知识地图在舰船维修过程中的应用研究

李铭

摘 要：该文将知识地图引入舰船维修过程，旨在辅助装备技术保障人员在执行舰船临抢修任务时进行抢修决策和知识管理。该文在归纳知识地图共性特点的基础上，定义了维修知识地图概念模型，通过分析维修知识地图构成要素及绘制原则，对比传统的基于主题或部门的知识地图特点，提出一种基于舰船修理流程的维修知识地图技术解决方案，并将SVG技术和ASPX技术应用于维修知识地图模型交互层，实现了知识地图的可视化效果，有利于使用者更加直观、清楚的掌握舰船维修知识脉络。

关键词：舰船维修 知识地图 知识管理 应用研究

中图分类号：U627 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（c）-0016-02

机动修理分队在执行舰船维修保障任务，特别是执行临时修理和应急抢修任务过程中，需要大量装备技术信息为维修决策提供支持。由于保障舰船型号多、设备种类杂、任务时间紧、质量要求高，传统获取信息和知识的方式无法适应现代装备保障形势，因此对知识进行有效管理已经成为广大维修保障人员面临的重要研究课题。

随着信息技术的高速发展，以PDA、平板电脑、便携式笔记本等为载体的知识管理系统可以帮助维修人员随时查看设备图纸、技术参数等资料，为维修工作提供信息支持。基于搜索引擎的知识推送方式具有快捷、准确的优点，但要求使用者充分掌握设备结构特征，则缺乏直观性。因此，该文将知识地图引入舰艇装备维修保障过程，构建具有主动推送能力的维修知识地图模型，探索知识管理应用于装备维修保障的另一有效途径。

1 维修知识地图概念模型

根据Gartner Group的定义，知识地图是一组概念及其关联关系的表述，并能帮助用户快速找到需要的概念，提供通向相关知识源的链接。舰船装备维修知识地图利用现代化信息技术来展现维修知识资源的目录、知识与知识之间的联系、知识与维修人员之间的关系，其目的都是为了帮助维修人员准确、迅速地找到自己所需要的知识。维修知识地图具有以下共性[1-3]：（1）维修知识地图只是知识的一种导航工具，并不包含知识的本身，它只能指导维修人员找到所需知识的存放地点，并不能展现出知识的具体内容给维修者；（2）维修知识地图指向的知识源不仅仅是存储在文档、技术资料、数据库、工程图纸中的显性知识，也可以指向大脑中存储丰富隐性知识的领域专家或工程师；（3）维修知识地图不仅揭示知识存储位置，还展现知识与知识之间的关系，以及知识与维修人员之间的联系；（4）知识地图的最终目标是实现知识的传播与共享，通过为维修人员推送知识提供方便，提高维修效率和质量。

根据上述知识地图的性质，可定义舰船装备维修知识地图为：将舰船装备应急维修过程中的结构知识、材料知识、工艺知识以及其他有关维修过程的知识关联起来的知识导航系统。

知识地图用可视化的方式为维修人员提供知识导航，为了便于用户的浏览，知识地图可表示为交互层和逻辑层[4]，它们都是知识资源在可视化环境中的映射。交互层表示当前知识体系的整体蓝图，逻辑层表示单个知识点的相关信息，维修知识地图的概念模型如图1所示。

维修知识地图由四个基本要素[5]组成。

（1）知识节点。

表示从舰船装备维修过程中提炼出的知识对象。知识节点和知识对象的关系如同目录和内容的关系。知识节点还可以分解为多个子节点，进行更详细的描述。一组连接的知识节点代表一个领域的知识集合或一个知识流程，如轴系维修知识流程。

（2）知识关联。

节点之间的连线说明了知识节点之间的联系。初步描述某一领域或流程中各个知识点之间的相互关系，如齿轮箱维修知识节点与轴系维修知识节点之间的连线，表征二者之间的耦合关系。维修人员可以通过知识关联了解知识领域的结构或知识的传递演化情况。

（3）知识链接。

提供维修知识的详细信息或知识本身的位置。维修人员在初步了解维修知识的内容、类型和使用方法后，可以通过知识链接直接找到知识本身位置，或者与领域专家进行进一步交流。

（4）知识描述。

提供知识节点更详细的信息。通过交互层了解整个知识领域的结构和应用背景后，可以通过知识描述来了解单个知识节点的内容、结构、使用条件等信息。

2 维修知识地图构建原则

舰船装备维修过程涉及的知识无疑是十分庞大的，除了直接作用于维修活动的原理知识、结构知识和规范知识外，还有与维修活动关联的项目知识、流程知识以及领域专家的个人信息等，根据知识地图的一般特性及舰船装备维修知识管理的特点，在构建知识地图时，应遵循以下原则。

