装备ＭＲＯ知识管理论文范文

本站小编为你精心准备了装备ＭＲＯ知识管理论文参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

1装备MRO知识的特点

所谓装备MRO知识，是指与装备维护、维修和运行相关的维修资料、维修知识和运行状态数据等综合信息资源，其知识体系结构如图1所示。装备MRO知识主要包括2类：①基本的维修资料与知识，例如设计阶段通过设计BOM组织的设计资料、技术手册等，制造阶段通过制造BOM组织的物料信息、装配信息等，使用维护阶段通过维修BOM组织的维修历史、状态数据等；②使用数据挖掘等技术获得的推理性知识，例如通过数据挖掘形成的规则知识、利用知识工程获取的专家知识和通过案例积累形成的案例知识等。基于上述知识的支持，系统提供维修计划、健康评估、故障预测、案例检索等多种装备运维服务。从装备MRO知识体系结构看，其知识特点主要体现在以下5个方面：（1）类型繁多。装备运维服务涉及的MRO知识纷繁复杂，知识分布于全生命周期的各个阶段，既包括维修规程、物料信息、维修历史等基本的维修资料与知识，又包括使用数据挖掘等技术获得的推理性知识。（2）结构复杂。装备MRO知识与装备整机及其零部件相联系，在结构上具有层次性特点。维修计划、健康评估等维修决策需要的状态数据、维修历史、维修规程等装备、部件和零件多个层次的MRO知识相互联系共同辅助维修决策。此外，在装备的不同部位可能存在相同的零部件，它们存在共性的CAD模型等设计知识，但由于位置不同而拥有个性的维修历史等维修知识。（3）周期性长。对于飞机、火车等大型复杂装备来说，从设计制造、使用维护直至报废整个生命周期的时间跨度很长，需要管理装备全生命周期过程中的数据，并利用数据挖掘、统计分析等技术手段从中发现有价值的知识。（4）动态变化。装备在其全生命周期过程中BOM结构处于从设计BOM、制造BOM到维修BOM的不断演化过程中，并且随着维修活动的发生，维修BOM不断发生变化，与之相联系的维修历史、维修案例等知识也随维修活动而不断变化。另外，在装备的运行过程中，实时状态数据处于不断采集的动态过程，对实时的数据流进行处理，可从中发现隐含的数据模式，同样也需要对动态变化知识进行管理。（5）应用多样。为装备制造商、维修商及用户提供的运维服务多种多样，如装备健康评估、故障预测、维修计划制定等，这些服务各自涉及不同的技术、工艺和资源等相关知识，直接建立服务与知识间的联系会出现效率低下等问题，需要建立完善的装备MRO知识管理体系，针对不同服务建立相应的知识模型。根据上述知识特点，完善的装备MRO知识管理体系应能够根据维修规程、维修资源等知识的特点进行知识表示，在装备的使用维护阶段将全生命周期的知识进行组织，支持知识的演化过程，保证知识追踪与追溯，并围绕维修计划制定、健康评估等的装备运维服务，将这些知识进行综合并建立知识模型，以满足运维服务的可扩展性，同时应满足知识的快速检索要求，以提高知识应用的效率。

2装备MRO知识管理体系

基于上述分析，本文提出围绕装备运维服务的MRO知识管理体系，如图2所示。在对服务需要的维修规程、维修资源、维护历史以及维修案例等相关知识进行分析和表示的基础上，以装备维修BOM结构为核心对知识进行组织管理，并围绕装备运维服务，建立基于本体的知识模型。整个装备MRO知识管理体系从全局的角度系统性地提供了知识管理与应用的思路。

2．1MRO知识及其表示装备MRO知识的准确表示是进行MRO知识管理的前提和基础。装备MRO知识类型繁多，对于维修过程所需要的知识，维修规程规定的维护周期是确定维修任务、编制维修计划的重要依据；维修资源是维修计划顺利进行的重要保障；装备维修历史，结合状态监测、日常检修等可以得到变动维护周期，对其进行统计分析能够得到零部件质量等知识；维修案例为解决维修过程中的新问题提供重要参考。因此，本节对装备的维修规程、维修资源、维修历史及维修案例进行分析及知识表示。

2．1．1维修规程的知识表示维修规程规定了装备整机及其零部件的大修、中修、小修等预防性维护保养的内容和规范。以装备的维护周期为例，维护周期在维修规程中已做出规定，但根据装备的状态监测、日常检修，维护周期也会适时调整，需对变动大修、中修、小修和零部件保养周期进行管理。这些维护周期知识属于典型的结构化知识，可用框架表示法进行知识表示，如图3所示。装备维护周期是产生维修预警信息、确定维修任务以及编制维修计划的重要依据。根据上述装备维护周期知识，可以确定装备整机及其零部件的维护时间。对于部件C，其上次维修时间为T0，维护周期为TP（TP可为维修规程中规定的固定周期，也可以是根据装备状态和维修历史等确定的变动周期），则部件C的维护时间为。

