1 MRO简介
MRO(Maintenance，Repair and Overhaul/Operation)是产品在使用和维护阶段所进行的各种维护、维修和大修等工业产品服务活动的总称，是产品全生命周期的重要组成部分。其中，Maintenance为例行维护保养，目的是使产品处于正常工作状态；Repair为故障恢复，目的是在产品发生故障后使其恢复正常状态；Overhaul为产品大修，是为保持产品性能和延长产品寿命所作的翻新与革新，是一个再制造的过程；Operation为产品运行管理，目的是监控产品运行情况，以评估产品健康状况和预防产品故障。
产品全生命周期可以分成初期、中期和末期三个阶段。初期以设计和制造为主，中期以使用和维修为主，末期则以回收和再利用为主。对非消耗性产品的全生命周期，特别是复杂产品的全生命周期而言，中期阶段的时间跨度要远大于初期和末期。产品中期阶段的各种运行和维修服务数据不但能为初期阶段的产品改进和创新提供反馈信息，而且能为末期阶段的产品拆解和回收提供数据支持。只有把产品生命中期阶段的使用和维修服务的信息化做好，才能真正做到有效的产品全生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)。
欧盟在20世纪90年代中期提出了一个大的理念，即产品服务系统(Physical product，Product life cycle，Services，PPS)。在2002—2004年欧盟研发出可持续的产品服务设计网络(SusProNet)，该网络属于欧盟第五框架，是欧盟一系列PPS研究项目中的一个小项目，其使命如下。
1)共享、分析和应用产品服务系统工程实践中产生的服务数据。
2)确定产品服务系统在欧洲发展的优先方向。
3)创建一个持久的网络系统，使所有工业界、学术界，以及其他领域的PPS专家能互联互通。
4)为欧盟的产品集成、可持续发展和有竞争力的增长等各项相关政策的制定提供大力支持。
2004-2008年，欧盟开发了基于敏捷嵌入式系统的PLM和信息追踪系统(PROMISE)，属于欧盟第六框架。该项目明确提出要把PLM的初期、中期和末期三个阶段完整地、全面地整合在一起。整合的核心技术之一就是知识管理；之二就是无所不在的感知。
2009年中国国家科技部提出了一个“制造即服务”的口号。国家863计划先进制造技术领域在“十一五”末期启动了“大型装备MRO支持系统”的重点项目，项目的研究目标是：针对大型装备的MRO业务需求，综合运用现代设备维护、信息和企业管理等先进技术成果，突破制约我国MRO软件开发及应用的技术瓶颈，研制面向产品全生命周期、覆盖完整MRO业务的大型装备维护、维修和大修支持系统，在轨道交通、发电设备、航空运输和军用飞机等重点行业进行工程应用，推动我国制造服务业的跨越式发展。
2 MRO知识本体的分析与建模
根据MRO知识本体的特点和对现有构建本体方法的分析，提出了一种适合MRO知识本体的开发方法，该方法分为以下几个阶段。
2.1 确定本体应用的领域、目的和范围
确定本体范围的一个有效方法就是列举能力问题，这些问题可以反映对本体的需求，进而确定对本体要求的层次，同时也可以作为本体建成后评价其有效性的标准。例如，本体是否包含能够回答这些问题的足够信息，这些问题的答案对于一个特殊区域是否需要一个特殊的细节和表示水平等。但这些能力问题只是构成该领域问题的一些骨架，并不需要穷尽其所有问题。本文研究的应用于MRO知识本体的部分能力问题如下。
1)一个组织是否有一些过剩的任务需要完成？
2)该任务属于MRO领域的哪个层次？
3)该任务需要用到什么技能？
4)谁有能力、有时间完成该项任务？
5)如何联系满足工作条件的人？
6)能完成该任务的人属于哪个组织，该组织的主要产品是什么？
2.2 分析建立MRO知识本体之间的基本特性和关系
1)基本特性包括：对称性(symmetric)、传递性(transitive)和逆转性(inverse)。
2)基本关系包括：表达概念之间的继承关系(Is-a)、表达概念之间部分与整体的关系(Part-of)、表达概念的实例与概念之间的关系(Instance-of)、表达概念之间具有相似关系(Similar-of)和属性关系(Prop-of)。
