《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》知識庫管理系統(tǒng)研究

劉 新，保魯昆，賈永剛，楊萬斌

（1.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081；2.中國鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司 運(yùn)輸處，鄭州 450052）

在當(dāng)今的知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代，創(chuàng)新能力成為企業(yè)的核心競爭力，通過有效并且高效的知識管理，能夠促進(jìn)知識共享，推動企業(yè)的創(chuàng)新；而在知識劇增、信息爆炸的條件下，知識的管理能力顯得愈發(fā)重要[1]。目前對知識管理并沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義。John Girard等通過對不同專家和作者的100多個(gè)定義進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，根據(jù)各個(gè)定義中出現(xiàn)的高頻詞組合后得出：知識管理是創(chuàng)建、共享、使用和管理組織內(nèi)的知識和信息的過程。這個(gè)言簡意賅的定義道出了知識管理的本質(zhì)，即知識的顯性化和知識的共享[2]。

知識庫（Knowledge Base）是知識管理的一個(gè)有效工具，它通常圍繞某個(gè)主題，收集、整理與該主題相關(guān)的所有知識，并提供知識的檢索，實(shí)現(xiàn)知識的共享。知識庫是按照一定的知識體系，有針對性、目的性地組織起來的數(shù)據(jù)庫，是專業(yè)化的、面向用戶的知識服務(wù)系統(tǒng)[3]。知識庫中的數(shù)據(jù)既可以是事實(shí)描述、專家經(jīng)驗(yàn)、案例分析，也可以是某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)的定義、定理、運(yùn)算法則及常識性知識等[4]。

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（簡稱：《技規(guī)》）是我國鐵路技術(shù)管理的基本規(guī)章，是各部門、各單位制定技術(shù)管理文件的依據(jù)。目前，執(zhí)行的《技規(guī)》分高速鐵路部分和普速鐵路部分共2冊，其主要內(nèi)容涵蓋技術(shù)設(shè)備、行車組織、信號顯示等方面。自1950年第1版《技規(guī)》發(fā)布以來，截至2017年底共經(jīng)歷了10次修訂。《技規(guī)》作為基本規(guī)章具有嚴(yán)謹(jǐn)性、全面性，因而其容量很大，僅普速鐵路部分即達(dá)21萬余字[5]，但對于某個(gè)具體工種而言，其相關(guān)內(nèi)容則可能散布于全書的不同章節(jié)；而且由于認(rèn)知水平上的差異，每個(gè)人對具體條文的理解也可能存在偏差。

知識管理的認(rèn)知和實(shí)踐與應(yīng)用在我國鐵路行業(yè)起步較晚；在鐵路技術(shù)規(guī)章領(lǐng)域，中國鐵路總公司技術(shù)規(guī)章管理系統(tǒng)于2009年上線，各鐵路局集團(tuán)公司也先后建設(shè)了自己的技術(shù)規(guī)章管理系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)基本上還停留在信息的存儲和查詢階段，與知識管理的要求相距甚遠(yuǎn)。因此，有必要建設(shè)《技規(guī)》知識庫管理系統(tǒng)，充分應(yīng)用知識管理理論、現(xiàn)代信息技術(shù)和多種形式的知識資源，實(shí)現(xiàn)《技規(guī)》相關(guān)知識的充分共享和交流；在此基礎(chǔ)上，從《技規(guī)》入手加強(qiáng)技術(shù)規(guī)章從制定、修訂到廢止的全壽命周期管理，并在積累足夠歷史數(shù)據(jù)的前提下研究技術(shù)規(guī)章演變規(guī)律，為技術(shù)規(guī)章的創(chuàng)新提供支撐。

1 《技規(guī)》知識庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1 尊重知識管理科學(xué)規(guī)律

《技規(guī)》知識庫管理系統(tǒng)作為一個(gè)知識管理系統(tǒng)，其目的是實(shí)現(xiàn)知識的不斷積累，在互相信任、公開交流、實(shí)現(xiàn)共享和持續(xù)學(xué)習(xí)的良性循環(huán)中，使員工和企業(yè)的應(yīng)變能力、創(chuàng)新能力和競爭能力得到提高。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮并堅(jiān)持知識的積累原則、信任原則、共享原則、交流原則及學(xué)習(xí)原則[6]。

