基于產(chǎn)品規(guī)范的本體建模方法研究

韓夢(mèng)雪 陳偉林 段銳寧 李小蘭 陳炫宇

摘 要：為充分發(fā)揮產(chǎn)品規(guī)范在裝備訂購(gòu)中的作用，輔助軍隊(duì)和軍工集團(tuán)對(duì)所訂購(gòu)產(chǎn)品的性能、功能、檢驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)方法等進(jìn)行快速準(zhǔn)確的檢索和定位，本文針對(duì)產(chǎn)品規(guī)范類國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化應(yīng)用開(kāi)展研究，結(jié)合知識(shí)本體理論方法，從標(biāo)準(zhǔn)文本維度和領(lǐng)域知識(shí)維度提出了適用于產(chǎn)品規(guī)范的本體模型，利用直升機(jī)燃油泵通用規(guī)范對(duì)本體模型進(jìn)行了實(shí)例分析，構(gòu)建了基于單份標(biāo)準(zhǔn)的知識(shí)圖譜。結(jié)合航空領(lǐng)域知識(shí)百科等開(kāi)源數(shù)據(jù)，對(duì)后續(xù)基于軍用標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)域知識(shí)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品規(guī)范，本體，知識(shí)圖譜

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.09.003

0 引 言

目前，在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字轉(zhuǎn)型的浪潮下，以紙制或PDF格式存儲(chǔ)的產(chǎn)品規(guī)范已不再滿足新型裝備管理體制和作戰(zhàn)模式的需要?！秶?guó)家標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展綱要》[1]中強(qiáng)調(diào)：“發(fā)展機(jī)器可讀標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)源標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化工作向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型?！标P(guān)于標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與建設(shè)，已有學(xué)者從標(biāo)準(zhǔn)的研制、應(yīng)用、實(shí)施監(jiān)督等維度提出了標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)圖譜的應(yīng)用場(chǎng)景和通用技術(shù)做法[2-3]。知識(shí)圖譜在標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比應(yīng)用中的研究相對(duì)較多，尤其是側(cè)重于基于詞頻的關(guān)鍵詞對(duì)比[4]。隨著2022年底大模型的出現(xiàn)，關(guān)于大模型與知識(shí)圖譜技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的融合成為研究的熱點(diǎn)[5]。上述研究對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的理論研究偏多，如何結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)實(shí)踐落地尚需進(jìn)一步研究與討論。

產(chǎn)品規(guī)范是軍用標(biāo)準(zhǔn)文件中的一類，主要用于服務(wù)軍事裝備的訂購(gòu)。產(chǎn)品規(guī)范既是標(biāo)準(zhǔn)化文件，也是領(lǐng)域知識(shí)的固化。利用知識(shí)圖譜挖掘產(chǎn)品規(guī)范的關(guān)鍵知識(shí)的基礎(chǔ)在于構(gòu)建適用于核、兵器、電子、航天、航空、船舶等各專業(yè)的通用化本體模型。該模型既要反映標(biāo)準(zhǔn)的屬性特征，也要反映標(biāo)準(zhǔn)承載的技術(shù)特征。因此，若想提高產(chǎn)品規(guī)范在當(dāng)前裝備采購(gòu)、使用、維修、退役等階段的作用，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)賦能，開(kāi)發(fā)一種適用于各領(lǐng)域的本體建模方法顯得尤為迫切。這既是產(chǎn)品規(guī)范數(shù)字化的當(dāng)務(wù)之急，也是提高標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)化服務(wù)的重要基礎(chǔ)。

1 基于產(chǎn)品規(guī)范的本體構(gòu)建特點(diǎn)

1.1 產(chǎn)品規(guī)范結(jié)構(gòu)要素組成

產(chǎn)品規(guī)范是支持裝備訂購(gòu)的一種基礎(chǔ)性文件，可以直接或間接地適用于裝備訂購(gòu)，作為訂購(gòu)方在招標(biāo)書(shū)和合同中表述裝備質(zhì)量要求的載體，是保證裝備質(zhì)量的基石。產(chǎn)品規(guī)范的目的是確保訂購(gòu)對(duì)象的適用性，即確保訂購(gòu)對(duì)象在規(guī)定條件下滿足規(guī)定用途。因此，為方便裝備采購(gòu)對(duì)象使用產(chǎn)品規(guī)范進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)收，產(chǎn)品規(guī)范在結(jié)構(gòu)上相對(duì)固定，其典型構(gòu)成要素及排序如表1所示。

