智能化生產(chǎn)環(huán)境中基于本體的危機(jī)管理

楊陽　曹彥

摘? ?要：智能化生產(chǎn)環(huán)境讓生產(chǎn)的效率和質(zhì)量都得到了顯著提高。然而，智能化生產(chǎn)化境中復(fù)雜的組成結(jié)構(gòu)和交互行為也放大了系統(tǒng)中危機(jī)事件的危害程度，進(jìn)行有效的危機(jī)管理具有很強(qiáng)的必要性。由于智能化生產(chǎn)環(huán)境中的危機(jī)管理是一項(xiàng)知識(shí)密集型的任務(wù)，文中通過構(gòu)建危機(jī)管理本體來對(duì)智能化生產(chǎn)環(huán)境中的危機(jī)進(jìn)行管理。首先確定了危機(jī)管理的四個(gè)階段，然后根據(jù)各個(gè)階段中需要的環(huán)境知識(shí)對(duì)危機(jī)管理本體進(jìn)行層次劃分，并確定各本體類，接著對(duì)各本體類的屬性進(jìn)行了詳細(xì)描述，構(gòu)建出了整體的危機(jī)管理本體，最后基于本體并結(jié)合案例描述了對(duì)應(yīng)的SWRL推理規(guī)則。

關(guān)鍵詞：ISO 31000：2018;危機(jī)管理;本體;SWRL;本體推理

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Ontology-based Hazard Management in Smart Production Environment

YANG Yang1，2？覮，CAO Yan1，2

（1. College of Computer Science and Technology，Nanjing University of Aeronautics and

Astronautics，Nanjing，Jiangsu 211016，China;

2. Key Laboratory of Safety-Critical Software（Ministry of Industry and Information Technology），

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing，Jiangsu 211106，China）

Abstract：Smart production environment has greatly improved the efficiency and quality of production. However，the complex composition structure and interaction behavior in the smart production environment also magnify the damage degree of hazardous events in the system，so it is necessary to conduct effective hazard management. The hazard management in smart production environment is a knowledge-intensive task，in this paper，an ontology is constructed to manage the hazard in the smart production environment. Firstly，we identified the four stages of hazard management. Then，we divided the ontology into different hierarchies according to the environmental knowledge needed in each stage and determined each ontology class. Next，the attributes of each ontology class were described in detail，and the whole hazard management ontology was constructed. Finally，the corresponding SWRL reasoning rules were described based on the ontology and cases.

Key words：ISO 31000：2018;hazard management;ontology;SWRL;ontology reasoning

隨著普適計(jì)算的快速發(fā)展，信息化和智能化已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。在2011年的漢諾威博覽會(huì)上，首次提出了“工業(yè)4.0”的概念，建議利用信息化技術(shù)來促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革，建立智能化的生產(chǎn)環(huán)境。隨后，世界各國都開始制定新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，我國也于2015年提出了“中國制造2025戰(zhàn)略”，以進(jìn)行新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。

智能化生產(chǎn)環(huán)境蓬勃發(fā)展的同時(shí)也放大了生產(chǎn)環(huán)境中的危機(jī)處理問題。由于智能化生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜組成結(jié)構(gòu)和交互行為，相較于傳統(tǒng)工業(yè)環(huán)境而言，在這類環(huán)境下發(fā)生的危機(jī)有著更多種類的源頭，同時(shí)也可能會(huì)造成更大的危害[1]。一個(gè)部件或子系統(tǒng)中發(fā)生的危機(jī)事件會(huì)很快蔓延到整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)而造成損失。因此，智能化生產(chǎn)環(huán)境中的危機(jī)管理尤為重要。

智能化生產(chǎn)環(huán)境中的危機(jī)管理具有知識(shí)密集的性質(zhì)[2]，危機(jī)知識(shí)包括執(zhí)行工作活動(dòng)的人員，用于工作活動(dòng)的工具和機(jī)械，以及正在執(zhí)行工作活動(dòng)的環(huán)境特征等。不同的實(shí)體特征意味著不同的潛在危機(jī)。為了在智能化生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行危機(jī)管理，危機(jī)知識(shí)應(yīng)以計(jì)算機(jī)可解釋和語義可推斷的方式表示，進(jìn)而可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行計(jì)算。