1.2 堅(jiān)持系統(tǒng)易用性、開放性、可擴(kuò)展性原則

（1）易用性：用戶界面友好，符合一般用戶的使用習(xí)慣，便于用戶操作和交互；界面風(fēng)格應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一，簡潔而不失靈活性。（2）開放性：在保證安全的前提下，應(yīng)盡可能選用符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具和組件；充分考慮已有信息系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，合理規(guī)劃，避免制造新的信息孤島。（3）可擴(kuò)展性：降低系統(tǒng)各模塊間的耦合度，確保未來系統(tǒng)功能的擴(kuò)展或調(diào)整不會對系統(tǒng)造成大的影響。

1.3 堅(jiān)持整體設(shè)計(jì)、分布實(shí)施原則

一個(gè)完整的知識庫管理系統(tǒng)是一個(gè)比較龐大的系統(tǒng)，包含諸多的知識管理要素，因此其建設(shè)過程可能是逐步的、階段性的，但系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)從整體出發(fā)，同時(shí)考慮分階段的可實(shí)施性，確保設(shè)計(jì)方案是一個(gè)能夠落地的可實(shí)施方案。

2 《技規(guī)》知識庫管理系統(tǒng)功能需求分析

《技規(guī)》的規(guī)范對象覆蓋從鐵路總公司、鐵路局集團(tuán)公司到基層站段的各個(gè)層級，涉及車機(jī)工電輛等各個(gè)專業(yè)。（1）《技規(guī)》需要隨著新技術(shù)、新裝備、新的運(yùn)營組織模式等變化而不斷更新，同時(shí)《技規(guī)》需要在實(shí)踐中不斷地修改、補(bǔ)充和完善；（2）鐵路職工也需要熟練掌握并且不斷更新技規(guī)知識，并且自覺地應(yīng)用于日常工作中。

2.1 《技規(guī)》條文管理

包括《技規(guī)》條文和《技規(guī)》條文說明的管理。（1）方便地查看歷史上所有版本的《技規(guī)》條文，并可對照《技規(guī)》條文查看相應(yīng)的條文說明。（2）可按照《技規(guī)》版本、類型(普速或高速鐵路部分)、章節(jié)等屬性對技規(guī)條文和技規(guī)條文說明進(jìn)行檢索，并可進(jìn)行多關(guān)鍵字組合的全文檢索。（3）顯示不同版本《技規(guī)》條文之間的對照關(guān)系，方便用戶進(jìn)行分析和加深理解。（4）修改條文與上一版本原文對比顯示，方便鐵路員工及時(shí)了解并重點(diǎn)掌握修改的內(nèi)容。

2.2 事故案例管理

《技規(guī)》是在鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)逐漸完善起來的，某個(gè)條文可能就是在總結(jié)某個(gè)事故的基礎(chǔ)上提煉出來的，因此，對事故案例的學(xué)習(xí)不僅有助于理解《技規(guī)》條文，更是對鐵路職工日常工作的警醒和鞭策[7]。（1）用戶可以按類別或關(guān)鍵字或者二者的組合查找事故案例及事故分析報(bào)告；針對具體案例，用戶可以與對應(yīng)的規(guī)章條文及條文說明進(jìn)行交互式查看，方便用戶了解全貌。（2）根據(jù)文本聚類和相關(guān)關(guān)聯(lián)算法，為用戶推薦相關(guān)的事故供用戶選擇查看。

2.3 在線學(xué)習(xí)

（1）提供在線學(xué)習(xí)視頻和文字學(xué)習(xí)材料，以多種形式促進(jìn)用戶對《技規(guī)》條文的理解和掌握。（2）提供精準(zhǔn)的組合查詢手段，使用戶能夠方便地找到所需的學(xué)習(xí)材料。（3）建立并逐步完善技規(guī)學(xué)習(xí)題庫，通過實(shí)時(shí)的在線考試等形式驗(yàn)證用戶的學(xué)習(xí)效果。（4）主題式學(xué)習(xí)，以某一主題為前提，挖掘并整合知識庫管理系統(tǒng)中的相關(guān)資料，以多種形式直觀呈現(xiàn)給鐵路職工，便于鐵路職工學(xué)習(xí)。