2．1．2维修资源的知识表示维修资源包括维修备件、维修人员、维修工位、维修工具等，是制定维修计划的约束，尤其在多个装备共用维修资源的情况下，需要通过对维修资源的有效管理，实现合理调度。以维修计划中维修任务对维修备件的需求为例，各维修任务能够确定需要的维修备件的需求量及需求时间等。

2．1．3维修历史的知识表示装备的零部件经过拆卸、修理等维修活动，产生了维修历史信息，对其进行数据挖掘等获取的隐含知识对于装备的维修决策具有重要价值。装备的维修历史（maintenancehistory，简称MH）用元组表示为：MH：：＝（ID，PID，FH，MC，T，…）（3）其中，ID为装备编号；PID为装备维修零部件编号；FH为故障现象；MC为维修处理过程；T为维修时间。对元组进行实例化即可表示装备的一条维修历史记录，由多条记录组成一张二维表，类似于关系型数据库中的表。对于装备的维修历史信息，利用统计分析方法，分析特定型号所有装备零部件的维修次数，或者分析具体装备零部件的维修次数，按维修次数确定装备中频繁出现故障的零部件，反馈到设计制造部门来提升产品质量或改进产品设计，或者反馈到采购部门要求生产厂家改进产品质量或更换生产厂家。此外，利用装备的维修历史记录，结合其设计使用寿命，利用数据挖掘技术，对零部件进行维修预测取得合理的维修周期并产生维修预警信息，以辅助维修决策。

2．1．4维修案例的知识表示装备维修案例描述故障维修的全过程，其中蕴含的经验、技巧对于解决新问题提供了重要的参考。通过案例推理，寻找与新问题相似的历史案例，指导新问题的解决。维修案例的知识表示是进行案例推理的前提和核心。维修案例的知识表示方法可以采用本体、框架等表示法，此外，案例知识表示法本身作为一种表示法也可以进行维修案例的知识表示。维修案例知识结构一般包括3个部分：①故障描述，即维修案例的描述，如发生故障装备、故障部件、故障现象等；②解决方案，即故障的解决过程，如分析故障原因、处理方法等；③反馈评价，即解决方案的总结与评价，如经验总结、效果评价等。维修案例知识结构如图4所示。

2．2以维修BOM为核心的MRO知识组织装备的MRO知识纷繁复杂，但就维修计划制定、健康状态评估等具体的运维服务来说，由于服务过程清晰、目标明确，因此需要的知识能够预先进行组织。为组织装备运维服务需要的知识，建立以维修BOM为核心的MRO知识组织方式，如图5所示，其优点在于维修业务活动导致的装备结构变化对知识结构的影响较小。从与装备结构的关联角度分析，运维服务需要的知识一般包括3类：①静态知识，是同型号或同批次装备共享的知识，如某型号装备的维修规程、维修工艺等；②动态知识，是具体单台装备独有的知识，如装备的维修历史、运行记录等；③其他知识，是不与装备结构直接关联的知识，如制定维修计划过程中的约束条件、维修资源等。文献［9］提出将装备使用维护阶段的维修BOM，经优化设计成由中性BOM、位置BOM及实例BOM组成的复合式维修BOM，并提出在中性BOM和位置BOM上组织维修资料与知识，在实例BOM上组织维修业务数据。本文在此基础上，利用具有层次性的BOM结构来表达MRO知识体系，实现运维服务需要的知识与相关零部件的关联，构成以维修BOM为核心的MRO知识组织方式。根据运维服务需要的知识分类，静态知识由中性BOM进行组织，动态知识由实例BOM进行组织，其他知识则依托于服务本身。

2．3基于本体的MRO知识管理本体（ontology）的概念起源于哲学领域，是共享概念模型的明确的形式化规范说明，在领域知识表示方面具有表达准确、规范和结构清晰等优点［13］。由于装备运维服务具有复杂性、多样化等特点，利用本体确定的概念间关系，实现服务涉及的维修规程、维修需求、资源约束等知识的整合；通过基于本体的MRO知识视图，实现知识的快速定制与检索。

2．3．1装备运维服务的知识本体围绕上述以维修BOM为核心的装备MRO知识组织方式，本文结合OWL的基本元素和六元组本体表示方法［14］，将装备运维服务的知识本体形式化定义如下。现以汽车的维修计划制定过程为例，过程如下：在维修任务确定后，需要组织维修备件、维修人员等维修资源，以及根据不同的约束条件制定装备的维修计划，约束条件包括备件库存成本、人员工资、工时安排、维修成本、停机损失成本等。综合以上考虑，以最低成本为目标，进行分派维修人员与维修备件等过程制定维修计划。维修计划制定的知识本体如图6所示。