由于智能化生產(chǎn)環(huán)境的動(dòng)態(tài)特征[3]，并且考慮到環(huán)境中可使用的的各種實(shí)體的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建本體，動(dòng)態(tài)感知的數(shù)據(jù)可以被正確分析并且應(yīng)用于危機(jī)管理中。主要研究目的是設(shè)計(jì)一個(gè)通用本體，用于智能化生產(chǎn)環(huán)境中的知識(shí)管理，以獲取各種所需的危機(jī)管理知識(shí)。將智能化生產(chǎn)環(huán)境下的危機(jī)管理劃分為監(jiān)控-分析-計(jì)劃-執(zhí)行四個(gè)階段，并且利用每個(gè)階段中獲取的危機(jī)知識(shí)，結(jié)合文中的危機(jī)管理本體，進(jìn)行系統(tǒng)中危機(jī)的識(shí)別和處理。

1? ?相關(guān)工作

目前，針對(duì)智能化生產(chǎn)環(huán)境中系統(tǒng)危機(jī)管理的研究主要在構(gòu)建系統(tǒng)模型和分析方法方面，危機(jī)管理模型可以利用多種方法來構(gòu)建和分析。

文獻(xiàn)[4]中提出了一種系統(tǒng)危機(jī)管理的建模方法，利用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和網(wǎng)絡(luò)分析法（Analytic Network Process，ANP）建立系統(tǒng)危機(jī)管理模型，克服了危機(jī)評(píng)估過程中的碎片化問題，解決了安全和效率之間的潛在沖突。文獻(xiàn)[5]中，基于ALE、ROSI、ISRAM等方法，通過安全措施-威脅關(guān)系矩陣來對(duì)危機(jī)進(jìn)行定量分析，建立了更靈活，更精確的度量，以支持不同組織級(jí)別的危機(jī)管理過程。文獻(xiàn)[6]基于多級(jí)模型的構(gòu)建和危機(jī)因素分組的方法，在模糊環(huán)境下給出了層次結(jié)構(gòu)的加權(quán)因子組，進(jìn)而進(jìn)行危機(jī)的評(píng)定。文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)了用于安全檢查的自動(dòng)化施工的基于本體的知識(shí)模型，該模型旨在通過將安全知識(shí)鏈接到施工和產(chǎn)品制造的過程中，來將安全規(guī)則和施工計(jì)劃進(jìn)行集成。在本體模型中引入了前驅(qū)因素的概念，代表導(dǎo)致事故的條件、事件以及順序。

這些模型針對(duì)不同行業(yè)和領(lǐng)域，通過不同的方法來進(jìn)行危機(jī)事件的分析，既有針對(duì)軟件系統(tǒng)的危機(jī)管理模型，也有針對(duì)現(xiàn)實(shí)工業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行建立的模型。所采用的理論和技術(shù)也各不相同，最終的目標(biāo)都是構(gòu)建一個(gè)有效的危機(jī)管理模型。

2? ?危機(jī)管理本體的構(gòu)建

2.1? ?智能化生產(chǎn)環(huán)境中的危機(jī)管理流程

結(jié)合ISO 31000：2018標(biāo)準(zhǔn)中的風(fēng)險(xiǎn)管理過程，將智能化生產(chǎn)環(huán)境中的危機(jī)管理劃分為監(jiān)控-分析-計(jì)劃-執(zhí)行（Monitoring-Analysis-Planning- Execution，MAPE）四個(gè)階段。

