航天產品失效分析知識庫的構建與應用

◎航天材料及工藝研究所 童兆莉 張東

航天型號產品研制中，任何一個環節、元器件的失效都有可能導致整個型號的失敗。當航天產品上的元器件發生失效后，必須對其進行失效分析，以便快速、準確地找出導致產品或工藝不可靠的根本原因，為產品設計、制造和使用等提供改進及預防的依據，從而提高產品的質量可靠性。

為此，筆者通過應用知識分類、關聯度分析、知識挖掘等技術，利用信息化手段，嘗試構建了航天產品失效分析知識庫，以期提高知識資源的利用率，更好地為航天技術人員服務。

航天產品失效分析知識服務是指將各種類型航天產品失效分析工作的流程、過程文檔、報告、表格、操作技能、工作感悟等顯性或隱性的知識資源，按照技術人員的需要有針對性地進行收集、整理、加工和提煉，用以協助和引導技術人員解決產品失效分析工作的過程。航天產品失效分析知識服務因其工作內容的保密性，與傳統意義上的知識服務存在一定的差異，它不能以互聯網信息搜索查詢為基礎，而是以航天企業內部失效分析知識庫為基礎，為內部技術人員提供服務。

在航天產品失效分析知識服務中，知識庫作為失效分析知識資源的存儲和管理中心，是提供知識服務的基礎，具有非常重要的作用。航天產品失效分析知識庫是航天企業內部依據開放存取理念形成的新型知識學習與交流模式，主要收錄相關科研成果、內部資料以及相關的網絡資源等，并對其進行整理、組織以實現內部開放存取、永久保存、交流、學習與共享，為失效分析知識服務提供支撐。

一、知識庫的構建

航天產品失效分析知識服務是以人機對話的方式，通過知識模型的推理機制對問題進行識別和模型化，利用知識庫中的事實與規則進行綜合分析后，提出某件失效產品的失效分析解決方案。

1.知識模型分類

航天產品失效分析知識層次模型是依據層次理論，根據技術人員對知識的需求形成的，它將技術人員從事的失效分析工作及其事業發展上所需要的知識進行細分，目的是提高失效分析工作過程中知識服務的可行性、可靠性與易操作性，并滿足技術人員職業發展和失效分析工作的需要。

技術人員對失效分析知識的需求具有差異性。因此，在設計航天產品失效分析知識模型時，可以按照技術人員對失效分析知識需求的特性，運用知識層次理論，將航天產品失效分析知識分為基礎、技能、經驗和創新4個層次。

基礎知識屬于航天產品失效分析知識體系中最底層的知識，起著基礎性作用，是技術人員為了能從事航天產品失效分析工作而必須學習的知識體系。技能知識是航天產品失效分析知識資源中具有專業性、強迫性和選擇性等特點的知識，是技術人員為了更好地完成失效分析某一階段工作需要掌握的知識。經驗知識是基于技能知識基礎上的，技術人員通過完成失效分析任務而積累下來的操作技能、注意事項等工作經驗，對該類知識的共享和學習，有利于提高失效分析工作效率和質量。最高層次的知識體系是創新知識，主要是開展失效分析工作相關的最新技術或操作知識，可以滿足技術人員的創新需求和個人能力的進一步提升。

2.知識庫架構設計

為了便于對知識庫的管理和有效利用，依據航天產品失效分析知識層次，將知識庫劃分為基礎知識、技能知識、經驗知識和創新知識四大類型。每類知識庫依據其知識的特性分別設立數量不等的知識子庫，如基礎知識庫包括基本理論庫、標準規范庫、產品資源庫等。

3.知識庫構建過程

一是模型庫的構建。為了讓知識庫發揮其功能，在知識庫的基礎上構建了模型庫及模型庫系統，通過模型庫中的數據模型實現對用戶知識服務需求的分析、知識的學習以及知識的分類與更新。模型庫系統由模型庫、模型管理系統和模型字典構成，其結構如圖1所示。

圖1 模型庫子系統的結構

二是知識庫的構建。在失效分析工作過程中，技術人員遇到很多半結構化或非結構化的復雜問題，因此為了有效地向技術人員提供失效分析知識服務，提供準確、快捷的失效分析解決方案，在構建知識庫的過程中需要收集技術人員所需的知識資源。

失效分析知識庫是一個能夠存儲各種知識，并能依據數據模型將各種知識進行組合形成新知識的智能庫。知識庫的構建過程如圖2所示。

二、知識庫的應用

航天產品失效分析知識庫構建的目的是為了提高對產品失效分析知識資源的利用率，有利于航天企業產品失效分析工作的準確性和高效性，提高技術人員的業務能力。為了有效提高航天產品失效分析知識庫的知識服務能力，將整個知識服務過程分為獲取技術人員知識服務需求、推送航天產品失效分析知識服務、更新航天產品失效分析知識庫3個階段。

