1 研究背景和意義
當今知識經(jīng)濟時代,裝備維修管理面臨著變革管理模式以適應(yīng)新經(jīng)濟環(huán)境的問題。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,信息技術(shù)大量運用于裝備制造業(yè),以高新技術(shù)為主要特征的現(xiàn)代裝備,正朝著集成化、大型化、高速化、自動化和技術(shù)精密化等方向發(fā)展,其結(jié)構(gòu)越來越復雜,功能越來越完善,自動化程度也越來越高。但裝備的計劃、設(shè)計、使用、維護、修理等所需的裝備管理體制與技術(shù)水平卻不相適應(yīng),依舊停留在傳統(tǒng)的維修管理階段。
長期以來,盡管學術(shù)界對知識管理的討論沸沸揚揚、如火如茶,但大部分都將重點放至企業(yè)管理范疇,而對裝備采辦及維修保障活動卻鮮有關(guān)注;反之,我國大型裝備維修保障服務(wù)信息化管理在設(shè)計和制造階段研究成果頗豐,維修和維護階段的信息化研究并未得到充分的重視,而鮮有人從知識管理的角度來對之進行研究和探索。高技術(shù)大型裝備陸續(xù)研制成果,有關(guān)裝備的使用、管理、維修、退役、報廢等方面的知識日益增多,而對裝備維修保障服務(wù)的要求也不斷提高。隨著裝備保障服務(wù)要求的增加,一方面,裝備維修難度日趨增大;另一方面裝備維修知識大量涌現(xiàn),客觀上也要求必須大力加強裝備知識管理。大型裝備MRO(Maintenance,Repair and Operatlons)即裝備的維修、維護、運營管理不同于一般的裝備MRO管理。一般的武器裝備結(jié)構(gòu)簡單,管理活動相對比較單一,而現(xiàn)代高技術(shù)大型裝備的技術(shù)、結(jié)構(gòu)十分復雜,使用和維修這些高技術(shù)裝備,需要掌握多方面的知識和經(jīng)驗。如果對這些裝備知識不加強管理,實現(xiàn)知識共享,則裝備維修(維護)人員就很難在一定時間內(nèi)熟悉并掌握相關(guān)知識,從而影響高技術(shù)大型裝備效能的發(fā)揮。
如何通過科學保障,提高有限資源的使用效益;如何從知識管理角度對大型裝備MRO進行創(chuàng)新管理,已經(jīng)成為世界各國普遍關(guān)注的、又較難解決的重大課題。加強大型裝備MRO的知識研究,對大型裝備運行進行科學有效的管理,建立裝備運營知識共享系統(tǒng),以獲得質(zhì)量、成本、速度及可維修性、可靠性等競爭優(yōu)勢,提升裝備保障能力,是知識經(jīng)濟時代的必然選擇。
2 大型裝備維修保障服務(wù)研究現(xiàn)狀
裝備維修保障服務(wù)管理是為了實現(xiàn)裝備維修的目的,應(yīng)用各種現(xiàn)代管理科學的理論與實際方法對裝備維修工作進行的指導、組織、指揮和控制等一系列的活動。
20世紀70年代,維修工程、維修性工程等理論的發(fā)展與成熟使得美國從根本上改革傳統(tǒng)的大型裝備維修保障服務(wù)。同時啟動的CALS(計算機輔助后勤保障)項目,試圖解決武器裝備發(fā)展和技術(shù)復雜程度增加帶來的裝備技術(shù)文件多、數(shù)據(jù)獲取難和維護費用過高等問題,加快裝備及其備件的采辦、維修速度,降低國防開支,提高武器裝備的可靠性和戰(zhàn)斗力。我國裝備維修保障信息化建設(shè)起步較晚,20世紀80年代開始對維修理論、維修管理、維修技術(shù)進行全面改革,并迅速地開始工作。盡管我國裝備維修保障在管理模式上發(fā)生了巨大的變革,但部分機構(gòu)對裝備維修工作仍以手工管理為主,輔以簡單的數(shù)據(jù)庫相結(jié)合模式,存在裝備維修信息收集時間長、統(tǒng)計匯總速度慢、分析方法滯后、資料保管手段落后,查詢跟不上等諸多問題,迫切需要一個完整獨立的管理系統(tǒng)進行全方位多維度的管理。
裝備MRO管理是通過協(xié)調(diào)維修過程中的關(guān)系以及人力、物力、財力的分配,充分利用信息、時間、空間,對維修過程各個環(huán)節(jié)進行預測、調(diào)節(jié)和檢驗,增強了裝備維修系統(tǒng)的功能,為保證最佳的維修效果和取得最優(yōu)的管理效益打下基礎(chǔ)。它不僅需要像美國CALS項目那樣涉及裝備備件的采辦以及裝備全壽命信息的支持,且還需要裝備全系統(tǒng)全壽命周期過程的知識管理。