1.監(jiān)控（Monitoring）

危機(jī)管理需要通過系統(tǒng)中的信息來進(jìn)行，而這些信息的獲取可以通過系統(tǒng)中各類傳感設(shè)備的功能來實(shí)現(xiàn)，這些傳感設(shè)備能夠監(jiān)控環(huán)境的一些參數(shù)和一些物理設(shè)備的屬性，并將這些信息傳送到信息處理模塊來分析系統(tǒng)的狀態(tài)變化。在本文中，監(jiān)控階段包括對(duì)操作人員自身屬性的監(jiān)控，對(duì)物理設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控，對(duì)環(huán)境變化的監(jiān)控和對(duì)操作人員執(zhí)行動(dòng)作的監(jiān)控。

2.分析（Analysis）

危機(jī)事件的分析是對(duì)其進(jìn)行管理的第二個(gè)階段。在這個(gè)階段中，通過監(jiān)管階段獲得的數(shù)據(jù)，需要識(shí)別出危機(jī)事件發(fā)生的時(shí)間，發(fā)生的位置及其發(fā)生的原因，分析危機(jī)事件可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)的種類及其可能性，并且確定相應(yīng)的處理動(dòng)作。由于系統(tǒng)中導(dǎo)致危機(jī)事件發(fā)生的因素有多種，因此危機(jī)事件的存在可能是時(shí)間重疊的，同一時(shí)刻可能存在多個(gè)危機(jī)事件，此時(shí)需考慮危機(jī)事件之間的關(guān)系，并決定危機(jī)事件的處理順序。

3.計(jì)劃（Planning）

危機(jī)管理的第三個(gè)階段是計(jì)劃階段，這個(gè)階段需要根據(jù)分析階段的結(jié)果來制定或選擇處理危機(jī)的策略，以消除或減少危機(jī)事件可能造成的后果。通常情況下，處理策略的產(chǎn)生有兩種方式，一是可以從預(yù)定義的策略集中選擇符合現(xiàn)場狀況的策略，二是基于現(xiàn)場狀況和系統(tǒng)中可執(zhí)行的應(yīng)對(duì)操作，采用一定的算法來進(jìn)行自適應(yīng)的處理。在計(jì)劃階段，需先對(duì)現(xiàn)有的策略選項(xiàng)進(jìn)行成本以及性能評(píng)估，包括執(zhí)行這個(gè)處理過程可能引入的其他危機(jī)事件，通過一定的評(píng)定方式來選擇最合適的處理方案。

4.執(zhí)行（Execution）

執(zhí)行階段是危機(jī)管理的最后一個(gè)階段，其目標(biāo)是為了實(shí)施計(jì)劃階段決定的應(yīng)急策略對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。在這個(gè)階段中，系統(tǒng)中的執(zhí)行器會(huì)執(zhí)行系統(tǒng)指派的動(dòng)作，同時(shí)系統(tǒng)中的安全管理相關(guān)人員會(huì)執(zhí)行處理策略分配給他們的任務(wù)。在處理策略執(zhí)行完畢后，需要評(píng)價(jià)處理工作的有效性，并確定系統(tǒng)中是否殘留有未處理的或新產(chǎn)生的危機(jī)事件，如果還有不可容許殘留的危機(jī)事件，則需要產(chǎn)生新的危機(jī)事件處理策略。

2.2? ?系統(tǒng)危機(jī)管理知識(shí)的層次結(jié)構(gòu)

在本體的知識(shí)庫中，一般通過先分類再分層的方法來對(duì)知識(shí)進(jìn)行組織[8]。分類是根據(jù)解決問題的需要以及知識(shí)的類別，來將知識(shí)分成不同的類別。分層是在分類完成之后，將某一類別的知識(shí)劃分為多個(gè)層次，其中高層次的知識(shí)是對(duì)低層次知識(shí)的概括與總結(jié)。

根據(jù)系統(tǒng)危機(jī)管理流程中的四個(gè)階段，將危機(jī)管理領(lǐng)域劃分為四個(gè)部分，分別對(duì)應(yīng)四個(gè)本體類：監(jiān)控類、分析類、計(jì)劃類、執(zhí)行類。

