[发明专利]一种基于本体的大型装备MRO知识构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型装备MRO知识构建领域，具体为一种基于本体的大型装备MRO知识构建方法。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，特别是计算机技术和网络技术的发展，已使信息处理容量、速度和质量大为提高，能够处理海量数据，进行快速信息处理，软件功能和硬件实现均取得长足进步，使人工智能获得更为广泛的应用。而知识表示是人工智能研究最活跃的领域之一，它是研究用什么形式将有关问题的知识存入计算机，以便进行处理。

MRO是产品在使用和维护阶段所进行的各种维修、维护、大修和操作等制造服务活动的总称，是产品全生命周期的重要组成部分。将人工智能技术运用到大型装备MRO中，对该领域的知识数据进行统一构建具有重大意义。

对于不同类型的知识范畴，选用不同的知识表示方法对知识处理的影响很大。传统的知识表达方法主要有逻辑表示法、语义网络表示法、框架表示法、规则表示法，但是它们都存在着一定的局限性：

逻辑表示法，由原子公式、连接词和量词组成，它简单，精确，灵活，模块化，适用于表达描述性知识；但是不易组织推理，推理方法在事实较多时易产生组合爆炸，且不易实现非单调和不精确的推理。

框架表示法，通常用于描述具有固定形式的对象，一个框架由一组槽组成，每个槽表示

对象的一个属性；一个槽可以由若干个侧面组成，每个侧面可以有多个值。它为实体、属性、关系和默认值等提供显示的表示，特别是默认值；容易附加过程信息；提供了继承特性，与语义网络相似，可以实现高效的推理。但是它不善于表示过程性知识，即应用求解知识进行推理的知识。

规则表示法，由综合数据库，产生式规则，控制系统三个基本要素组成。它表达了问题的求解过程，具有固有的模块特性，易于实现解释功能；但是它难以表达具有结构性的知识，求解过程需要反复进行，效率低，求解复杂时问题容易引起组合爆炸。

语义网络表示法，是知识的一种结构化图解表示。它能把实体的结构、属性与实体间的因果关系简明地表达出来，易于访问和学习；表现问题更加直观和易于理解，在专家系统中到广泛的应用。但是由于自身的灵活性和非严格性，增加了知识处理的复杂性，且不能保证不存在二义性。

上述的历史知识表达方法都存在不同程度的不足。近年来，国内外对本体作了大量研究并将其运用于知识工程领域，基于本体建模和表达。

本体原本是哲学中的一个概念，研究客观事物存在的本质。近十年来，随着人工智能的发展，知识本体被赋予了新的定义。Gruber于1993年指出：“本体是概念化的一个显式的规范说明或表示。”Guarino和Giaretta于1995定义：“本体是概念化某些方面的一个显式规范说明或表示。”Borst于1997年定义：“本体可定义为被共享的概念化的一个形式规范说明。”本体表达了概念的结构，概念之间的关系等领域中实体的固有特征，即“共享概念化”。与语义网络表示法最为接近，都是结构化表示法；它综合了传统知识表示的优点，并且具有丰富的知识表示语言，能够很好地实现知识的共享和重用。

Gruber提出了指导本体构造的4个准则：概念化，客观世界现象的抽象模型，其表示的含义独立于具体的环境状态；明确，概念及它们之间联系都被精确定义；形式化，精确的数学描述，计算机可读；共享，本体中反映的知识是其使使用者共同认可的，是相关领域中公认的概念集，它所针对的是团体而不是个体。

Perez等人用分类法组织了Ontology，归纳出本体建模的5个基本元语：类或概念，它的含义很广泛，指任何事务，如工作描述、功能、行为、策略和推理过程等，从语义上讲，它表示的是对象的集合，其定义一般采用框架结构，包括概念的名称，与其它概念之间的集合，以及用自然语言对概念的描述；关系，表示领域中概念之间的交互作用，形式上定义为n维笛卡儿积的子集：R：C1×C2...×Cn，基本的关系有4种：part-of，kind-of，instance-of，attribute-of；函数，表述特殊的关系，该关系的前n-1项个元素可以唯一决定第n个元素，形式化的定义为：C1C2...×Cn-1→Cn；公理，表示永真断言，如概念乙属于概念甲的范围；实例，表示元素，从语义上讲实例表示的就是对象。