1 研究背景和意义
当今知识经济时代，装备维修管理面临着变革管理模式以适应新经济环境的问题。随着科学技术的不断发展，信息技术大量运用于装备制造业，以高新技术为主要特征的现代装备，正朝着集成化、大型化、高速化、自动化和技术精密化等方向发展，其结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越高。但装备的计划、设计、使用、维护、修理等所需的装备管理体制与技术水平却不相适应，依旧停留在传统的维修管理阶段。
长期以来，尽管学术界对知识管理的讨论沸沸扬扬、如火如茶，但大部分都将重点放至企业管理范畴，而对装备采办及维修保障活动却鲜有关注；反之，我国大型装备维修保障服务信息化管理在设计和制造阶段研究成果颇丰，维修和维护阶段的信息化研究并未得到充分的重视，而鲜有人从知识管理的角度来对之进行研究和探索。高技术大型装备陆续研制成果，有关装备的使用、管理、维修、退役、报废等方面的知识日益增多，而对装备维修保障服务的要求也不断提高。随着装备保障服务要求的增加，一方面，装备维修难度日趋增大；另一方面装备维修知识大量涌现，客观上也要求必须大力加强装备知识管理。大型装备MRO(Maintenance，Repair and Operatlons)即装备的维修、维护、运营管理不同于一般的装备MRO管理。一般的武器装备结构简单，管理活动相对比较单一，而现代高技术大型装备的技术、结构十分复杂，使用和维修这些高技术装备，需要掌握多方面的知识和经验。如果对这些装备知识不加强管理，实现知识共享，则装备维修（维护）人员就很难在一定时间内熟悉并掌握相关知识，从而影响高技术大型装备效能的发挥。
如何通过科学保障，提高有限资源的使用效益；如何从知识管理角度对大型装备MRO进行创新管理，已经成为世界各国普遍关注的、又较难解决的重大课题。加强大型装备MRO的知识研究，对大型装备运行进行科学有效的管理，建立装备运营知识共享系统，以获得质量、成本、速度及可维修性、可靠性等竞争优势，提升装备保障能力，是知识经济时代的必然选择。
2 大型装备维修保障服务研究现状
装备维修保障服务管理是为了实现装备维修的目的，应用各种现代管理科学的理论与实际方法对装备维修工作进行的指导、组织、指挥和控制等一系列的活动。
20世纪70年代，维修工程、维修性工程等理论的发展与成熟使得美国从根本上改革传统的大型装备维修保障服务。同时启动的CALS（计算机辅助后勤保障）项目，试图解决武器装备发展和技术复杂程度增加带来的装备技术文件多、数据获取难和维护费用过高等问题，加快装备及其备件的采办、维修速度，降低国防开支，提高武器装备的可靠性和战斗力。我国装备维修保障信息化建设起步较晚，20世纪80年代开始对维修理论、维修管理、维修技术进行全面改革，并迅速地开始工作。尽管我国装备维修保障在管理模式上发生了巨大的变革，但部分机构对装备维修工作仍以手工管理为主，辅以简单的数据库相结合模式，存在装备维修信息收集时间长、统计汇总速度慢、分析方法滞后、资料保管手段落后，查询跟不上等诸多问题，迫切需要一个完整独立的管理系统进行全方位多维度的管理。
装备MRO管理是通过协调维修过程中的关系以及人力、物力、财力的分配，充分利用信息、时间、空间，对维修过程各个环节进行预测、调节和检验，增强了装备维修系统的功能，为保证最佳的维修效果和取得最优的管理效益打下基础。它不仅需要像美国CALS项目那样涉及装备备件的采办以及装备全寿命信息的支持，且还需要装备全系统全寿命周期过程的知识管理。
3 研究方法和内容
3.1 研究方法
本文注重理论方法和实践应用相结合，采用的主要研究方法包括文献调查法、比较研究法和原型系统法等。其中，文献调查法主要用于通过对大型装备维修保障领域相关专业资料的阅读和理解，抽取重要概念术语用于大型装备MRO领域知识分类和大型装备维修领域本体的构建和填充。比较研究法主要用于分析和比较现有装备维修系统的相关形式模型、分析不同建模技术的思想和原理、分析领域知识本体的不同构建方法等。原型系统法，即通过开发文献资源加工、知识获取、知识仓库构建模块以及基于Web Services的大型装备MRO知识管理系统等来验证相关技术方法的集成和可用性。