2.4 專家知識庫

針對用戶在《技規(guī)》學(xué)習(xí)和執(zhí)行過程中遇到的問題以及存在的疑問，用戶可以在專家答疑界面上發(fā)問，由注冊或特邀的相關(guān)專家進(jìn)行解答。問題及經(jīng)過審核后的專家解答自動進(jìn)入專家知識庫；隨著時(shí)間的積累，通過自發(fā)的提問和解答構(gòu)建的專家知識庫將逐步完善，有效地對《技規(guī)》條文、《技規(guī)》條文說明及各種學(xué)習(xí)材料構(gòu)成補(bǔ)充。

專家知識庫提供智能檢索功能，用戶可以根據(jù)屬性條件和多關(guān)鍵字進(jìn)行全文搜索，并能夠根據(jù)用戶輸入的關(guān)鍵字和已有知識庫的信息提供相關(guān)的專家知識庫搜索建議，幫助用戶更快、更好地找到需要的知識。

2.5 交流論壇

《技規(guī)》條文、條文說明、在線學(xué)習(xí)材料及專家知識庫從不同的方面為用戶提供多層次的技規(guī)知識及補(bǔ)充知識，除此之外，系統(tǒng)還提供交流論壇，鼓勵(lì)用戶就各種問題開展頭腦風(fēng)暴，分享個(gè)人知識和經(jīng)驗(yàn)，從而將部分潛在的隱性知識顯性化，并為技規(guī)的進(jìn)一步修訂提供可資借鑒的素材，最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的知識管理目標(biāo)。

2.6 系統(tǒng)維護(hù)

（1）系統(tǒng)用戶管理：包括用戶的增刪查改、用戶角色設(shè)置和角色分配、用戶權(quán)限設(shè)置等。（2）系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)：包括組織機(jī)構(gòu)等數(shù)據(jù)字典及其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)。（3）用戶日志管理：系統(tǒng)自動記錄用戶登錄和使用系統(tǒng)的情況，并可進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)分析。

3 《技規(guī)》知識庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

為方便各級用戶使用，同時(shí)考慮系統(tǒng)部署和升級的便利，確定采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)和開發(fā)鐵路技術(shù)管理規(guī)程知識庫管理系統(tǒng)；規(guī)劃相應(yīng)的手機(jī)端應(yīng)用(APP)，待時(shí)機(jī)成熟時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。系統(tǒng)邏輯架構(gòu)，如圖1所示[8-9]。

3.1.1 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是方便應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫訪問的抽象層，不包含任何邏輯處理。它負(fù)責(zé)存貯經(jīng)過業(yè)務(wù)邏輯處理后需要保存的所有業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)，包括各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)；同時(shí)，為業(yè)務(wù)層開放數(shù)據(jù)訪問接口，提供數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)層的獨(dú)立使得業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)人員不必陷于復(fù)雜的數(shù)據(jù)操作，從而集中精力處理邏輯問題。根據(jù)數(shù)據(jù)類型和特點(diǎn)，可以是數(shù)據(jù)庫存儲，也可以是文件存儲。

圖1 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

3.1.2 業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)層主要關(guān)注業(yè)務(wù)規(guī)則的制訂、業(yè)務(wù)流程的實(shí)現(xiàn)等與業(yè)務(wù)需求有關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在技規(guī)知識庫管理系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)邏輯可以分為兩類：（1）公共業(yè)務(wù)服務(wù)，即各業(yè)務(wù)模塊中相互重疊、能夠提取出來共用的部分，包括搜索引擎、語義分析和流程控制服務(wù)；（2）非公共業(yè)務(wù)服務(wù)，即各業(yè)務(wù)模塊獨(dú)有的業(yè)務(wù)邏輯。

3.1.3 展現(xiàn)層

展現(xiàn)層也稱為表示層、界面層，它為用戶提供交互式的操作界面，供用戶錄入和查詢業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，反饋操作結(jié)果，上傳和下載文檔。