2．3．2基于本体的MRO知识视图为满足装备运维服务涉及的MRO知识同步动态数据管理与快速知识追踪检索的需求，本文引入知识视图的概念。视图是计算机数据库中的术语，是虚拟的表，其内容由查询定义，能够在现有的数据中根据需求筛选特定的数据，实现定制数据的需求。围绕装备运维服务，根据其知识本体，建立需要的MRO知识视图，正符合装备运维服务对MRO知识的要求。基于本体的MRO知识视图建立过程如图7所示。过程如下：①明确知识需求，根据装备运维服务的知识本体，通过获取概念、知识、知识属性、知识数据属性和知识对象属性5个过程，逐层细化MRO知识需求；②筛选知识数据，根据MRO知识需求进行筛选，由于装备知识是以BOM为核心进行组织的，并且装备全生命周期过程中BOM视图间存在转换关系，利用这些关系可以在零散繁多的知识中筛选出需要的MRO知识；③建立知识视图，通过查询定义等方式，利用知识对象属性确定的知识关联，建立起知识视图以及视图间的关联关系。MRO知识视图中数据经过知识本体模型中定义的模型规则处理，用以支持维修计划制定等运维服务。

3面向服务的装备MRO知识管理系统

面向服务架构（serviceorientedarchitecture，简称SOA）是以服务为核心的组件模型，采用中立方式定义的接口，使得服务间具有松耦合性，能够灵活地适应环境变化，动态响应新的需求。结合装备MRO知识管理体系，利用面向服务架构的思想，建立面向服务的MRO知识管理系统架构。由于装备运维服务多种多样，装备全生命周期过程中的知识零散繁多，而运维服务只需要特定的一些知识，直接建立服务与所需知识间关联会导致效率低下、不易扩展等问题。为解决上述问题，以服务为核心，向外提供运维服务支持，向内建立服务的知识本体，根据知识本体确定的知识需求，从装备全生命周期过程的知识中获取特定的知识建立知识视图，提高知识管理的效率并利于运维服务的扩展。因此，面向服务的装备MRO知识管理系统架构划分为4层，分别是知识层、本体层、服务层、应用层，如图8所示。（1）知识层。知识层用作组织和管理装备全生命周期过程中的MRO知识，如维修规程、维修工艺、维修历史等，以及通过数据挖掘形成的规则知识、利用知识工程获取的专家知识和通过案例积累形成的案例知识等。这些MRO知识以装备全生命周期各阶段BOM视图为核心进行组织和管理，例如设计BOM管理维修规程等、维修BOM管理维修保养历史等。（2）本体层。维修活动复杂繁多、周期长、涉及因素多，针对具体的装备运维服务，建立相应的知识本体，如故障诊断本体、健康评估本体、维修案例本体、维修计划本体等，这些本体确定了该运维服务中的知识需求及其模型规则处理方法。根据知识本体中确定的MRO知识需求，并从知识层中筛选知识建立各运维服务的知识视图。（3）服务层。针对装备生产商、维修商和用户对运维服务的需求，提供动态可扩展的装备运维服务，如故障诊断服务、健康评估服务、案例检索服务、维修计划服务等。这些服务拥有对应的知识本体，对知识本体对应的视图中的知识经过知识推理等规则模型处理，结果以Web服务等形式对外提供服务接口支持。（4）应用层。用户通过客户端软件、移动终端或者门户网站等多种途径向远程服务器发出服务请求，远程服务器获取到请求后调用服务层中相应运维服务，并将处理结果进行反馈。这些运维服务是以服务接口形式提供，装备生产商、维修商和用户能够按需使用不同的运维服务，用以支持维修决策和辅助维修业务活动等。本文基于上述系统架构，开发了车辆运维知识管理系统。该系统基于J2EE和SOA架构，通过对知识管理工具和运维服务的封装，实现了维修规程、维修历史、维修资源、维修案例等MRO知识管理，并在此基础上，围绕基于知识的应用，分别面向制造商开发了维修BOM管理工具、知识管理工具等服务应用，面向维修商开发了维修计划制定、维修案例管理、维修资源管理等服务应用，面向用户开发了车辆健康评估、维修案例检索、维修保养提醒等服务应用。此外，对于运维服务的知识本体模型构建，系统采用Protégé4．0作为本体编辑工具、OWL（WebOntologyLan－guage）作为本体描述语言，以利于运维服务的扩展。目前，该系统已以某品牌型号下的汽车为应用测试对象，验证了系统的可行性和有效性。

4结束语

本文围绕装备运维服务对MRO知识的需求，研究了装备MRO知识管理体系，并提出了面向服务的装备MRO知识管理系统架构，开发了车辆运维知识管理系统。从装备不同MRO知识特点的研究出发，提出相应的MRO知识表示方法，以具体应用服务领域和零部件知识为基础，构建了基于本体和维修BOM结构的MRO知识管理体系。该体系以装备运维服务为目标，将装备全生命周期过程中的知识进行有机地组织，面向应用服务领域构建相应的知识视图，实现了知识应用的灵活性和开放性，体现了精益维修的理念和MRO服务过程的智能化。

作者：任明仑杨旭付杰单位：合肥工业大学管理学院合肥工业大学过程优化与智能决策教育部重点实验室