3.2 研究内容
本文将知识管理应用到大型装备MRO管理中，处理大型装备MRO服务过程中所获取的知识数据，建立相应的装备MRO知识仓库和知识地图，对各种装备维修、维护、运营信息合理分类、准确定位，挖掘已存储的知识，以全系统、全寿命周期的多维度视角加以利用并进行知识交流，从而研究大型装备MRO知识管理系统体系结构。主要研究内容如下：
(1)运用集成信息系统结构的思想，从组织人员、知识内容、业务流程与信息技术4个层面构建装备MRO知识管理系统的体系结构。
(2)从装备维修、维护、运营3个服务层次进行知识分类，建立大型装备MRO知识仓库和知识地图，改进搜索策略，提高搜索速度。
(3)探索知识发现在装备MRO知识管理中的应用，使用回归预测算法着重研究装备MRO知识管理系统的知识挖掘和预测建模。
(4)实现装备MRO的知识共享，增加了知识可利用性，提高装备维修效率，缩短装备维修活动的反应时间和维修周期。
4 大型装备MRO知识管理系统研究
4.1 大型装备MRO知识管理系统体系结构
装备MRO知识管理是以大型装备为主要对象的知识管理系统，我们从装备维修、维护、运营3个服务层次，为不同的组织单位建立互相兼容的装备MRO知识管理系统。在建立系统时，构建一个共享数据仓库和各单位单独的业务数据库，各单位之间通过Web Services技术来实现装备MRO知识共享。初拟基于Web Services装备MRO知识管理系统体系结构如图1所示。
图1 大型装备MRO知识管理系统体系结构
4.2 大型装备MRO知识管理系统的知识获取
知识获取是构建知识仓库的首要任务，获取完整正确的装备MRO知识是实现装备MRO知识存储和共享的前提。
知识分为显性知识和隐性知识，因此我们从两方面进行装备MRO知识获取。一方面，针对显性知识即对现有的装备设计数据、试验数据以及现场使用保障数据等，通过人工获取方式，对其进行抽取归纳、整理、分类等，从而得到其中的显性知识，或将隐性知识显性化，最终通过数据库管理软件SQL Server进行数据录入存储。另一方面是对隐性知识的挖掘和捕获，如研究部门或雇佣专家在内部创造和开发过程中获得的经验、创新及装备使用过程中用户的反馈信息进行归类、分析和提炼，由知识工程师负责采集、分析、验证并获取有效知识，建立合适的知识模型。
由于隐性知识难以表述的经验且需要通过沟通交流才能获取其有效知识，我们利用提出的基于企业业务循环的知识获取方法与领域专家交谈相结合的人工知识获取进行隐性知识获取。
首先，通过分析装备MRO过程中的关键业务流，确定业务流中涉及的主要知识点，其次针对性访问相关专家人员，描绘装备MRO知识需求的知识历程图，从而获得装备MRO的专家技能、经验等重要知识内容。但是这样获得的知识大多是繁杂的知识信息，不够确切、精炼，因此为使获取的知识更准确、通用，知识工程师在得到知识历程图后再与相关领域专家交谈，定义问题领域的主要概念及其概念间关系，确定出问题领域的关键词，然后再针对问题的交谈记录按关键词过滤，去除问题的无关知识，过滤过程引用空间矢量模型：
设Qi=（ai1，ai2，…，aim）表示交谈访问记录中的第i个问题，Ai=(bi1，bi2，…，bim)，表示对第i个问题的回答(i=1，2，…，n)，aij（bij）表示第i个问题（回答）是否含有关键词集K（K1，K2，…，Km）中第j个关键词汇，若有，则aij(bij)=1；否则aij(bij)=0。通过求：
利用上述公式(1)来判断其是否大于给定的过滤阈值，来判断一个问答对QA，是否含有足够与问题领域相关的关键词。若大于给定的过滤阈值，则说明有足够的关键词，可以根据领域关键词保存入库；若小于等于给定的过滤阈值，则说明没有足够的关键词，此问答对可以过滤去除。
4.3 大型装备MRO知识管理系统的知识存储