3.1.4 統(tǒng)一的安全管理和數(shù)據(jù)維護(hù)

（1）通過身份管理、認(rèn)證管理、授權(quán)管理、操作審計(jì)等一套完整的安全機(jī)制確保應(yīng)用安全；通過嚴(yán)格的用戶權(quán)限控制和靈活的用戶角色配置，確保不同級別的用戶只能訪問規(guī)定的應(yīng)用功能。（2）對于不同類型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)維護(hù)接口，確保數(shù)據(jù)的完整性和統(tǒng)一性。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 智能檢索

知識以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，用戶在進(jìn)行知識檢索時(shí)可能會隨機(jī)輸入任何短語，智能檢索應(yīng)用自然語言理解技術(shù)進(jìn)行分詞、短語識別和同義詞處理[10]，將信息檢索從基于關(guān)鍵詞層面提高到基于知識層面，從而提高檢索的準(zhǔn)確度。檢索結(jié)果的排序同時(shí)考慮相關(guān)性和重要性，使排序更加準(zhǔn)確，更能將與用戶意愿最相關(guān)的文獻(xiàn)排到最前面，提高檢索效率。

3.2.2 個(gè)性化推薦

隨著知識庫的逐漸完善和擴(kuò)充，知識庫中的知識將趨于海量，使得用戶在面對大量信息時(shí)無法從中獲得對自己真正有用的那部分信息，對信息的使用效率反而降低了，導(dǎo)致信息超載。個(gè)性化推薦就是通過對用戶搜索歷史、搜索習(xí)慣等多維度的數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析，建立個(gè)性化推薦的算法模型，綜合利用基于內(nèi)容、用戶行為和知識的多種算法，為用戶推薦感興趣的內(nèi)容。

3.2.3 富文本編輯

除了《技規(guī)》相關(guān)的不同形式的學(xué)習(xí)材料，《技規(guī)》和《技規(guī)說明》本身也包含了大量的表格、圖形等非文本元素，以及字體字號、行距等格式信息。為了能夠原汁原味地存儲、并能夠在網(wǎng)頁上很好地展示這些知識，在MySQL數(shù)據(jù)庫中將內(nèi)容字段設(shè)置成支持富媒體、最大支持4 GB的TEXT型，同時(shí)開發(fā)了富文本編輯器。編輯器支持文本、表格、圖形等多種內(nèi)容，同時(shí)還支持豐富的格式，解決了技術(shù)規(guī)章內(nèi)容存儲的問題。

3.3 系統(tǒng)開發(fā)

系統(tǒng)采用開放式的B/S結(jié)構(gòu)，核心架構(gòu)采用MVC（Model-View-Controller）設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)，以當(dāng)前業(yè)界比較流行的Spring MVC +Spring+ MyBaitse等開源框架平臺作為系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)范依據(jù)，以Java編程語言為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)。《技規(guī)》知識庫管理系統(tǒng)主界面如圖2所示。系統(tǒng)目前已投入試用，并在試用過程中不斷完善，將為《技規(guī)》的學(xué)習(xí)、分析及未來的制修訂提供重要參考。

圖2 《技規(guī)》知識庫管理系統(tǒng)主界面

4 結(jié)束語

《技規(guī)》知識庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中以知識管理的理念為指導(dǎo)，在功能設(shè)計(jì)中圍繞《技規(guī)》提供多種方式的相關(guān)知識傳播和共享渠道，系統(tǒng)架構(gòu)采用主流的平臺和設(shè)計(jì)方法，開發(fā)的系統(tǒng)既能夠?yàn)殍F路職工學(xué)習(xí)掌握《技規(guī)》提供科學(xué)的手段，又能夠?yàn)椤都家?guī)》的研究和制修訂提供有力的支撐。同時(shí)，《技規(guī)》知識庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和系統(tǒng)架構(gòu)同樣適用于車、機(jī)、工、電、輛等其他專業(yè)技術(shù)規(guī)章，未來以此為基礎(chǔ)可以方便地?cái)U(kuò)充，建設(shè)成為適合全部鐵路技術(shù)規(guī)章的知識管理系統(tǒng)。