1 MRO簡介
MRO(Maintenance，Repair and Overhaul/Operation)是產品在使用和維護階段所進行的各種維護、維修和大修等工業產品服務活動的總稱，是產品全生命周期的重要組成部分。其中，Maintenance為例行維護保養，目的是使產品處于正常工作狀態；Repair為故障恢復，目的是在產品發生故障后使其恢復正常狀態；Overhaul為產品大修，是為保持產品性能和延長產品壽命所作的翻新與革新，是一個再制造的過程；Operation為產品運行管理，目的是監控產品運行情況，以評估產品健康狀況和預防產品故障。
產品全生命周期可以分成初期、中期和末期三個階段。初期以設計和制造為主，中期以使用和維修為主，末期則以回收和再利用為主。對非消耗性產品的全生命周期，特別是復雜產品的全生命周期而言，中期階段的時間跨度要遠大于初期和末期。產品中期階段的各種運行和維修服務數據不但能為初期階段的產品改進和創新提供反饋信息，而且能為末期階段的產品拆解和回收提供數據支持。只有把產品生命中期階段的使用和維修服務的信息化做好，才能真正做到有效的產品全生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)。
歐盟在20世紀90年代中期提出了一個大的理念，即產品服務系統(Physical product，Product life cycle，Services，PPS)。在2002—2004年歐盟研發出可持續的產品服務設計網絡(SusProNet)，該網絡屬于歐盟第五框架，是歐盟一系列PPS研究項目中的一個小項目，其使命如下。
1)共享、分析和應用產品服務系統工程實踐中產生的服務數據。
2)確定產品服務系統在歐洲發展的優先方向。
3)創建一個持久的網絡系統，使所有工業界、學術界，以及其他領域的PPS專家能互聯互通。
4)為歐盟的產品集成、可持續發展和有競爭力的增長等各項相關政策的制定提供大力支持。
2004-2008年，歐盟開發了基于敏捷嵌入式系統的PLM和信息追蹤系統(PROMISE)，屬于歐盟第六框架。該項目明確提出要把PLM的初期、中期和末期三個階段完整地、全面地整合在一起。整合的核心技術之一就是知識管理；之二就是無所不在的感知。
2009年中國國家科技部提出了一個“制造即服務”的口號。國家863計劃先進制造技術領域在“十一五”末期啟動了“大型裝備MRO支持系統”的重點項目，項目的研究目標是：針對大型裝備的MRO業務需求，綜合運用現代設備維護、信息和企業管理等先進技術成果，突破制約我國MRO軟件開發及應用的技術瓶頸，研制面向產品全生命周期、覆蓋完整MRO業務的大型裝備維護、維修和大修支持系統，在軌道交通、發電設備、航空運輸和軍用飛機等重點行業進行工程應用，推動我國制造服務業的跨越式發展。
2 MRO知識本體的分析與建模
根據MRO知識本體的特點和對現有構建本體方法的分析，提出了一種適合MRO知識本體的開發方法，該方法分為以下幾個階段。
2.1 確定本體應用的領域、目的和范圍
確定本體范圍的一個有效方法就是列舉能力問題，這些問題可以反映對本體的需求，進而確定對本體要求的層次，同時也可以作為本體建成后評價其有效性的標準。例如，本體是否包含能夠回答這些問題的足夠信息，這些問題的答案對于一個特殊區域是否需要一個特殊的細節和表示水平等。但這些能力問題只是構成該領域問題的一些骨架，并不需要窮盡其所有問題。本文研究的應用于MRO知識本體的部分能力問題如下。
1)一個組織是否有一些過剩的任務需要完成？
2)該任務屬于MRO領域的哪個層次？
3)該任務需要用到什么技能？
4)誰有能力、有時間完成該項任務？
5)如何聯系滿足工作條件的人？
6)能完成該任務的人屬于哪個組織，該組織的主要產品是什么？
2.2 分析建立MRO知識本體之間的基本特性和關系
1)基本特性包括：對稱性(symmetric)、傳遞性(transitive)和逆轉性(inverse)。
2)基本關系包括：表達概念之間的繼承關系(Is-a)、表達概念之間部分與整體的關系(Part-of)、表達概念的實例與概念之間的關系(Instance-of)、表達概念之間具有相似關系(Similar-of)和屬性關系(Prop-of)。
