[发明专利]一种FMEA分析过程中的故障知识存储和推送方法

权利要求书

1.一种FMEA分析过程中的故障知识存储和推送方法，其特征在于：它包含以下四部分：

第一部分：构建基于本体理论的故障知识存储库

故障知识包括故产品信息即产品名称、产品型号、功能、材料、环境载荷、性能参数和故障信息即故障模式、故障原因、故障影响、故障检测方法、设计改进措施和使用补偿措施，构建过程包括如下几个步骤：

步骤1：建立故障产品存储模块，该模块为自行设计的数据库，包括产品族/产品平台、产品详细信息和功能描述三个数据库表；

通过产品族、产品平台树的形式，将实现相似功能的有同样内部接口的产品组织起来，然后在产品平台上添加不同的个性模块形成产品实例；所有的故障知识都属于某一个产品实例；

步骤2：构建故障信息存储模块，该模块为自行设计的数据库，包括故障模式、详细信息、故障机理三个数据库表；

步骤3：构建基于本体理论的故障知识存储模块；该模块为自行设计的数据库和自编制程序模块；

数据库包括关系层表和应用层表两个数据库表；关系层表中存储着已知的对象关系，应用层表中存储着步骤1和步骤2建立的产品功能和故障之间数据关系，构成了故障知识本体关系网络；

自编制程序模块包括一个查询类，对外提供一个本体关系查询函数，在开展FMEA工作时，只需定位到具体产品和功能，便能利用本体关系网络图直接调用FMEA中所需的相关信息，使得建立的故障知识本体库能很好的辅助FMEA工作的开展；

第二部分：智能分词

包括故障模式描述语句的分词、故障模式的主题以及故障模式的主题框架匹配,过程包括如下几个步骤：

步骤4：故障模式描述语句的分词模块；

采用改进后的基于词典的机械式分词法，对词语相关度进行计算来进行分词，包括自行设计的数据库和自编制程序模块；

数据库包括关键词数据库表；

自编制程序模块包括一个分词类，对外提供一个分词处理函数，对于输入的故障描述语句，根据改进后的基于词典的机械式分词算法进行分词，并将分词结果以字符串数组的形式返回；

具体的改进后的基于词典的机械式分词算法如下：

4.1从文本中顺序取一个汉字,若到文本末尾则结束；

4.2查停用字表,若为非用字,则文本指针移动一个字长,转步骤4.1；

4.3从词表中筛选出以该字为词首的关键词集,并按长度进行降序排列，从句子中截取以该字开始长度为j的字串,令其同词表中的词相匹配；

4.3若匹配不成功,则依次取该字开始长度为j的字串重复上述过程,直到仅仅有该字，将该字划分出来，然后转步骤4.1；

步骤5：故障模式主题匹配模块；

该模块将故障描述按照故障领域特有的主题结构进行整合，使得描述具有一致性,包括自行设计的数据结构和自编制程序模块；

数据结构按照故障领域的主题特点定义；

自编制程序模块包括一个主题匹配类，对外提供一个主题匹配函数，对于输入的故障描述语句分词字符串数组，根据故障领域的主题特点，匹配到对应的数据结构中，用于第三部分的语义查询；

第三部分：通过语义分析进行故障的知识检索，即知识推送的过程

采用语义要素的相似度计算，实现智能检索，把待检索产品和功能与故障知识库中的产品和功能进行语义相似度匹配，将语义相似度较大的产品和功能对应的故障信息推送给设计分析人员,整个过程包括如下几个步骤：

步骤6：采用WDF即Word Description Model，它包括词性、主要描述义素、次要描述义素三部分，各部分用分号隔开；语义描述模块对第二部分步骤2得到的故障模式主题进行描述,包括自编制程序模块；

自编制程序模块包括一个语义生成类，对外提供一个语义生成函数，将输入的故障模式主题按照WDF模块规则进行描述；

步骤7：将待查询的故障模式主题和故障数据库中的信息进行语义相似度计算，对于相似度达到一定阈值的历史信息，通过第四部分的黑板过程，推送给设计分析人员，包括自行设计的数据库和自编制程序模块；

数据库包括义素关系场数据库表，这个表是根据故障领域知识积累形成的；

自编制程序模块包括一个语义相似度计算类，提供一个义素相似度计算函数和一个语义相似度计算函数；义素相似度计算函数的结果供语义相似度计算函数使用；

其中义素相似度计算函数的功能是，对于待查故障模式主题和故障历史数据库中主题，对于它们的WDF描述中对应的义素，在义素关系场中查找它们的最小路径，并根据义素相似度计算公式计算相似度；

语义相似度计算函数的功能是，对上面计算出来的所有义素相似度，根据语义相似度计算公式进行计算，得出整体的语义相似度结果；

第四部分：采用黑板过程，实现FMEA从最低约定层次到初始约定层次的分析工作

步骤8：利用黑板过程的分步求解特点，以第三部分检索处理的历史故障信息为依据，从产品构成的最低约定层次到初始约定层次依次合理的确定指定产品的故障模式、故障原因、故障影响；整个过程为自编制程序模块，包括三个类：黑板内容提交类、黑板状态监控类和FMEA过程监控类；

黑板内容提交类提供提交函数，从最低约定层次的产品开始，将第三部分检索出来的历史故障信息提交到黑板；

黑板状态监控类根据黑板上面的内容，判断是否启动高一层次产品的故障信息检索；

FMEA过程监控类负责整个FMEA过程的监控，对于高一层次产品的故障，要判断是否属于下一层产品的“高一层次影响”；根据每一层检索到的信息，完善FMEA分析结果，最终完成整个FMEA分析工作；

其中，在步骤5中所述的“故障模式主题”，主题是指一个句子的主要概括，故障模式主题是根据故障模式描述语句的特点，按照固定的结构，从中提取出的典型词语组成的；

其中，在第四部分提到的“黑板过程”，黑板是一个存放问题求解状态数据的全局存储结构，由输入数据、部分解、备选方案、最终解和控制数据诸对象组成,它能划分成多个子黑板，即解空间能划分成多个分级结构；对于FMEA分析来说，利用黑板实现FMEA的分析其实也就是利用黑板的层次结构来合理的确定指定产品的故障模式、故障原因和故障影响。