公理1：Is-a关系具有传递性。
公理2：Is-a关系不具有对称性。
公理3：Part-of关系具有传递性。
公理4：Part-of关系不具有对称性。
2.3 创建MRO知识本体的概念分类
创建MRO知识本体概念分类的主要目的是确定MRO知识本体的主要相关概念，对其进行汇总分类并建立一定的层次结构。
创建MRO知识本体概念分类的第一步就是建立MRO知识本体领域词典，它是MRO知识本体领域的专用术语词典，创建该词典的目的是为了对MRO知识本体领域的术语进行定义，确定其具有唯一的形式和语义。而术语定义所需知识的来源可以为专家、书籍、手册、表格和网络等。统一的领域词典可以解决术语理解歧义的问题，并能为领域知识的形式化奠定基础。
创建MRO知识本体概念分类的第二步就是将这些术语归纳为几个主要的超类，并确定其合适的类层次结构。本文将MRO知识本体领域总结为六个超类：人员、技能、项目、组织、过程和个人，其超类图如图1所示。
图1 MRO知识本体的超类图
1)组织(organization)。组织本体用来描述人力资源或任务所属的组织。它包括组织编号、组织名称、税号、行业编号、法人编号、组织单位类型、地点、所属层次、组织规模和其他描述等属性，组织本体概念类结构如图2所示。
图2 组织本体概念类结构
2)人员(employee)。人员本体用来描述人力资源的基本分类及其属性。人员可分为市场人员、维修人员、管理人员和其他人员。人员本体概念类结构如图3所示。
图3 人员本体概念类结构
3)技能(skill)。技能本体用来定义人力资源所能够拥有的各种不同技能的层次结构及其属性。技能可以以不同的方式获得，例如经过认证的培训、常规教育和以往的经验。技能本体概念类结构如图4所示。
图4 技能本体概念类结构
4)过程(process)。过程本体主要描述MRO知识管理系统中的各种管理过程，主要包括人力资源计划过程、培训开发过程、人力资源调度过程、绩效管理过程、薪酬管理过程、项目管理过程和项目开发过程等。过程本体概念类结构如图5所示。
图5 过程本体概念类结构
5)项目(project)。项目本体用来描述汽修行业各种不同项目的层次结构，包括维护类、总成维修类和连接部分维修类。每一大类又可以进一步划分为小类，如维护类又可分为常规维护、一级保养和二级保养。项目本体概念类结构如图6所示。
图6 项目本体概念类结构
6)个人(personal information)。个人本体描述人力资源最基本的概念和属性，包括人力资源的名字、身份证号码、状态、历史、信用信息、隶属组织、语言、籍贯属性、家庭住址、国籍、兴趣爱好、出生日期和婚姻状态等。个人本体概念类结构如图7所示。
图7 个人本体概念类结构
2.4 创建MRO知识本体的基本公理
在建立领域词汇概念分类、概念的基本关系和特性之后，就可以对MRO知识本体的公理进行定义。
MRO知识本体的公理除了本文第2.2节介绍的基本关系中的一些公理外，还包括顶层类之间的公理和各个类在子领域的公理。
1)集合公理。项目状态（σPJ）是过程状态（σPR）和人员状态（σEM）的集合，即：
式中：m为过程状态个数；n为人员状态个数。
2)子领域公理。在创建了顶层类公理之后就可以定义各个子领域的公理。
例如，技能本体的公理为：如果一个人员p参加过一个项目P，而这个项目又用到过技能S，则该人员拥有技能S，即：
式中：Project为项目域；Skill为技能域；Employee为人员或员工；required for (S，P)为一个项目P的实施需要某项技能S；works for(p，P)为一个员工p参与了某个项目P；has (S，p)为该员工p具有某项技能S。
汽车MRO知识本体构建与应用研究（下）
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本文标题：汽车MRO知识本体构建与应用研究（上）
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