3 研究方法和內(nèi)容
3.1 研究方法
本文注重理論方法和實踐應(yīng)用相結(jié)合,采用的主要研究方法包括文獻調(diào)查法、比較研究法和原型系統(tǒng)法等。其中,文獻調(diào)查法主要用于通過對大型裝備維修保障領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)資料的閱讀和理解,抽取重要概念術(shù)語用于大型裝備MRO領(lǐng)域知識分類和大型裝備維修領(lǐng)域本體的構(gòu)建和填充。比較研究法主要用于分析和比較現(xiàn)有裝備維修系統(tǒng)的相關(guān)形式模型、分析不同建模技術(shù)的思想和原理、分析領(lǐng)域知識本體的不同構(gòu)建方法等。原型系統(tǒng)法,即通過開發(fā)文獻資源加工、知識獲取、知識倉庫構(gòu)建模塊以及基于Web Services的大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)等來驗證相關(guān)技術(shù)方法的集成和可用性。
3.2 研究內(nèi)容
本文將知識管理應(yīng)用到大型裝備MRO管理中,處理大型裝備MRO服務(wù)過程中所獲取的知識數(shù)據(jù),建立相應(yīng)的裝備MRO知識倉庫和知識地圖,對各種裝備維修、維護、運營信息合理分類、準確定位,挖掘已存儲的知識,以全系統(tǒng)、全壽命周期的多維度視角加以利用并進行知識交流,從而研究大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。主要研究內(nèi)容如下:
(1)運用集成信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的思想,從組織人員、知識內(nèi)容、業(yè)務(wù)流程與信息技術(shù)4個層面構(gòu)建裝備MRO知識管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。
(2)從裝備維修、維護、運營3個服務(wù)層次進行知識分類,建立大型裝備MRO知識倉庫和知識地圖,改進搜索策略,提高搜索速度。
(3)探索知識發(fā)現(xiàn)在裝備MRO知識管理中的應(yīng)用,使用回歸預測算法著重研究裝備MRO知識管理系統(tǒng)的知識挖掘和預測建模。
(4)實現(xiàn)裝備MRO的知識共享,增加了知識可利用性,提高裝備維修效率,縮短裝備維修活動的反應(yīng)時間和維修周期。
4 大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)研究
4.1 大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
裝備MRO知識管理是以大型裝備為主要對象的知識管理系統(tǒng),我們從裝備維修、維護、運營3個服務(wù)層次,為不同的組織單位建立互相兼容的裝備MRO知識管理系統(tǒng)。在建立系統(tǒng)時,構(gòu)建一個共享數(shù)據(jù)倉庫和各單位單獨的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫,各單位之間通過Web Services技術(shù)來實現(xiàn)裝備MRO知識共享。初擬基于Web Services裝備MRO知識管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
4.2 大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)的知識獲取
知識獲取是構(gòu)建知識倉庫的首要任務(wù),獲取完整正確的裝備MRO知識是實現(xiàn)裝備MRO知識存儲和共享的前提。