1.獲取服務需求

航天產品失效分析知識服務可利用數據挖掘和統計分析的方法，準確獲取失效分析技術人員的知識需求。運用數據挖掘方法獲取失效分析技術人員知識需求的方式有統計分析和點擊率分析2種。

統計分析方式采用將Web網頁瀏覽分析工具嵌入到知識服務系統的方法，收集技術人員訪問頁面的頻率、停留時間、訪問路徑等數據信息，通過統計分析判斷該技術人員對某一類失效分析知識資源的關注程度，進而判斷其知識服務需求。

點擊率分析方式采用通過在知識服務系統插入點擊率收集工具的方法，獲取技術人員查看各類知識資源的頻率，以此判斷該技術人員比較關注的知識資源，進而判斷其知識服務需求。

2.推送知識服務

為了提高知識服務的效率，為技術人員提供更多滿足其需求的知識資源，航天產品失效分析知識服務系統通過關聯、分類和聚類3種推送方式主動向技術人員推送知識服務。

關聯推送。在不同的知識資源之間設置關聯規則，量化各類知識資源之間的關聯度。在推送知識服務過程中利用關聯規則進行分析，預先設置知識資源之間的關聯度，當技術人員選取某一類知識資源時，系統主動向該技術人員推送關聯度較大的其它知識。

圖2 知識庫構建過程圖

分類推送。在知識服務過程中，系統通過對技術人員已獲取的知識資源進行分析后，主動向該技術人員推送已獲取知識資源分類中的其它知識。

聚類推送。將知識庫中的知識資源集合分為由類似的知識資源組成的知識聚類，當技術人員選取某一聚類中的知識資源時，系統主動向該技術人員推送該聚類中的其它知識。

3.知識庫更新

航天產品失效分析知識庫隨著失效分析工作和失效分析知識服務工作的開展而不斷更新，具體的更新模式包括智能代理和人工手動更新。

智能代理更新是指在知識庫中通過構建知識模型，設置代理機制，由知識庫系統根據航天產品失效分析工作任務形成解決方案，自動梳理并加工形成產品失效分析知識資源，同時按照知識模型整理形成知識元并存儲于知識庫中，從而實現知識庫的智能更新。

人工手動更新是指，知識服務管理辦公室工作人員將航天產品的失效分析報告按照整理的知識模型進行加工處理，形成知識元表格，再通過人工交互界面導入到知識庫中，實現知識庫的更新。

三、知識庫的推廣策略

為了讓技術人員積極參與航天產品失效分析知識庫的構建，提高知識資源利用率，可以采用優化知識服務模式、加大宣傳、引入培訓機制和制定規范化制度等策略來推廣知識庫的使用。

優化知識服務模式是在知識庫構建和知識服務推送過程中，以用戶需求為主導構建知識庫操作使用指南，在線實時解答技術人員問題，便于用戶自主搜索所需知識，提升應答效率和準確率，吸引更多人員使用知識庫。

加大成果推廣宣傳力度是指通過開展知識競答、宣傳海報、成果展示、講座等方式對知識庫進行宣傳，使用戶充分了解失效分析知識庫對工作的積極作用，進而引導用戶積極參與知識庫的構建和使用。

構建培訓機制是指制定航天產品失效分析知識庫的知識服務培訓計劃，通過現場、網絡培訓等方式幫助用戶了解并掌握知識庫使用的方法和技巧。

制定規范制度體系是指對知識庫的使用進行規范。通過制定知識庫運行管理制度、使用規范、獎懲機制、考核制度等，對全員參與知識庫建設與使用活動進行規范，將知識庫建設、運行、使用作為一項日常工作。

航天產品失效分析知識庫的建設，在一定程度上提高了失效分析知識資源的利用，促進了航天企業知識的創新，推動了失效分析工作的信息化發展，進而有利于推動航天事業的發展。同時，通過航天產品失效分析知識庫提供知識服務，有利于企業技術人員知識水平和專業技能水平的提高，以及失效分析工作的順利開展。當前，航天產品失效分析知識庫是依托航天企業知識管理系統構建的，其知識來源主要集中在知識管理平臺中的數據和企業開展失效分析工作所積累的內部知識，在知識的數量和覆蓋面上依舊存在一定的局限性，無法及時獲取航天企業外部的知識資源，知識資源在時效性上存在一定的滯后。