（1）知识供应的层次性。

参与舰船装备维修过程的人员成分复杂，并非所有人员都拥有全部浏览权限，应该对参与者进行角色定义，处于不同角色的人员进入不同的浏览界面获取相应层次的知识。在知识地图的构建过程中，要时刻将这条原则贯彻到每个单独的小知识地图中，严格按照知识权限设置方案，在管理好舰船装备维修知识的安全性的同时，保证组织内的知识得到最大程度的共享。

（2）符合维修人员的工作习惯。

为使维修人员能够在知识地图中一目了然的找到所需知识，在构建时应充分考虑维修人员的工作步骤、性质和特点。

（3）知识地图的动态性。

知识地图的结构与内容应该是动态的、不断更新的，这样才能保证维修人员不会因为知识的失效而受到错误的引导。

3 基于维修流程的知识地图构建

传统的知识地图主要是根据主题、类别或者部门来规划和构建的，这样虽然相对容易一些，但是如果直接应用于舰船装备维修过程，就难以充分揭示舰船的维修过程与知识的运用过程的联系，对于实际的维修工作帮助不大。因此，该文构建基于维修流程的知识地图，如图2所示，用可视化的方法来向维修人员展现舰船装备维修过程的知识分布情况，可以较为形象地揭示维修过程中知识在何时、何处、如何发挥作用的内在规律，同时描述人员、知识、维修流程之间联系的蓝图。endprint

构建知识地图时，首先应对舰船装备维修过程进行分解，各维修流程之间的关联度尽可能小，复杂流程可以进一步分解为若干子流程。最低层次的维修流程为知识地图的基本知识单元，该流程的每一步骤为一个知识节点，步骤之间的连线为知识关联。例如，柴油机维修流程可以分解为柴油机拆卸流程、主要机件检修流程、主要系统部件检修流程、柴油机装配流程等子流程（知识单元），知识单元包含该流程的维修任务信息等基本资料。如图2所示，135型柴油机总装流程包括安装气缸套、安装主轴承外圈及锁簧、安装曲轴总成等具体维修步骤（知识节点），知识节点指向该步骤涉及的相关知识，包括任务部署、人员分配、组装前准备、组装步骤等。

借助该知识地图，维修人员可以快速熟悉舰船装备维修方案，了解每个阶段应做的主要工作，在每个维修流程的知识节点还可获取该阶段可能用到的相关知识。通过这种主动式的知识推送方法可大幅缩减维修人员查阅资料的时间，提高维修效率。

4 知识地图可视化技术

根据上文论述，维修人员通过交互层实现对知识地图的可视化访问，根据实际需要获取相应知识节点的信息和知识，传统的图形文件显然无法实现这种良好的人机交互功能，因此，本文采用SVG（Scabl Vector Graphics，可升级矢量图像）绘制维修知识地图。SVG是一种使用XML来描述二维图形及其应用的语言，具有以下特点[6]：

（1）SVG的XML语法具有良好的文档结构，适于维修知识的表达与存储；（2）SVG可与Web技术进行集成，并可嵌入基于浏览器的应用系统中，提供丰富的视觉效果和嵌入式图形用户界面，这为知识地图实现可视化提供了重要保证；（3）SVG创建的图形可以在不同平台和设备间进行缩放，而不会有质量损失，适于维修知识管理的分布式工作环境；（4）SVG把图像与内容分开，因此易于实现维修知识的动态更新；（5）SVG在客户端和服务器之间只传输增量数据，因此可以减少服务器负载和带宽占用，利于知识管理系统的信息通道畅通。

将上述SVG图形嵌入基于.net平台的ASPX页面，构建轻量级维修知识地图，其可视化解决方案如图3所示。

5 结论

舰船装备维修过程涉及的各类技术知识以及任务部署、人员编组等维修方案极其繁杂，充分运用维修知识地图，与故障诊断系统互为补充，可以极大地提高机动修理分队的保障能力，对于高强度现代海战条件下的装备保障工作具有重要的现实意义。

参考文献

[1] Gordon J. Creating knowledge maps by exploiting dependent relationships[J].Knowledge-Based Systems，2000（13）：71-79.

[2] Suyeon K，Euiho S，Hyunseok H. Building the knowledge map：an industrial case study [J]. Journal of knowledge management，2003，7（2）：34-45.

[3] Woo J H，Mark J，Robert E，et al. Dynamic Knowledge Map：reusing experts tacit knowledge in the AEC industry [J]. Automation in Construction，2004（13）：203-207.

[4] 苏海，蒋祖华，梁军.网络环境下基于知识地图的产品设计知识链管理[J].上海交通大学学报，2007，41（7）：1061-1065.

[5] 苏海，蒋祖华，伍宏伟.面向产品开发的知识地图构建[J].上海交通大学学报，2005，39（12）：2035—2039.

[6] 黄凯伟.SVG开发实践[M].北京：电子工业出版社，2008：3-7.endprint