知識分為顯性知識和隱性知識,因此我們從兩方面進行裝備MRO知識獲取。一方面,針對顯性知識即對現(xiàn)有的裝備設(shè)計數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場使用保障數(shù)據(jù)等,通過人工獲取方式,對其進行抽取歸納、整理、分類等,從而得到其中的顯性知識,或?qū)㈦[性知識顯性化,最終通過數(shù)據(jù)庫管理軟件SQL Server進行數(shù)據(jù)錄入存儲。另一方面是對隱性知識的挖掘和捕獲,如研究部門或雇傭?qū)<以趦?nèi)部創(chuàng)造和開發(fā)過程中獲得的經(jīng)驗、創(chuàng)新及裝備使用過程中用戶的反饋信息進行歸類、分析和提煉,由知識工程師負責采集、分析、驗證并獲取有效知識,建立合適的知識模型。
由于隱性知識難以表述的經(jīng)驗且需要通過溝通交流才能獲取其有效知識,我們利用提出的基于企業(yè)業(yè)務(wù)循環(huán)的知識獲取方法與領(lǐng)域?qū)<医徽勏嘟Y(jié)合的人工知識獲取進行隱性知識獲取。
首先,通過分析裝備MRO過程中的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流,確定業(yè)務(wù)流中涉及的主要知識點,其次針對性訪問相關(guān)專家人員,描繪裝備MRO知識需求的知識歷程圖,從而獲得裝備MRO的專家技能、經(jīng)驗等重要知識內(nèi)容。但是這樣獲得的知識大多是繁雜的知識信息,不夠確切、精煉,因此為使獲取的知識更準確、通用,知識工程師在得到知識歷程圖后再與相關(guān)領(lǐng)域?qū)<医徽,定義問題領(lǐng)域的主要概念及其概念間關(guān)系,確定出問題領(lǐng)域的關(guān)鍵詞,然后再針對問題的交談記錄按關(guān)鍵詞過濾,去除問題的無關(guān)知識,過濾過程引用空間矢量模型:
設(shè)Qi=(ai1,ai2,…,aim)表示交談訪問記錄中的第i個問題,Ai=(bi1,bi2,…,bim),表示對第i個問題的回答(i=1,2,…,n),aij(bij)表示第i個問題(回答)是否含有關(guān)鍵詞集K(K1,K2,…,Km)中第j個關(guān)鍵詞匯,若有,則aij(bij)=1;否則aij(bij)=0。通過求:
利用上述公式(1)來判斷其是否大于給定的過濾閾值,來判斷一個問答對QA,是否含有足夠與問題領(lǐng)域相關(guān)的關(guān)鍵詞。若大于給定的過濾閾值,則說明有足夠的關(guān)鍵詞,可以根據(jù)領(lǐng)域關(guān)鍵詞保存入庫;若小于等于給定的過濾閾值,則說明沒有足夠的關(guān)鍵詞,此問答對可以過濾去除。
4.3 大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)的知識存儲
知識存儲是知識管理過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對已有的裝備MRO數(shù)據(jù)和海量化的網(wǎng)絡(luò)資源進行精簡、提取,按照一定的結(jié)構(gòu)序化,集中存放裝備MRO領(lǐng)域的顯性知識和知識專家或工作人員挖掘、提取并顯性化的隱性知識,從而構(gòu)建支持知識創(chuàng)建和共享的大型裝備MRO知識倉庫,提供方便的裝備知識門戶,讓裝備決策、管理及使用人員在最需要的時候能夠獲得自己最需要的知識。
本文采用基于本體的知識倉庫。知識工程師利用大型裝備MRO知識本體結(jié)構(gòu)定義創(chuàng)建一個本體類概念,并列出其關(guān)鍵字和摘要;知識倉庫通過本體的協(xié)助,可以判斷出所存儲知識的范圍(如裝備維修類、裝備維護類或裝備運營類),以此對其進行分類。同時一個本體給出該類中各個數(shù)據(jù)實體和知識本體元素的關(guān)系,通過關(guān)鍵字,便可查詢本體中的相應(yīng)數(shù)據(jù)實體,由此可以找出與該數(shù)據(jù)實體相關(guān)的信息。計算機再根據(jù)這些信息可以在知識倉庫中檢索出用戶所要搜索的信息。
由于知識庫中加入了知識元素的背景知識,而不僅僅記錄有關(guān)內(nèi)容,所以知識庫還需考慮在一般的文檔管理系統(tǒng)之上加入基于知識元素的復雜查詢和用戶個性管理功能。本文采用層級搜索,用戶根據(jù)需要進行維護、維修或者運營的知識搜索,通過樹狀結(jié)構(gòu),結(jié)合關(guān)鍵字,快速給出相關(guān)解決方案或數(shù)據(jù)。
