工藝知識及其管理 從上個世紀末到本世紀初 社會經(jīng)濟類型正經(jīng)歷著從工業(yè)經(jīng)濟向知識經(jīng)濟的轉(zhuǎn)變 知識正成為生產(chǎn)力要素中最活躍 最重要的部分 知識的創(chuàng)新和應(yīng)用使企業(yè)在競爭中不斷發(fā)展 并創(chuàng)造巨大財富 以前 企業(yè)為了提高競爭力 總是把重點放在改善設(shè)備 工藝 積累資金等方面 認為企業(yè)之間的競爭主要是資本的競爭 現(xiàn)在 企業(yè)逐漸認識到知識才是企業(yè)競爭力的源泉 擁有知識的人才才是無價之寶 企業(yè)之間的競爭由資本競爭轉(zhuǎn)移到 知本 競爭 能把長期保存下來的知識資源 連同知識員工積累的實踐經(jīng)驗和創(chuàng)新思想進行有效的挖掘 共享和利用 使企業(yè)了解自己的知識資源 并利用這些知識達到發(fā)展的目的 這對保持企業(yè)的競爭優(yōu)勢是至關(guān)重要的 8 1知識與工藝知識概述 迄今為止 工藝知識并沒有非常明確的概念 從廣義上講 凡與工藝工作有關(guān)的知識均可以稱為工藝知識 狹義的工藝知識指的是工藝設(shè)計過程中要用到的工藝知識 如毛坯的選擇 加工方法的選擇 設(shè)備與工藝裝備選擇及切削用量選擇等方面的知識 本章我們要研究的是廣義的工藝知識及其管理技術(shù) 1 1知識的概念 談及知識 首先應(yīng)先明確下述幾個概念 1 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是對事實的一種表達形式 它包括數(shù)字 文字 公式和圖形符號等 2 信息凡是對人有用的 能夠影響人們行為的數(shù)據(jù)和符號等都稱為信息 它是通過對數(shù)據(jù)或符號的處理而產(chǎn)生的 3 知識知識是人類對客觀世界的認識 是人們在生活 勞動和在與自然界做斗爭中 對自然 物質(zhì)認識的基礎(chǔ)上 升華提高成為有系統(tǒng)的信念和經(jīng)驗之集大成 知識是對客觀事物及其聯(lián)系的認識和如何去改造客觀環(huán)境的能力 知識產(chǎn)生于人類的實踐和思維活動 知識是人們通過實踐認識到的客觀世界規(guī)律性的東西 知識是信息經(jīng)過加工整理 解釋 挑選和改造而形成的 是人們進行決策的基礎(chǔ) 1 2工藝知識概述 1 工藝知識的概念2 工藝知識的特征 1 工藝知識的廣泛性 2 工藝知識的隱含性 3 工藝知識的多樣性 4 工藝知識的復(fù)雜性 工藝知識在企業(yè)中的地位與作用 1 工藝知識具有決策作用 反饋控制作用和積累共享作用 2 工藝知識是新產(chǎn)品開發(fā)和老產(chǎn)品改造更新?lián)Q代的保證 3 工藝知識是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要原因 4 工藝知識管理水平已成為衡量一個企業(yè)管理水平的重要標志 1 3知識管理 1 知識管理的目的2 知識管理基本特點3 知識管理的作用4 知識管理的原則5 知識管理方法 1 4工藝知識管理 1 工藝知識管理的作用2 工藝知識管理系統(tǒng)的功能圖8 2 1 源工藝知識的獲取 2 工藝知識的轉(zhuǎn)化 3 工藝知識的發(fā)布 4 工藝知識的應(yīng)用圖8 3圖8 4 圖8 5 工藝知識管理系統(tǒng)框架圖 圖8 4工藝知識資源服務(wù)網(wǎng)站前臺 圖8 5工藝知識資源管理系統(tǒng)后臺 8 2工藝知識分類編碼體系 對工藝知識分類編碼的重要意義分類方法介紹工藝知識分類體系模型編碼方法介紹工藝知識分類編碼系統(tǒng)介紹 工藝知識分類的意義 工藝知識分類編碼是工藝知識管理系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)性工作 工藝知識分類與編碼有利于實現(xiàn)工藝知識共享和系統(tǒng)之間的操作 1 