在系統(tǒng)中，危機(jī)事件的誘發(fā)因素有很多，環(huán)境自身的因素，系統(tǒng)中操作人員自身，工具和儀器自身，以及操作人員在設(shè)備上的行為動(dòng)作都有可能導(dǎo)致危機(jī)事件的發(fā)生。

因此，系統(tǒng)中的監(jiān)控目標(biāo)包括工作活動(dòng)，工作活動(dòng)進(jìn)行的區(qū)域，工作活動(dòng)的執(zhí)行者和其操作的對(duì)象，因此，監(jiān)控類的子類可以進(jìn)一步劃分為作業(yè)執(zhí)行者（WorkExecutor）、操作對(duì)象（WorkObject）、工作區(qū)域（WorkArea）、工作活動(dòng)（WorkActivity）和監(jiān)控設(shè)備（MonitoringDevice）這五個(gè)類。

分析階段的主要目標(biāo)是基于監(jiān)控階段本體獲得的知識(shí)來進(jìn)行危機(jī)事件的分析，當(dāng)系統(tǒng)中有危機(jī)事件發(fā)生時(shí)，需要進(jìn)行識(shí)別，對(duì)其可能造成的后果進(jìn)行分類，并確定其可能性，除此之外，還需要進(jìn)行評(píng)估，可以根據(jù)實(shí)際需要采用現(xiàn)有的評(píng)估方法[9-12]，以確定危機(jī)事件和其導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)的強(qiáng)度和優(yōu)先級(jí)。因此，分析類的子類為危機(jī)事件（HazardousEvent）和風(fēng)險(xiǎn)（Risk）。

計(jì)劃階段的目的是制定或選擇處理危機(jī)事件的策略，以消除或減少其造成的消極后果。在決定處理策略時(shí)，還需要確定由哪個(gè)實(shí)體來進(jìn)行處理，需要使用哪些資源，在哪個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行哪些動(dòng)作。因此，計(jì)劃類的子類為應(yīng)急策略（EmergencyStrategy）。

執(zhí)行階段的目標(biāo)是實(shí)施計(jì)劃階段中確定的策略。在此過程中，需要策略中規(guī)定的實(shí)體執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，僅看作一個(gè)實(shí)施的階段，因此執(zhí)行類沒有子類。

2.3? ?危機(jī)管理本體類的創(chuàng)建

在對(duì)本體類進(jìn)行了層次劃分后，針對(duì)每一個(gè)子類，需要分析其與危機(jī)管理有關(guān)的屬性，去除非必要的屬性，并且根據(jù)危機(jī)管理的過程來對(duì)類之間的關(guān)系進(jìn)行分析，以構(gòu)建危機(jī)管理本體。

1.作業(yè)執(zhí)行者（WorkExecutor）

作業(yè)執(zhí)行者一般指的是系統(tǒng)中的操作人員，他們自身的一些因素會(huì)導(dǎo)致危機(jī)事件的發(fā)生，比如濫用工具或機(jī)器，忘記穿戴安全服裝和安全設(shè)備，忽視安全程序等。

為了保護(hù)作業(yè)執(zhí)行者的安全，減少危機(jī)事件發(fā)生的可能性，各國都在建立適用的職業(yè)安全與健康標(biāo)準(zhǔn)，其中比較有代表性的是美國職業(yè)安全與健康管理局頒布的OSHA標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)OSHA標(biāo)準(zhǔn)，不同的行業(yè)應(yīng)該建立對(duì)應(yīng)的培訓(xùn)需求評(píng)估（Training Needs Assessment）來確定和定義執(zhí)行一項(xiàng)特定工作所需要的安全和健康培訓(xùn)。在每個(gè)行業(yè)中，需要定義所有人員的角色等級(jí)，表明每個(gè)角色的責(zé)任和能力范圍。此外，對(duì)于每項(xiàng)工作活動(dòng)，根據(jù)該活動(dòng)中所使用的工具和機(jī)械，建議作業(yè)執(zhí)行者采用一些安全保護(hù)元件（Safety Protection Elements，以下簡稱SPE）來保護(hù)自己免受潛在危機(jī)事件所帶來的危害。根據(jù)OSHA標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)章和指令，可以提取一些影響安全的重要概念作為作業(yè)執(zhí)行者的屬性，主要為：