通過(guò)產(chǎn)品規(guī)范結(jié)構(gòu)要素的分析可知，關(guān)鍵的要素主要包括封面、要求、質(zhì)量保證規(guī)定、交貨準(zhǔn)備四類，而每類要素承載的信息可大致概括如下：

（1）封面要素承載了產(chǎn)品規(guī)范文件的基本信息，主要包括標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)名稱（中文和英文）、標(biāo)準(zhǔn)分類號(hào)、發(fā)布日期、實(shí)施日期、標(biāo)準(zhǔn)頒布部門。

（2）要求要素是根據(jù)訂購(gòu)對(duì)象的特點(diǎn)、任務(wù)目標(biāo)、任務(wù)環(huán)境、約束條件等對(duì)其能力的規(guī)定，包括產(chǎn)品性能、環(huán)境適應(yīng)性、保障性、可靠性、維修性、材料、理化性能、穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)、測(cè)試性、互換性、電磁兼容性等。

（3）質(zhì)量保證規(guī)定則是為驗(yàn)證訂購(gòu)對(duì)象是否在質(zhì)量上滿足“要求”的規(guī)定，承載了需要做的產(chǎn)品檢驗(yàn)類型、檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)方法等。

（4）交貨準(zhǔn)備主要指訂購(gòu)對(duì)象的包裝，包括防護(hù)、包裝、裝修和標(biāo)志等信息。

1.2 產(chǎn)品規(guī)范的本體構(gòu)建特點(diǎn)

（1）內(nèi)容的規(guī)范性

產(chǎn)品規(guī)范作為一類權(quán)威的技術(shù)文件，其在文字表述的規(guī)范性上優(yōu)于百科全書(shū)、詞典、技術(shù)規(guī)格說(shuō)明書(shū)、研究報(bào)告等文件，基于軍用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的本體更加規(guī)范。

（2）軍事特色凸顯性

產(chǎn)品規(guī)范大多聚焦于服務(wù)軍事活動(dòng)的物品、活動(dòng)、技術(shù)等，具有很強(qiáng)的軍事特色。

（3）標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)本體的局限性

產(chǎn)品規(guī)范作為技術(shù)性文件，其軍事特色強(qiáng)的特點(diǎn)導(dǎo)致其中的知識(shí)無(wú)法完全反映某領(lǐng)域的全部知識(shí)，如果僅從軍用標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，那么難以構(gòu)建出某專業(yè)領(lǐng)域的全部知識(shí)。例如船舶領(lǐng)域的產(chǎn)品規(guī)范大多規(guī)定了軍方使用較多的艦船設(shè)備，而軍民通用的設(shè)備大多以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)甚至是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行技術(shù)固化。

2 基于產(chǎn)品規(guī)范的本體建模

2.1 實(shí)體類型

依據(jù)產(chǎn)品規(guī)范的要素特征分析，本文將產(chǎn)品規(guī)范涉及的實(shí)體類型歸納為10個(gè)類型，情況如表2所示。其中，文件實(shí)體、標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體、機(jī)構(gòu)實(shí)體和人員實(shí)體是與標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容無(wú)關(guān)，反映標(biāo)準(zhǔn)自身特征的實(shí)體；圖實(shí)體、表實(shí)體、公式實(shí)體、產(chǎn)品實(shí)體、活動(dòng)實(shí)體和指標(biāo)實(shí)體則是體現(xiàn)領(lǐng)域知識(shí)的實(shí)體，也是基于產(chǎn)品規(guī)范構(gòu)建領(lǐng)域知識(shí)本體的關(guān)鍵。