分類是人類認識事物的基礎(chǔ) 2 分類是知識的重要表現(xiàn)形式 3 分類是描述事物特征的重要手段 8 2 1分類方法介紹 面分類法 面分類法是一種為了克服線分類法的不足 適應(yīng)知識管理的需要而發(fā)展起來的分類方法 它是將所選定的分類對象的若干個特征視為若干個 面 每個 面 中又可分成彼此獨立的若干個類目 使用時 根據(jù)需要將這些 面 中的類目組合在一起 形成一個復(fù)合類目 線分類法是根據(jù)若干個特征把初始的分類對象 事物集合 劃分成若干個類目 而后把每個類目進一步劃分成子類目 子子類目等 8 2 2工藝知識分類方法介紹 首先采用面分類法 按照從基礎(chǔ)到一般 從設(shè)計到管理 從重要到次要 從靜態(tài)到動態(tài)的原則將工藝知識劃分為工藝基礎(chǔ)理論知識 工藝設(shè)計知識 工藝管理知識和工藝情報四個大部分 在每一層面上 按照從重要到次要的順序 采用線分類法進行進一步劃分 該分類方法特點 具有科學性 以工藝知識的功能作為分類依據(jù) 該特征基本上穩(wěn)定 能夠保證分類結(jié)果的持久性 采用面分類和線分類法相結(jié)合的方法 有效地避免了由于工藝知識的交叉所造成的分類不明確的問題 該分類方法考慮到了各個部門的需求 如設(shè)計部門 管理部門 采購部門 售后服務(wù)部門等 和分系統(tǒng) 如CAD PDM ERP等 的需求 能夠?qū)崿F(xiàn)分類方法的統(tǒng)一 具有可擴延性 在分類時分類項的編排留出了有效的空位 并設(shè)有收容項 包容項 這樣 當有新的工藝知識出現(xiàn)時 可以直接插入到該分類體系當中來 具有兼容性 在分類時 考慮到了與國家工藝標準相兼容 與產(chǎn)品全生命周期的工藝工作程序相兼容 分類次序嚴格按照產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)步驟排列 8 2 3工藝知識編碼方案 對工藝知識進行編碼的目的 除了要起到標識作用以外 還要明確工藝知識在管理系統(tǒng)中的存在形式 對于已經(jīng)有定型國家標準的工藝知識 還應(yīng)符合國家標準 因此這里選擇平行編碼系統(tǒng) 工藝知識編碼系統(tǒng)介紹 碼段I 類別碼 由四位數(shù)字組成 兩位為一組 前兩位從01開始 01表示工藝基礎(chǔ)理論知識 02表示工藝設(shè)計知識 03表示工藝管理知識 04表示工藝情報 后兩位表示工藝知識的細分類 由兩位數(shù)字組成 也從01開始 該兩位數(shù)字組與前兩位數(shù)字組是所屬關(guān)系 碼段II 組別碼 完全由數(shù)字組成 進一步描述知識的具體組別 長度從2位到16位不等 每兩為數(shù)字為一組 長度每增加兩位 表示組別低了一級 工藝知識編碼系統(tǒng)介紹 碼段III 標準碼 由字母和數(shù)字聯(lián)合組成 表示標準代號 長度從2位到20位不等 國家標準以GB開頭 機械部標準以JB開頭 行業(yè)標準以HB開頭 企業(yè)標準以QB開頭 編碼與原標準代號保持一致 碼段IV 屬性碼 表示知識的存在形式 結(jié)構(gòu)化知識 數(shù)據(jù)庫中存儲的知識等 以a結(jié)尾 語言文字直接描述 電子文檔類以b結(jié)尾 如Word文檔 Excel文檔 Autocad文檔等 提供路徑 圖書資料類以c結(jié)尾 提供存放位置或可索取的方法 其它內(nèi)容以d結(jié)尾 提供相關(guān)可查詢的網(wǎng)站名稱或網(wǎng)址 工藝知識編碼系統(tǒng)特點 分類碼 結(jié)構(gòu)碼與屬性碼相結(jié)合 編碼既能表示出工藝知識的類別 又能表達出工藝知識之間的所屬關(guān)系 同時能夠反映工藝知識的存在形式 具有唯一性 每個工藝知識都有自己的編碼 不會重復(fù) 能夠唯一地標識工藝知識 便于計算機檢索和處理 具有可擴展性 留出了足夠的備用碼 可為新工藝知識的出現(xiàn)提供編碼 具有含義性和相對穩(wěn)定性 