（1）作業(yè)執(zhí)行者在系統(tǒng)中的角色;

（2）作業(yè)執(zhí)行者執(zhí)行某項(xiàng)工作所需要的職業(yè)技能以及工作經(jīng)驗(yàn);

（3）作業(yè)執(zhí)行者當(dāng)前使用的安全保護(hù)元件。

作業(yè)執(zhí)行者類的詳細(xì)屬性如圖1所示。

圖1? ?作業(yè)執(zhí)行者類的詳細(xì)屬性

2.操作對(duì)象（WorkObject）

操作對(duì)象一般指的是系統(tǒng)中的資源，包括信息類型的資源和物理類型的資源，信息類型的資源包括系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和文檔等，這些信息可能會(huì)由于黑客入侵遭到破壞，也有可能因?yàn)槠漭d體損壞而導(dǎo)致丟失。物理類型的資源包括各類工具和儀器等，它們中可能存在故障，可能由于維護(hù)不當(dāng)或者由于功能缺陷而導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。操作對(duì)象需要定期進(jìn)行檢查，其結(jié)果通過安全檢查狀態(tài)表示，是危機(jī)事件發(fā)生的參數(shù)之一。

每個(gè)操作對(duì)象有著各自的復(fù)雜程度。一般來說，復(fù)雜的操作對(duì)象會(huì)由一組簡單的操作對(duì)象組成，可以通過對(duì)其組件的安全控制進(jìn)行建模。對(duì)復(fù)雜操作對(duì)象的建模和分析可以模塊化從其組成部分來進(jìn)行。

一部分操作對(duì)象上配有傳感器和執(zhí)行器部件，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作或者自動(dòng)控制，在應(yīng)急策略的計(jì)劃和執(zhí)行階段通常將此類操作對(duì)象上的危機(jī)事件定義為自動(dòng)控制的類型。

因此，通過以下三點(diǎn)描述操作對(duì)象的屬性：

（1）操作對(duì)象的類型，為信息類型或物理類型;

（2）操作對(duì)象當(dāng)前的安全檢查狀態(tài);

（3）操作對(duì)象的復(fù)雜程度，復(fù)雜操作對(duì)象的組成部件。

操作對(duì)象類的詳細(xì)屬性如圖2所示。

圖2? ?操作對(duì)象類的詳細(xì)屬性

3.工作區(qū)域（WorkArea）

工作區(qū)域是指整個(gè)系統(tǒng)所存在的環(huán)境，工作區(qū)域可以被劃分為若干子區(qū)域，每個(gè)子區(qū)域都有著其唯一的標(biāo)識(shí)方式，且區(qū)域內(nèi)應(yīng)有其監(jiān)控設(shè)備。

根據(jù)ISO 31000：2018標(biāo)準(zhǔn)，工作區(qū)域內(nèi)可能會(huì)存在導(dǎo)致危機(jī)事件的不安全因素，比如醫(yī)院藥劑室內(nèi)和化工原料倉庫中可能存在的可燃?xì)怏w或者化學(xué)藥劑。同時(shí)工作區(qū)域自身的一些特性也可能會(huì)導(dǎo)致潛在的危機(jī)事件，比如未被固定的架子，未被修繕的屋頂?shù)取９ぷ鲄^(qū)域內(nèi)的安全保護(hù)元件對(duì)于危機(jī)事件的發(fā)生和處理也有著一定的影響。針對(duì)工作區(qū)域，本文主要考慮以下屬性：

（1）子區(qū)域的識(shí)別標(biāo)識(shí);

（2）子工作區(qū)域的在整體區(qū)域內(nèi)的位置;

（3）區(qū)域內(nèi)存在的不安全因素;