廣義而言，標(biāo)準(zhǔn)是文件的一種類型。本文為強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體的特殊性，將標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體類型進(jìn)行存儲(chǔ)，而文件實(shí)體則指除標(biāo)準(zhǔn)以外的其他實(shí)體來(lái)源文件類型。圖實(shí)體、表實(shí)體和公式實(shí)體與標(biāo)準(zhǔn)中的文本共同組成了完整的標(biāo)準(zhǔn)要素。為抽取標(biāo)準(zhǔn)文本中承載的關(guān)鍵技術(shù)知識(shí)，本文規(guī)劃了產(chǎn)品實(shí)體、活動(dòng)實(shí)體和指標(biāo)實(shí)體3類。

2.2 關(guān)系類型

關(guān)系是不同實(shí)體之間涉及的聯(lián)系，產(chǎn)品規(guī)范主要涉及以下13個(gè)常用的關(guān)系類型，具體說(shuō)明如表3所示。

2.3 實(shí)體屬性

“屬性”為一種特殊的關(guān)系類型，聯(lián)結(jié)“實(shí)體”與“屬性值”的關(guān)系，且對(duì)“屬性值”封閉，即“屬性值”不可再與其他“實(shí)體”或“屬性值”存在關(guān)系，同時(shí)“屬性值”不可脫離實(shí)體獨(dú)立存在。產(chǎn)品規(guī)范常用的實(shí)體屬性主要有9類，具體見(jiàn)表4。

2.4 實(shí)體與關(guān)系的匹配規(guī)則

在規(guī)定的實(shí)體類型和關(guān)系類型的基礎(chǔ)上，將實(shí)體-關(guān)系-實(shí)體的三元組組合方式進(jìn)行歸納總結(jié)，以此確定基于產(chǎn)品規(guī)范的本體模型架構(gòu)，結(jié)果如表5所示。

3 本體的實(shí)例構(gòu)建

3.1 產(chǎn)品規(guī)范的本體構(gòu)建流程

產(chǎn)品規(guī)范的本體構(gòu)建主要包括標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)化、本體標(biāo)注、本體校對(duì)、本體數(shù)據(jù)入庫(kù)4個(gè)階段，每個(gè)階段的詳細(xì)步驟如圖1所示。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)化

標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)化是指將PDF或word文檔格式的產(chǎn)品規(guī)范，轉(zhuǎn)化成以XML格式存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)化文件，其中，標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)名稱、發(fā)布日期、主辦部門、主編單位等信息屬于標(biāo)準(zhǔn)的題錄數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)化程度較高；涉及產(chǎn)品技術(shù)要求的“正文”則以章條作為最小單元儲(chǔ)存。

3.3 本體標(biāo)注

標(biāo)準(zhǔn)的題錄數(shù)據(jù)因結(jié)構(gòu)化程度高，數(shù)據(jù)較為規(guī)范等特點(diǎn)，可依據(jù)第2章中的實(shí)體模型進(jìn)行自動(dòng)構(gòu)建，涉及的實(shí)體類型和關(guān)系類型相對(duì)明確。關(guān)于題錄數(shù)據(jù)構(gòu)建的知識(shí)圖譜如圖2所示。

產(chǎn)品規(guī)范標(biāo)注的重點(diǎn)在于具體的技術(shù)要求，包括標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象、標(biāo)注章條標(biāo)題、標(biāo)注核心章條內(nèi)容3個(gè)步驟。

標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象是指從標(biāo)準(zhǔn)名稱中標(biāo)注出標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象或標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)。以《直升機(jī)燃油泵通用規(guī)范》為例，標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象的標(biāo)注結(jié)果如表6所示。

標(biāo)注章條標(biāo)題是指從標(biāo)準(zhǔn)的章條標(biāo)題中對(duì)有價(jià)值的實(shí)體進(jìn)行標(biāo)注，并構(gòu)建標(biāo)題中實(shí)體與標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象的關(guān)系，章條標(biāo)題的標(biāo)注結(jié)果如表7所示。需要強(qiáng)調(diào)，產(chǎn)品規(guī)范的編寫具有簡(jiǎn)潔性，相關(guān)的標(biāo)題均是在整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象的范圍下提出的技術(shù)要求。表7給出的“接口”實(shí)體不僅要標(biāo)注出接口這一實(shí)體類型，還需要搭建出“接口”與整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象“直升機(jī)燃油泵”的“整體-部分關(guān)系”，以便將產(chǎn)品規(guī)范的要求完整地反映在知識(shí)圖譜中。