每個碼段和碼位都有特定的含義 便于記憶 辨認和交流 同時也便于計算機處理 選取的編碼特征是工藝知識分類體系中工藝知識的功能特征 具有相對穩(wěn)定性 8 3工藝知識表達與數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計 現(xiàn)有知識表達方法介紹工藝知識的存在形式工藝知識表達方法建立工藝知識數(shù)據(jù)倉庫的意義工藝知識數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計工藝知識數(shù)據(jù)倉庫的優(yōu)化 8 3 1知識表達方法介紹 謂詞邏輯方法產(chǎn)生式規(guī)則方法框架方法 Frame 語義網(wǎng)絡(luò)方法過程模式方法面向?qū)ο蟮闹R表示方法 O OKR方式 8 3 2工藝知識的存在形式 以工藝文件形式存在的工藝知識這種工藝知識一般包括各種工藝卡片 技術(shù)文件等以紙張 書本為載體的工藝知識 以電子文檔形式存在的工藝知識包括各種結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化的文檔 如Word文檔 Excel文檔 Autocad圖形 Xml文本等所有以計算機存儲器為載體的工藝知識 物化在機械產(chǎn)品上的工藝知識 如產(chǎn)品的外觀 內(nèi)部構(gòu)造 操作性能等 體現(xiàn)在員工頭腦中的工藝知識 如訣竅 操作技能等 8 3 3全生命周期工藝知識表達方法 該方法將具有堅實理論基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫理論同面向?qū)ο蠹夹g(shù)相結(jié)合 借用面向?qū)ο蟮幕舅枷?將對象知識用類來表示 具體講 就是用對象 object和屬性 attribute表現(xiàn)問題中的事物及關(guān)系 用類 class和繼承 inheritance來模擬人們的思維方式 利用對象來表達知識 更能符合常人一般的思維方法 對象是事物的一種抽象 通過它 能以統(tǒng)一的形式表達相關(guān)領(lǐng)域的知識 從而給用戶以統(tǒng)一的認識界面 便于他們理解和接受 另外 對象的許多特性 如消息機制 繼承機制和數(shù)據(jù)封裝機制與數(shù)據(jù)庫的存儲技術(shù)相結(jié)合 能方便地實現(xiàn)知識的各類存儲 維護與推理 工藝知識表達的信息模型 定義實體定義屬性定義類 XML技術(shù) 定義子類 8 4建立工藝知識數(shù)據(jù)倉庫的意義 工藝知識的復(fù)雜性問題企業(yè)多年來遺留下來的 數(shù)據(jù)孤島 問題企業(yè)全面數(shù)字化的迫切需求 8 5工藝知識數(shù)據(jù)倉庫的優(yōu)化 存儲方式的優(yōu)化 集中式和分布式并用 查詢的優(yōu)化 在線查詢和合并查詢結(jié)合 復(fù)雜數(shù)據(jù)的組織技術(shù) 多維表的拆分或存儲格式改變 數(shù)據(jù)處理技術(shù) 定期清理休眠數(shù)據(jù)和凈化數(shù)據(jù) 8 6工藝知識挖掘 數(shù)據(jù)挖掘概念數(shù)據(jù)挖掘方法數(shù)據(jù)挖掘的步驟數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在售后工藝服務(wù)中的應(yīng)用 8 6 1數(shù)據(jù)挖掘概念 數(shù)據(jù)挖掘 DM DataMining 就是從大量的 不完全的 有噪聲的 模糊的 隨機的數(shù)據(jù)中 提取隱含在其中的 人們事先不知道的 但又是潛在有用信息和知識的過程 還有很多和這一術(shù)語相近的術(shù)語 如從數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)知識 KDD 數(shù)據(jù)分析 