4.4 大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)的知識利用
本文將根據(jù)現(xiàn)有知識倉庫中的裝備保障數(shù)據(jù)以及裝備維修記錄,引入裝備役齡遞減因子,利用多目標規(guī)劃法建立了裝備服務(wù)維修周期的預測模型,在預防性維修成本最小,滿足裝備可用度約束的情況下合理預測裝備預防性維修服務(wù)周期,從而根據(jù)預測所得維修周期制定問題診斷方案、裝備維修方案以及裝備組裝運營方案。
設(shè)定—個維修周期T,計算在T時間內(nèi)裝備系統(tǒng)的平均故障間隔時間(MTBF)和平均修復時間(MTTR),分別表達為公式(2)和(3):
式中Tf—平均故障維修時間;Tp—平均預防維修時間。
所以裝備可用度A(t)可表示為:
在單位時間內(nèi)裝備維修的總費用為:
式中Cf—事后故障維修費用;CP—預防性維修費用。
采用多目標規(guī)劃的理想點法建立如下模型:已知T1*、T2*分別為兩個目標函數(shù)的最優(yōu)解,即對于任一維修周期t,都有A(t)≤A(T1*)和C(t)≥C(T2*)。假設(shè)d1+、d1-分別表示與A(T1*)的正、負偏離變量;d2+、d2-分別表示與C(T2*)的正、負偏離變量,建立最優(yōu)目標模型,使得A(T)與A(T1*)的偏離、C(T)與C(T2*)的偏離都最。
利用單純形法即可解出T以及d1、d2,所得解T有兩種情況:
(1)T為絕對最優(yōu)解。即T=T1=T2,這表明在現(xiàn)實可行的的情況下,T是最接近理想情況的維修周期,即最接近于以最小的費用保證最大的可用度。
(2)T為有效解。這表明在現(xiàn)實可行的情況下,不存在同時滿足最小維修費用和最大可用度原則的維修周期T,但是至少滿足其中的一個條件。這時決策者可根據(jù)實際情況的不同而采取相應(yīng)的最優(yōu)解。
4.5 大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)的知識交流
知識存儲與利用都是服務(wù)于用戶,使得用戶之間能夠更好的進行知識交流,從而碰撞出新的知識火花,進行新一輪的知識轉(zhuǎn)化。與知識存儲和知識利用等知識管理手段不同,知識交流主要是通過互聯(lián)網(wǎng)的通信機制和群件直接協(xié)助用戶以及知識工作者之間的同步或異步交流和合作。
大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)為了使用戶與專家之間能夠進行多方面的互動,裝備MRO知識進一步實現(xiàn)交流共享,本系統(tǒng)擬從同步溝通與異步溝通兩方面設(shè)計構(gòu)建點對點視頻系統(tǒng)、主題聊天室以及BBS論壇和E-mail等系統(tǒng)模塊。
5 結(jié)語
大型裝備MRO知識管理系統(tǒng)是一個較復雜的系統(tǒng),涉及范圍廣,開發(fā)難度大。本文力圖從簡便人手,從知識管理的角度研究大型裝備MRO服務(wù)所涉及的主要裝備知識,將知識獲取、知識存儲、知識利用、知識交流作為本文分析內(nèi)容,最終要求實現(xiàn)裝備MRO知識共享。但此次研究對裝備維修決策支持系統(tǒng)的研究工作是初步的,主要對維修方式的選擇、定期維修模式下預防性維修周期的制定做了一些探索性的工作,對狀態(tài)檢修維修、事后維修模式下的裝備維修并沒有涉及,今后還需進一步研究探索。
核心關(guān)注:拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用,蘊涵了豐富的ERP管理思想,集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念,功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理,全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域,是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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