標(biāo)注章條內(nèi)容是指從章條內(nèi)容中抽取實(shí)體，并構(gòu)建內(nèi)容中實(shí)體與標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象、章條中實(shí)體的關(guān)系。章條內(nèi)容的標(biāo)注結(jié)果如表8所示。

通過(guò)上述步驟，構(gòu)建的基于GJB 8075—2013《直升機(jī)燃油泵通用規(guī)范》的知識(shí)圖譜如圖3所示。

3.4 本體校對(duì)

本體校對(duì)主要包括實(shí)體融合和關(guān)系補(bǔ)全。前文提到，基于產(chǎn)品規(guī)范構(gòu)建領(lǐng)域知識(shí)本體具有一定的局限性，實(shí)體標(biāo)注后需要跳出標(biāo)準(zhǔn)視角，利用當(dāng)前領(lǐng)域中已有的知識(shí)體系對(duì)產(chǎn)品規(guī)范構(gòu)建的本體進(jìn)行校對(duì)。這里以《航空百科》作為航空領(lǐng)域知識(shí)體系架構(gòu)。直升機(jī)燃油泵在航空領(lǐng)域的知識(shí)體系中屬于航空裝備-航空機(jī)電系統(tǒng)-飛機(jī)燃油系統(tǒng)中的設(shè)備之一，其在航空裝備知識(shí)體系中的位置如圖4所示。

找出燃油泵在航空裝備中的體系位置后，利用同名實(shí)體或同義實(shí)體的規(guī)則，對(duì)實(shí)體節(jié)點(diǎn)進(jìn)行融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的知識(shí)本體和領(lǐng)域知識(shí)本體的連接。如圖5所示，虛線左側(cè)是通過(guò)《直升機(jī)燃油泵》產(chǎn)品規(guī)范構(gòu)建的本體，虛線右側(cè)則是基于《航空百科》構(gòu)建的“油泵”有關(guān)本體，利用“油泵”節(jié)點(diǎn)的融合和屬種關(guān)系的搭建，使標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵信息嵌入到領(lǐng)域知識(shí)內(nèi)部，對(duì)領(lǐng)域知識(shí)本體進(jìn)行了補(bǔ)充和細(xì)化。

3.5 本體數(shù)據(jù)入庫(kù)

對(duì)校對(duì)后的本體數(shù)據(jù)及時(shí)入庫(kù)，此步驟既是對(duì)某單一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體構(gòu)建結(jié)果的階段性打結(jié)，也是方便后續(xù)在本領(lǐng)域其他標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注過(guò)程中，為同名實(shí)體提供參考，方便跨標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)體融合及關(guān)系搭建。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于產(chǎn)品規(guī)范的領(lǐng)域本體構(gòu)建是從標(biāo)準(zhǔn)的視角構(gòu)建了領(lǐng)域本體，該方法既體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)中的重要知識(shí)單元，也兼容了產(chǎn)品領(lǐng)域自身的知識(shí)體系。構(gòu)建產(chǎn)品規(guī)范的知識(shí)圖譜是軍用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用的一次探索。實(shí)現(xiàn)軍用標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確服務(wù)、深度服務(wù)的下一步工作則是需要結(jié)合裝備采購(gòu)驗(yàn)收單位、軍工產(chǎn)品生產(chǎn)廠商、軍用產(chǎn)品銷售單位、產(chǎn)品規(guī)范編寫人員等各類用戶需求，在產(chǎn)品指標(biāo)問(wèn)答推送、上下層級(jí)產(chǎn)品規(guī)范協(xié)調(diào)性、同類產(chǎn)品的性能對(duì)比等方面，利用本文構(gòu)建的本體模型，提高檢索推薦、問(wèn)答等服務(wù)模式的精準(zhǔn)度。

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作者簡(jiǎn)介

韓夢(mèng)雪，博士研究生，工程師，研究方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化原理。

陳偉林，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化。

段銳寧，碩士研究生，研究員，研究方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化原理。

李小蘭，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)椴牧项I(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化。

陳炫宇，碩士研究生，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化。

（責(zé)任編輯：袁文靜）