知識抽取 模式分析 數(shù)據(jù)考古 數(shù)據(jù)采集 信息分割 商業(yè)智能 數(shù)據(jù)融合以及決策支持等 國內(nèi)的學者也把DataMining譯為數(shù)據(jù)采掘或數(shù)據(jù)開采 8 6 2數(shù)據(jù)挖掘的方法 粗糙集 RoughSet 方法遺傳算法 GeneticAlgorithms 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) NeuralNetworks 法聚類法 Clustering 分類法 Classification 統(tǒng)計分析法模糊論方法 8 6 3數(shù)據(jù)挖掘的步驟 定義問題獲取數(shù)據(jù)整理和初探數(shù)據(jù)選擇和準備數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)挖掘解釋結(jié)果運用知識 8 6 4數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在售后工藝服務(wù)中的應(yīng)用 售后工藝服務(wù)數(shù)據(jù)倉庫的建立數(shù)據(jù)的預(yù)處理數(shù)據(jù)挖掘?qū)嵤┙Y(jié)果評價 售后工藝服務(wù)數(shù)據(jù)倉庫的建立 數(shù)據(jù)的預(yù)處理 數(shù)據(jù)清理 1 空缺值的處理 2 噪聲數(shù)據(jù)的處理 3 不一致數(shù)據(jù)的處理數(shù)據(jù)集成和變換 1 字段名不匹配的問題 2 冗余的問題 3 度量單位不一致的問題數(shù)據(jù)歸約 壓縮數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)聚集 數(shù)據(jù)的標準化 故障編碼1類 致命故障 影響行車安全 造成主要部件報廢 經(jīng)濟損失極大 2類 嚴重故障 影響行車安全 使主要總成性能下降 不能立即修復(fù) 3類 一般故障 一般性能下降 無重大總成損失 用隨車工具可修復(fù) 4類 輕微故障 不用更換零件 通過緊固調(diào)整可以解決 客戶編碼產(chǎn)品編碼 用統(tǒng)計分析法進行數(shù)據(jù)描述 重點故障分析 超過了500次的故障編碼分別為30201703 40003002 40003001和20201402 由上述編碼可見 前三種故障均不會造成嚴重后果 這里著重分析故障20201402的情況 該故障名稱為汽缸套嚴重磨損 具有嚴重的危害 孤立點分析 孤立點分析 第一種是柴油機潤滑情況不好 當新的活塞環(huán)與缸套配合時 初期有較大的磨損 隨后在較長時間內(nèi) 磨損緩慢而均勻 處于正常磨損狀態(tài) 當出現(xiàn)半干摩擦或干摩擦狀態(tài)時 如果不及時給予潤滑 缸室內(nèi)壁急劇磨損 又由于活塞運動到上 下止點時速度為零 油膜的承載能力破壞 尤其是當活塞位于上止點第一道活塞環(huán)位置處 由于受到高溫 高壓的燃氣沖刷 情況就更為惡劣 因此很快磨損 第二種是柴油機工作在灰塵 沙塵特別大的惡劣環(huán)境 粉塵進入到柴油機缸套內(nèi) 形成磨料 使得磨損加劇 也容易很快磨損 第三種情況是柴油機經(jīng)常超負荷運行 尤其是貨車 如果長期超載 則柴油機汽缸套也會較快發(fā)生磨損 用灰色預(yù)測法進行數(shù)據(jù)挖掘 灰色系統(tǒng)理論簡介灰色模型介紹柴油機汽缸套磨損因素的灰色關(guān)聯(lián)分析用GM 1 1 模型進行預(yù)測GM 1 h 動態(tài)多因素模型的建立 模型的指導(dǎo)意義 根據(jù)預(yù)測結(jié)果確定質(zhì)量控制點 改進加工工藝和熱處理工藝 根據(jù)預(yù)測結(jié)果確定缸套的使用原則 根據(jù)預(yù)測結(jié)果指導(dǎo)用戶對柴油機進行使用 保養(yǎng)和維護 工藝知識推理 人類在對各種事物進行分析 綜合并最后做出決策的過程中 通常都要從已掌握的事實 知識 出發(fā) 運用事物之間的相互關(guān)系 找出其中蘊涵的更多事實 知識 這個過程通常稱之為推理 推理是根據(jù)一定的原則 從已知的判斷得出另一個新的判斷的思維過程 推理所根據(jù)的判斷叫做前提 由前提所推出的那個判斷叫做結(jié)論 推理是人類的重要智能活動 研究合適的推理方法 并建立適當?shù)哪Ｐ?