（4）區(qū)域內(nèi)監(jiān)控設(shè)備和安全保護(hù)設(shè)備的配備情況。

工作區(qū)域類的詳細(xì)屬性如圖3所示。

圖3? ?工作區(qū)域類的詳細(xì)屬性

4.工作活動(dòng)（WorkActivity）

工作活動(dòng)是作業(yè)執(zhí)行者進(jìn)行的作業(yè)。每項(xiàng)活動(dòng)都有著與其相關(guān)的不安全因素，執(zhí)行某項(xiàng)工作活動(dòng)需要執(zhí)行者有對(duì)應(yīng)的工作技能，且需要執(zhí)行者激活特定的角色來進(jìn)行，并且其執(zhí)行過程通常有著對(duì)系統(tǒng)內(nèi)操作對(duì)象的使用。因此，工作活動(dòng)的屬性主要包括：

（1）該項(xiàng)動(dòng)作活動(dòng)的不安全因素;

（2）執(zhí)行者進(jìn)行這項(xiàng)工作所需要的技能;

（3）執(zhí)行者進(jìn)行這項(xiàng)工作所需激活的角色;

（4）進(jìn)行這項(xiàng)工作需要使用到的操作對(duì)象。

工作活動(dòng)類的詳細(xì)屬性如圖4所示。

5. 監(jiān)控設(shè)備（MonitoringDevice）

監(jiān)控設(shè)備是能夠收集系統(tǒng)中實(shí)體屬性參數(shù)的物理設(shè)備，這類設(shè)備有著唯一的標(biāo)識(shí)，根據(jù)標(biāo)識(shí)來建立與監(jiān)控對(duì)象的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在危機(jī)管理過程中需要考慮的是監(jiān)控設(shè)備的類型，監(jiān)控設(shè)備的類型分為四類：作用于作業(yè)執(zhí)行者的監(jiān)控設(shè)備（WorkExecutor-Specific）、作用于操作對(duì)象的監(jiān)控設(shè)備（WorkObject-Specific）、作用于工作區(qū)域的監(jiān)控設(shè)備（WorkArea-Specific）和作用于工作活動(dòng)的監(jiān)控設(shè)備（WorkActivity-Specific）。監(jiān)控設(shè)備的屬性考慮以下兩種：

（1）監(jiān)控設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)

（2）監(jiān)控設(shè)備的類型

監(jiān)控設(shè)備類的詳細(xì)屬性如圖5所示。

圖4? ?工作活動(dòng)類的詳細(xì)屬性

圖5? ?監(jiān)控設(shè)備類的詳細(xì)屬性

6. 危機(jī)事件（HazardousEvent）

危機(jī)事件指的是出現(xiàn)之后會(huì)給系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來影響的事件，它們的發(fā)生會(huì)使得系統(tǒng)發(fā)生異常或變得不可用。危機(jī)事件如果不進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚恚瑫?huì)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。由于系統(tǒng)中危機(jī)事件的導(dǎo)致因素較多，當(dāng)多個(gè)危機(jī)事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，需要根據(jù)危機(jī)事件的優(yōu)先級(jí)來確定危機(jī)事件的處理順序。

每個(gè)危機(jī)事件都有其發(fā)生的位置和導(dǎo)致其發(fā)生的源頭，在對(duì)作業(yè)執(zhí)行者、操作對(duì)象、工作區(qū)域和工作活動(dòng)屬性的分析過程中，可以看出這些實(shí)體均有可能成為危機(jī)事件的源頭。

危機(jī)事件根據(jù)其特點(diǎn)可以劃分為不同類型，根據(jù)OSHA標(biāo)準(zhǔn)，危機(jī)事件的類型主要可以分為五種：物理類型（火災(zāi)，輻射等）、機(jī)械類型（物理設(shè)備或者器械出現(xiàn)的問題）、電氣類型（電壓、電流等）、化學(xué)類型（易燃物、有毒元素等）和心理類型（壓力過大、身體疲憊等）。因此，工作活動(dòng)的屬性主要包括：

（1）危機(jī)事件發(fā)生的位置;