知识存储是知识管理过程中的关键环节。对已有的装备MRO数据和海量化的网络资源进行精简、提取，按照一定的结构序化，集中存放装备MRO领域的显性知识和知识专家或工作人员挖掘、提取并显性化的隐性知识，从而构建支持知识创建和共享的大型装备MRO知识仓库，提供方便的装备知识门户，让装备决策、管理及使用人员在最需要的时候能够获得自己最需要的知识。
本文采用基于本体的知识仓库。知识工程师利用大型装备MRO知识本体结构定义创建一个本体类概念，并列出其关键字和摘要；知识仓库通过本体的协助，可以判断出所存储知识的范围（如装备维修类、装备维护类或装备运营类），以此对其进行分类。同时一个本体给出该类中各个数据实体和知识本体元素的关系，通过关键字，便可查询本体中的相应数据实体，由此可以找出与该数据实体相关的信息。计算机再根据这些信息可以在知识仓库中检索出用户所要搜索的信息。
由于知识库中加入了知识元素的背景知识，而不仅仅记录有关内容，所以知识库还需考虑在一般的文档管理系统之上加入基于知识元素的复杂查询和用户个性管理功能。本文采用层级搜索，用户根据需要进行维护、维修或者运营的知识搜索，通过树状结构，结合关键字，快速给出相关解决方案或数据。
4.4 大型装备MRO知识管理系统的知识利用
本文将根据现有知识仓库中的装备保障数据以及装备维修记录，引入装备役龄递减因子，利用多目标规划法建立了装备服务维修周期的预测模型，在预防性维修成本最小，满足装备可用度约束的情况下合理预测装备预防性维修服务周期，从而根据预测所得维修周期制定问题诊断方案、装备维修方案以及装备组装运营方案。
设定—个维修周期T，计算在T时间内装备系统的平均故障间隔时间（MTBF）和平均修复时间（MTTR），分别表达为公式(2)和(3)：
式中Tf—平均故障维修时间；Tp—平均预防维修时间。
所以装备可用度A(t)可表示为：
在单位时间内装备维修的总费用为：
式中Cf—事后故障维修费用；CP—预防性维修费用。
采用多目标规划的理想点法建立如下模型：已知T1*、T2*分别为两个目标函数的最优解，即对于任一维修周期t，都有A(t)≤A（T1*）和C(t)≥C（T2*）。假设d1+、d1-分别表示与A（T1*）的正、负偏离变量；d2+、d2-分别表示与C(T2*)的正、负偏离变量，建立最优目标模型，使得A(T)与A(T1*)的偏离、C(T)与C(T2*)的偏离都最小：
利用单纯形法即可解出T以及d1、d2，所得解T有两种情况：
(1)T为绝对最优解。即T=T1=T2，这表明在现实可行的的情况下，T是最接近理想情况的维修周期，即最接近于以最小的费用保证最大的可用度。
(2)T为有效解。这表明在现实可行的情况下，不存在同时满足最小维修费用和最大可用度原则的维修周期T，但是至少满足其中的一个条件。这时决策者可根据实际情况的不同而采取相应的最优解。
4.5 大型装备MRO知识管理系统的知识交流
知识存储与利用都是服务于用户，使得用户之间能够更好的进行知识交流，从而碰撞出新的知识火花，进行新一轮的知识转化。与知识存储和知识利用等知识管理手段不同，知识交流主要是通过互联网的通信机制和群件直接协助用户以及知识工作者之间的同步或异步交流和合作。
大型装备MRO知识管理系统为了使用户与专家之间能够进行多方面的互动，装备MRO知识进一步实现交流共享，本系统拟从同步沟通与异步沟通两方面设计构建点对点视频系统、主题聊天室以及BBS论坛和E-mail等系统模块。
5 结语
大型装备MRO知识管理系统是一个较复杂的系统，涉及范围广，开发难度大。本文力图从简便人手，从知识管理的角度研究大型装备MRO服务所涉及的主要装备知识，将知识获取、知识存储、知识利用、知识交流作为本文分析内容，最终要求实现装备MRO知识共享。但此次研究对装备维修决策支持系统的研究工作是初步的，主要对维修方式的选择、定期维修模式下预防性维修周期的制定做了一些探索性的工作，对状态检修维修、事后维修模式下的装备维修并没有涉及，今后还需进一步研究探索。
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本文标题：大型装备MRO知识管理系统研究
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