以便實現(xiàn)人工過程的自動化是人工智能技術(shù)中的一個重要研究領(lǐng)域 也是發(fā)現(xiàn)新知識的一個非常重要的途徑 基于原型的工藝知識推理方法的研究 基于原型的設(shè)計方法 Prototypebaseddesign 來源于認知心理學中關(guān)于概念結(jié)構(gòu)和表型的原型說 它反映了人的這樣一個認識過程 人們在長期的社會實踐中積累了大量經(jīng)驗 逐漸形成了某類事物的樣板 這個樣板就稱為該類事物的原型 這些原型是外部世界在人腦中的反映 包含了人們處理實際問題的經(jīng)驗 在許多領(lǐng)域中 人們處理設(shè)計問題時除了使用一般的知識推理以外 還可以尋找從大量類似實例中總結(jié)出的設(shè)計原型 從該原型出發(fā)來指導(dǎo)設(shè)計問題的求解 建立原型工藝的目的 在工藝設(shè)計過程中 為了提高系統(tǒng)的柔性和實用性 一般很少采用純創(chuàng)成的方式 這是因為工藝設(shè)計影響因素繁多 知識獲取困難 設(shè)計中的許多決策往往要靠人的記憶的檢索和非邏輯推理 因此規(guī)則推理顯得無能為力 而現(xiàn)存工藝和圖紙體現(xiàn)了工藝人員的豐富實踐經(jīng)驗 對于工藝設(shè)計有很大的借鑒作用 盡管所存在的零件在結(jié)構(gòu)和工藝上并不完全相同 但它們總有或多或少的相似性存在 現(xiàn)存工藝和待設(shè)計的目標工藝之間肯定也具有或多或少的相似性 在工藝數(shù)字化系統(tǒng)的開發(fā)過程中 我們運用原型的設(shè)計方法提出原型工藝的概念 即充分挖掘和利用工藝人員豐富的實踐經(jīng)驗 利用零件間結(jié)構(gòu)或工藝過程的相似性 從大量實例中總結(jié)出可以作為參考的工藝 原型工藝與原型工藝庫 標準工藝與標準工藝庫的建立典型工藝和典型工藝庫的建立實例工藝與實例工藝庫的建立 基于原型的推理模式 原型工藝庫的建立 首先對工藝進行分類編碼 根據(jù)使用頻度 相似度確定該工藝所屬范疇 標準工藝 典型工藝 實例工藝 存放到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中去 原型約束 建立原型工藝的約束條件 即與原型工藝所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征 工藝特征 管理特征等約束建立約束條件 特性表 原型工藝的檢索原型工藝的目標化原型工藝庫的擴充 基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的工藝知識推理方法的研究 基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的正向推理方法基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的反向推理方法 基于時間Petri網(wǎng)的工作流模型推理方法研究 順序模型并行模型自由選擇模型條件選擇模型循環(huán)模型 基于Petri網(wǎng)的復(fù)合工作流模型的線性推理 生產(chǎn)技術(shù)準備過程的Petri網(wǎng)模型 整個生產(chǎn)技術(shù)準備流程所需時間模型 有該模型可以計算出 整個生產(chǎn)技術(shù)準備時間如果一次成功的話 最短需26周 最長需42 5周 如果兩次成功的話 則最短需31周 最長需47 4周 其它可依此類推 