（2）造成危機(jī)事件發(fā)生的源頭;

（3）危機(jī)事件的優(yōu)先級(jí);

（4）危機(jī)事件的類型。

危機(jī)事件類的詳細(xì)屬性如圖6所示。

圖6? ?危機(jī)事件類的詳細(xì)屬性

7. 風(fēng)險(xiǎn)（Risk）

風(fēng)險(xiǎn)作為危機(jī)事件可能帶來的后果，與危機(jī)事件類似有著發(fā)生的位置、來源和類型等屬性。風(fēng)險(xiǎn)的緊急程度通過風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)來進(jìn)行劃分，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分方法有多種，其中比較常用的是美國的LEC評(píng)價(jià)法，利用與風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的三個(gè)因素的指標(biāo)值乘積來對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行界定，分別為事故發(fā)生的可能性（likelihood，L）、人員在危險(xiǎn)環(huán)境中暴露的頻繁程度（exposure，E）和當(dāng)事故發(fā)生可能造成的后果（consequence，C），根據(jù)三個(gè)因素的不同等級(jí)確定對(duì)應(yīng)的分值，再以三個(gè)分值的乘積所處的區(qū)間將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為稍有危險(xiǎn)、一般危險(xiǎn)、顯著危險(xiǎn)、高度危險(xiǎn)和極其危險(xiǎn)五個(gè)等級(jí)。因此，風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)屬性主要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的位置;

（2）造成風(fēng)險(xiǎn)的來源;

（3）風(fēng)險(xiǎn)的類型;

（4）風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

風(fēng)險(xiǎn)類的詳細(xì)屬性如圖7所示。

圖7? ?風(fēng)險(xiǎn)類的詳細(xì)屬性

8. 應(yīng)急策略（EmergencyStrategy）

應(yīng)急策略指的是在危機(jī)事件分析過程完成后所確定的處理方案，包括執(zhí)行一系列的相應(yīng)動(dòng)作來控制，降低或消除危機(jī)事件所帶來的不良影響。應(yīng)急策略與危機(jī)事件一致，有著對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)，根據(jù)危機(jī)事件處理順序的不同，應(yīng)急策略的優(yōu)先級(jí)也應(yīng)不同。策略的執(zhí)行需要通過執(zhí)行者在一定的區(qū)域通過使用一定的資源來執(zhí)行應(yīng)急策略的動(dòng)作。因此，應(yīng)急策略的相關(guān)屬性主要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）多個(gè)應(yīng)急策略需要執(zhí)行時(shí)，每個(gè)策略各自的優(yōu)先級(jí);

（2）策略的執(zhí)行者;

（3）執(zhí)行策略需要的資源;

（4）策略的實(shí)施位置;

（5）策略對(duì)應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。

應(yīng)急策略類的詳細(xì)屬性如圖8所示。

圖8? ?應(yīng)急策略類的詳細(xì)屬性

根據(jù)上述分析的各個(gè)本體類以及類的詳細(xì)屬性，可以確定最終的風(fēng)險(xiǎn)管理本體，結(jié)構(gòu)如圖9所示。

針對(duì)具體系統(tǒng)而言，使用危機(jī)管理本體，需要將危機(jī)管理本體實(shí)例化，描述不同工作活動(dòng)的特定安全概念，從而建立起系統(tǒng)的模型。

3? ?基于本體的SWRL推理規(guī)則

SWRL（Semantic Web Rule Language）是W3C規(guī)范中的一員，主要作用是描述推理規(guī)則[13]。在SWRL架構(gòu)當(dāng)中，本體是推理規(guī)則組成部分的主要來源，Atom利用本體的屬性和實(shí)例來建立，Atom的屬性由本體的屬性得到，Atom的參數(shù)由本體的實(shí)例組成[14]。