公理1：Is-a關系具有傳遞性。
公理2：Is-a關系不具有對稱性。
公理3：Part-of關系具有傳遞性。
公理4：Part-of關系不具有對稱性。
2.3 創建MRO知識本體的概念分類
創建MRO知識本體概念分類的主要目的是確定MRO知識本體的主要相關概念，對其進行匯總分類并建立一定的層次結構。
創建MRO知識本體概念分類的第一步就是建立MRO知識本體領域詞典，它是MRO知識本體領域的專用術語詞典，創建該詞典的目的是為了對MRO知識本體領域的術語進行定義，確定其具有唯一的形式和語義。而術語定義所需知識的來源可以為專家、書籍、手冊、表格和網絡等。統一的領域詞典可以解決術語理解歧義的問題，并能為領域知識的形式化奠定基礎。
創建MRO知識本體概念分類的第二步就是將這些術語歸納為幾個主要的超類，并確定其合適的類層次結構。本文將MRO知識本體領域總結為六個超類：人員、技能、項目、組織、過程和個人，其超類圖如圖1所示。
圖1 MRO知識本體的超類圖
1)組織(organization)。組織本體用來描述人力資源或任務所屬的組織。它包括組織編號、組織名稱、稅號、行業編號、法人編號、組織單位類型、地點、所屬層次、組織規模和其他描述等屬性，組織本體概念類結構如圖2所示。
圖2 組織本體概念類結構
2)人員(employee)。人員本體用來描述人力資源的基本分類及其屬性。人員可分為市場人員、維修人員、管理人員和其他人員。人員本體概念類結構如圖3所示。
圖3 人員本體概念類結構
3)技能(skill)。技能本體用來定義人力資源所能夠擁有的各種不同技能的層次結構及其屬性。技能可以以不同的方式獲得，例如經過認證的培訓、常規教育和以往的經驗。技能本體概念類結構如圖4所示。
圖4 技能本體概念類結構
4)過程(process)。過程本體主要描述MRO知識管理系統中的各種管理過程，主要包括人力資源計劃過程、培訓開發過程、人力資源調度過程、績效管理過程、薪酬管理過程、項目管理過程和項目開發過程等。過程本體概念類結構如圖5所示。
圖5 過程本體概念類結構
5)項目(project)。項目本體用來描述汽修行業各種不同項目的層次結構，包括維護類、總成維修類和連接部分維修類。每一大類又可以進一步劃分為小類，如維護類又可分為常規維護、一級保養和二級保養。項目本體概念類結構如圖6所示。
圖6 項目本體概念類結構
6)個人(personal information)。個人本體描述人力資源最基本的概念和屬性，包括人力資源的名字、身份證號碼、狀態、歷史、信用信息、隸屬組織、語言、籍貫屬性、家庭住址、國籍、興趣愛好、出生日期和婚姻狀態等。個人本體概念類結構如圖7所示。
圖7 個人本體概念類結構
2.4 創建MRO知識本體的基本公理
在建立領域詞匯概念分類、概念的基本關系和特性之后，就可以對MRO知識本體的公理進行定義。
MRO知識本體的公理除了本文第2.2節介紹的基本關系中的一些公理外，還包括頂層類之間的公理和各個類在子領域的公理。
1)集合公理。項目狀態（σPJ）是過程狀態（σPR）和人員狀態（σEM）的集合，即：
式中：m為過程狀態個數；n為人員狀態個數。
2)子領域公理。在創建了頂層類公理之后就可以定義各個子領域的公理。
例如，技能本體的公理為：如果一個人員p參加過一個項目P，而這個項目又用到過技能S，則該人員擁有技能S，即：
式中：Project為項目域；Skill為技能域；Employee為人員或員工；required for (S，P)為一個項目P的實施需要某項技能S；works for(p，P)為一個員工p參與了某個項目P；has (S，p)為該員工p具有某項技能S。
汽車MRO知識本體構建與應用研究（下）
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本文標題：汽車MRO知識本體構建與應用研究（上）
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