該模型可以為企業(yè)制訂工藝發(fā)展計劃 考核工藝設(shè)計人員 管理人員提供可靠的理論依據(jù) 8 7工藝知識的檢索 8 7 1工藝知識搜索策略8 7 2分類檢索法圖8 19 圖8 20 圖8 21 圖8 22 8 7 1工藝知識分類檢索 圖8 20工藝情報檢索結(jié)果 圖8 7 2分類檢索法 圖8 22非結(jié)構(gòu)化工藝知識的查詢 8 7 3模糊匹配法 8 8工藝知識的發(fā)布 8 9工藝知識管理水平評價體系的研究 工藝知識管理水平評價的意義工藝知識管理水平評價指標體系的建立工藝知識管理水平評價方法指標的熵權(quán)校驗 8 9 1工藝知識管理水平評價的意義 由于前面所提到的工藝知識本身的重要性 所以 對于企業(yè)來講 工藝知識管理系統(tǒng)的水平也是至關(guān)重要的 它直接決定著企業(yè)生產(chǎn)力水平和企業(yè)的市場競爭能力 但迄今為止并沒有一套指標體系衡量工藝知識管理系統(tǒng)的水平如何 更沒有人研究其評價方法 為了讓企業(yè)清楚自己在工藝知識管理方面所處的狀況 找準自己的努力方向 8 9 2工藝知識管理水平評價指標體系的建立 8 9 3工藝知識管理水平評價方法 在多指標綜合評價方法中 目前常用的有專家打分法 AHP法 層次分析法 和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等 其中專家打分法對于專家的經(jīng)驗過分依賴 只有在處理簡單評價問題時才經(jīng)常使用 AHP法通常用于既依賴專家意見 比較指標的重要程度時 又要進行一致性檢驗的場合 但權(quán)重系數(shù)一旦確定 修改起來較為煩瑣 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法一般用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)比較豐富 并且準確可靠 但缺乏經(jīng)驗公式的情況 根據(jù)工藝知識管理水平的評價指標體系還是剛剛建立 現(xiàn)場數(shù)據(jù)不是很豐富 專家又缺乏實際經(jīng)驗的現(xiàn)實情況 本文提出將AHP法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法相結(jié)合的評價方法 該方法既避免過分依賴專家 又避免了過分依賴現(xiàn)場數(shù)據(jù)的不足 使得評價結(jié)果盡可能地接近真實情況 評價步驟 采用AHP法計算每級各個評價指標所占的權(quán)重 建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學模型 確定初始值 請十組以上的專家打分 根據(jù)步驟1中計算出的權(quán)值 計算出最終評價結(jié)果 根據(jù)步驟3中的數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練樣本 對步驟2中建立的數(shù)學模型進行訓練 得出擬合出來的數(shù)學公式 實施評價 將現(xiàn)場專家打分輸入已經(jīng)訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 求出評價結(jié)果 指標的熵權(quán)校驗 前面介紹的評價指標體系和評價方法在不同企業(yè)實際的實際應(yīng)用中可能會遇到不同的問題 首先 不同企業(yè)實際情況差別很大 同樣的評價指標體系不一定適用于所有的企業(yè) 所以企業(yè)在實際應(yīng)用中可以采取一定的方法刪減掉對本企業(yè)不起作用的指標 這里介紹一種用熵權(quán)來判斷是否刪減某項指標的方法 評價指標的熵定義 評價指標的熵被定義為 在有m個評價指標 n個被評價對象的評估問題中 以下簡稱 m n 評價問題 第i個評價指標的熵定義為 熵權(quán)的定義 熵權(quán)的性質(zhì) 各被評價對象在指標j上的值