基于知识库的飞行器设计场景知识推送

◎中国运载火箭技术研究院研究发展中心 褚厚斌等*

NASA 在其知识管理战略中指出，随着项目研究队伍的年轻化，新员工在未了解历史经验与教训的情况下就被卷入了工程研制的漩涡。可以预计，如果不能

基于知识库的飞行器

设计场景知识推送

* 其他作者：许怡婷（中国运载火箭技术研究院），王立伟、章乐平、杨玉堃（中国运载火箭技术研究院研究发展中心）

有效管理和利用以往积累的研制经验与教训，研制进程中的重复性技术工作就无从避免，并将给项目的研发水平、效率和质量的提升带来负面影响。

在飞行器设计过程中如何获

取以往的设计经验知识已成为

设计成功的关键因素之一。迄

今为止，已有不少研究者提出

了采用知识推送的方式解决知

识获取的准确性和及时性问题，

从而提高设计效率。例如，面向

产品设计的知识主动推送研究，

基于粗糙集的产品协同设计知

识推送方法研究以及基于本体

的机械产品设计过程知识表示

和推送技术研究等。但这些研究

缺乏对产品设计过程中设计场

景信息的获取和分析，可能导致

由于对设计信息获取不准确而

影响推送效果的问题。为此，笔

者通过分析飞行器设计过程的

特点，提出了基于知识库的飞行

器设计场景知识推送体系结构，

并研究了知识捕获及推送的实

现机制。

一、推送系统的体系结构

飞行器设计是一项系统工

程，涵盖总体、结构、弹道、气动、

制导与控制、动力、电气、载

荷、热等多个学科专业，需要

经过方案、初样、试样、定型4

个阶段，并需要多人协同完成。

飞行器设计在各阶段一般采用

WBS的任务分解管理模式，各

学科专业之间通过任务流、数

据流的传输方式进行反复迭代

计算。

设计人员的设计场景一般为

从上游专业获取输入参数，按照

任务指标要求完成任务后将设计

结果传递给下游专业。设计场景

的业务过程涉及任务、上下游关

系，数据涉及模型、文档、参数

等信息，使用工具涉及工程软件

和业务管理系统。基于此，笔者

提出的基于知识库的飞行器设计

场景知识推送系统体系结构如图

1所示。

设计场景层主要完成推送

系统与设计场景的集成，为后

续实现设计场景的捕获打下基

础。设计场景主要包括设计人

员、任务、数据、工具四大内

容。设计场景集成则是为了获

取设计人员的需求信息而进行

的对相关工具和业务系统的集

成工作。

知识捕获及推送层主要通过

任务捕获、模型捕获、文档捕获、

参数捕获，在技术上实现对设计

场景信息的捕获，然后通过知识

搜索技术从知识库中获取相关知

识，最后通过推送技术将知识推

图1 飞行器设计场景知识推送系统体系结构

送至设计场景。

知识管理层主要包括知识采

集、知识组织、知识利用和知识清理，完成对知识的全生命周期管理。

知识资源层主要完成对设计

规范、最佳实践、经验技巧及故障案例等资源的存储管理。

二、知识库的构建

飞行器研制单位积累的知识资源类型众多、分布广泛，涉及不同的专业学科领域，分散在不同的数据管理系统及个人大脑中，缺乏统一的组织管理和提炼。因此，建立统一组织利用的飞行器知识库已成为首要任务。

1．知识类型

知识库中涵盖的知识资源类型包括基本内容、经验禁忌、故障案例、共用模型、最新发展、最佳实践、学术论文、发明专利、科技成果、标准规范。

基本内容是指从事本专业所

需要掌握的基本理论方法，包括基本问题的物理原理、数学模型、计算方法、基础参数数据、试验资源等，侧重于与工程研制密切相关的理论、方法、模型、试验资源等。

经验禁忌包括从事本专业需

要掌握的设计准则、设计禁忌、设计经验等知识。

故障案例包括本专业领域的

质量技术故障、设备故障、国内外相关故障案例等知识。

共用模型包括本专业领域可

以共享、共用的数字模型、仿真模型、设计模板等。

最新发展是指本专业领域前

沿动态、情报信息，包括专业领域情报综述、国内外技术情报研究报告、精选国外专利情报分析报告、精选情报文献资料、精选情报视频资料等知识。

最佳实践包括专业领域优秀

的设计方案、设计报告、试验报告、测试报告、产品报告、航天科技报告、国防科技报告、预研创新报告等。

学术论文包括员工撰写的专

业优秀论文。

发明专利包括本专业申报的

发明专利、国防专利。

科技成果包括获国家级、省

部级、院级和厂所级相关奖励的科技成果的报告材料。

标准规范包括专业层面的国

际、国家（国家军用）、行业（地方）、企业（院、厂所）的所有标准规范。

2．生命周期管理

为实现对知识库中知识资源的统一化组织管理，需要建立知识生命周期管理机制，主要包括知识采集、知识组织、知识利用、知识清理等内容。

知识采集主要实现对分布在

业务系统的显性知识资源及个人大脑中隐性知识资源的梳理及提炼，采集过程需要制定各知识类型的采集模板和机制，以便于系统自动抽取知识入库。由于采集过程涉及各个专业学科、产品系列、组织部门，所以知识采集是一项长期任务，

研制单位需要建立相应的长效机制。

知识组织主要实现对采集知

识资源的统一化组织管理，使企业知识资源能够更易于积累和重用，主要包括知识审批、知识域、知识维度、知识体系管理。知识审批主要完成对已经采集知识资源的入库审批；知识域管理主要完成对知识资源的存储及导航管理；知识维度管理主要完成对知识资源的多视角、多视图管理；知识体系管理主要完成对知识的谱系化、网状化管理，以使知识之间具有联系性，可以相互追溯补充。

知识利用主要实现对知识

资源的重用，以支撑设计人员的设计工作，主要包括知识门户、知识搜索、知识借阅。知识门户主要完成热点知识资源、专家等的展示及知识资源导航，使设计人员可以通过导航定位知识；知识搜索主要通过多种搜索方式实现对知识库中资源的获取；知识借阅主要完成对不易公开的知识资源的共享管理。

知识清理主要完成对已经重

新定义或经鉴定不准确的知识资源的清理，以保证知识库的前沿性和准确性。

3．统一的知识表示方法构建飞行器设计知识库应以面向对象的知识表示方法为基础，将对象结构映射到关系数据库中，并按照关系数据库的管理技术实现对知识库的组织。

到目前为止，由于机械产