng)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(kuò)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(jì)

如圖2所示，系統(tǒng)主要有兩個(gè)功能模塊，即知識(shí)庫(kù)維護(hù)模塊和知識(shí)庫(kù)應(yīng)用模塊。知識(shí)庫(kù)的維護(hù)主要依賴知識(shí)創(chuàng)建與升級(jí)兩項(xiàng)功能。結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)以字段的形式存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)中，而文件則以文件編號(hào)和存儲(chǔ)路徑為關(guān)鍵字段存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)。為管理文件需提供文件上傳功能。為實(shí)現(xiàn)知識(shí)的升級(jí)，需為知識(shí)定義版次，提供版次管理功能。

知識(shí)庫(kù)的應(yīng)用是系統(tǒng)的核心功能。知識(shí)庫(kù)應(yīng)用模塊主要提供知識(shí)檢索和知識(shí)評(píng)價(jià)功能。知識(shí)檢索是知識(shí)庫(kù)價(jià)值發(fā)揮的通道，通過(guò)關(guān)鍵詞檢索和全文檢索兩個(gè)途徑將知識(shí)快速查找出來(lái)，以相關(guān)度高低為序展現(xiàn)給用戶。知識(shí)評(píng)價(jià)是用戶對(duì)檢索出來(lái)的知識(shí)通過(guò)打星的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，打星越多，說(shuō)明知識(shí)價(jià)值越高，系統(tǒng)為該條知識(shí)標(biāo)注的“價(jià)值度”越高。知識(shí)庫(kù)管理人員分析“價(jià)值度”高的知識(shí)，可得到用戶關(guān)注的知識(shí)分布，進(jìn)而改進(jìn)知識(shí)庫(kù)的內(nèi)容和組織。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

基于以上研究與設(shè)計(jì)，采用Java-web技術(shù)開發(fā)出“材料工藝知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)”。系統(tǒng)從模塊上分為首頁(yè)和選用建議、案例庫(kù)、視頻庫(kù)三個(gè)板塊，不同模塊面向不同的業(yè)務(wù)和知識(shí)類型。“選用建議”模塊提供民機(jī)常用材料的種類和性質(zhì)、工藝的選用準(zhǔn)則和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定等知識(shí)。“案例庫(kù)”模塊提供典型結(jié)構(gòu)的材料與工藝選用案例，為用戶提供經(jīng)驗(yàn)參考。視頻庫(kù)模塊提供常用工藝的視頻講解，方便用戶對(duì)工藝的了解。系統(tǒng)提供模塊內(nèi)的關(guān)鍵詞檢索和知識(shí)庫(kù)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(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

民機(jī)材料工藝知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)面向民機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)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(shí)聚集并結(jié)構(gòu)化，將典型案例經(jīng)驗(yàn)化，為民機(jī)設(shè)計(jì)員提供了得力的選用決策輔助平臺(tái)，提高了設(shè)計(jì)員的工作效率，為公司建立了寶貴的知識(shí)倉(cāng)庫(kù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》總編委會(huì).飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)第3冊(cè)：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(jī)復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)的研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2006，2（2）：21-26.