根據(jù)危機(jī)管理本體，按照SWRL框架的詳細(xì)規(guī)范，部分Atom的解析如表1所示：

表1? ?部分Atom詳細(xì)解析

風(fēng)險(xiǎn)管理本體的應(yīng)用考慮兩個(gè)方面，一方面是在工作活動(dòng)執(zhí)行前根據(jù)實(shí)體的屬性推理可能發(fā)生的危機(jī)事件，進(jìn)而采取一定的預(yù)防措施，另一方面是檢測到系統(tǒng)中有危機(jī)時(shí)，制定一些措施來進(jìn)行應(yīng)對(duì)和處理。考慮以下簡單的應(yīng)用場景：

場景1：制藥車間內(nèi)藥劑裝箱工作（危機(jī)預(yù)防）

車間內(nèi)有各類化學(xué)藥劑，這些化學(xué)藥劑誤食可能會(huì)導(dǎo)致中毒，因此，操作人員需要穿戴口罩才可以執(zhí)行此項(xiàng)工作。

該場景可以通過以下規(guī)則描述：

Rule-1：WorkActivity（？baling）

∧activity_performed_by（？baling，？worker1）

∧activity_performed_in（？baling，？pharmacy）

∧environment_unsafe_factor（？room，chemical）

→might_cause（？room，？toxicosis）

∧strategy_use（UseGauzeMask，？worker1）

規(guī)則1解析如下：裝箱工作baling是WorkActivity類的一個(gè)實(shí)例，這項(xiàng)工作是由操作人員worker1在藥劑室pharmacy中進(jìn)行，且藥劑室內(nèi)有不安全因素化學(xué)藥劑chemical，推理的結(jié)果為可能會(huì)導(dǎo)致中毒toxicosis，需要的預(yù)防策略是讓操作人員worker1使用口罩UseGauzeMask。

場景2：辦公區(qū)域內(nèi)失火（風(fēng)險(xiǎn)處理）

系統(tǒng)內(nèi)某間辦公室內(nèi)有溫度傳感器和煙霧傳感器，監(jiān)測到辦公室內(nèi)失火，需要讓室內(nèi)人員進(jìn)行撤離并打開滅火裝置。

該場景可以通過以下規(guī)則描述：

Rule-2：Environmen t（？office）

∧temperature_data（？temperature_sensor，？tem）

∧smoke_data（？smoke_sensor，？smo）

∧swrlb：greaterThan（？tem，tem_threshold）

∧swrlb：greaterThan（？smo，smo_threshold）

→strategy_use（LeaveOffice，？workers）

∧strategy_use（Sprinkle，？Sprinkler）

規(guī)則2解析如下：系統(tǒng)環(huán)境中的區(qū)域辦公室office內(nèi)的溫度傳感器temperature_sensor監(jiān)測到區(qū)域內(nèi)溫度數(shù)據(jù)tem已經(jīng)大于設(shè)定的閾值tem_threshold，且同時(shí)煙霧傳感器smoke_sensor監(jiān)測到區(qū)域內(nèi)的煙霧濃度數(shù)據(jù)smo也大于設(shè)定的閾值smo_threshold，推理的結(jié)果為區(qū)域內(nèi)有火災(zāi)發(fā)生，處理策略為讓工作人員workers離開辦公室LeaveOffice，且同時(shí)灑水器Sprinkler執(zhí)行灑水動(dòng)作Sprinkle。

4? ?結(jié)? 論

基于ISO 31000：2018標(biāo)準(zhǔn)，提出了一個(gè)危機(jī)管理本體對(duì)智能化生產(chǎn)環(huán)境中的危機(jī)進(jìn)行管理，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中內(nèi)容的分析，確定了危機(jī)管理的步驟以及各步驟所需要考慮的環(huán)境知識(shí)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了危機(jī)管理本體，并將本體中的概念作為危機(jī)管理四個(gè)階段的知識(shí)庫，以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行SWRL推理，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)中的危機(jī)進(jìn)行管理。

在未來的研究工作中，會(huì)繼續(xù)考慮其他屬性給危機(jī)管理帶來的影響，對(duì)危機(jī)管理本體進(jìn)行完善，使其能夠更好的為相關(guān)研究工作提供幫助。

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