方曉汾,羅方贊,鄭麗輝

(衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,浙江衢州 324000)

基于知識(shí)導(dǎo)航的汽車維修診斷方法研究*

方曉汾,羅方贊,鄭麗輝

(衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,浙江衢州 324000)

汽車高效維護(hù)是影響客戶對(duì)汽車售后服務(wù)企業(yè)滿意度的重要指標(biāo),然而汽車維修過(guò)程是一個(gè)根據(jù)故障現(xiàn)象不斷迭代尋找解決方案的過(guò)程,傳統(tǒng)方法基本都是基于人工經(jīng)驗(yàn),此過(guò)程消耗的時(shí)間較長(zhǎng)。通過(guò)將汽車維修經(jīng)驗(yàn)知識(shí)與維修過(guò)程集成,建立知識(shí)庫(kù)與推理庫(kù)模型,開(kāi)發(fā)了基于知識(shí)導(dǎo)航的汽車維修診斷系統(tǒng),有效縮短汽車維修時(shí)間,降低維修復(fù)雜度,從而實(shí)現(xiàn)快速維修與高效服務(wù)的目的。

知識(shí)管理;汽車維修;推理;維修診斷系統(tǒng)

0 引 言

隨著中國(guó)汽車工業(yè)迅猛發(fā)展,汽車維修品牌種類增多,診斷維修難度相應(yīng)增大。在汽車售后服務(wù)環(huán)節(jié)中,汽車維修質(zhì)量與效率是影響客戶滿意度的主要因素[1-2]。目前汽車故障診斷的方法依然主要以人工經(jīng)驗(yàn)法和儀器設(shè)備診斷法[3-5]。相應(yīng)地,在汽車維修管理過(guò)程中,提升維修品質(zhì)與效率顯得至關(guān)重要,所以急需一種可以指導(dǎo)維修汽車的專家查詢和指導(dǎo)系統(tǒng)[6]。基于知識(shí)導(dǎo)航的汽車維修與診斷系統(tǒng)能在維修過(guò)程中,輕松地將維修數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備、工具和工藝技術(shù)要求以及操作流程知識(shí)送至維修人員手中。

傳統(tǒng)的汽車故障診斷系統(tǒng)大致可以分為兩類,一類是針對(duì)汽車某個(gè)子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的,如直噴發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速器通過(guò)故障碼識(shí)別達(dá)到快速診斷維修的目的;第二類是通過(guò)故障診斷流程圖,從推理方式獲取維修信息,達(dá)到指導(dǎo)汽車維修的目的[7-12]。這類方法基本只能處理流程圖里涉及到的故障,與實(shí)際維修過(guò)程相差較大,使用價(jià)值不高。

基于知識(shí)導(dǎo)航的維修診斷系統(tǒng)是搜集盡可能全的維修診斷信息與專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí),使得各個(gè)環(huán)節(jié)不同階段都得到系統(tǒng)的在線支持[13]。建立基于知識(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)與web技術(shù),借助汽車故障診斷樹(shù)建立動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)和推理庫(kù)。在汽車維修工作中,此系統(tǒng)不斷將知識(shí)推送到前端,使得維修人員更為高效地查詢和運(yùn)用。

1 基于知識(shí)的汽車維修診斷系統(tǒng)模型

1.1 基于知識(shí)的專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)(Expert System)是一個(gè)計(jì)算機(jī)程序,在某些領(lǐng)域,能以專家水平解決問(wèn)題。專家系統(tǒng)一般將其應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)單獨(dú)分開(kāi)組成一個(gè)知識(shí)庫(kù)的實(shí)體,知識(shí)庫(kù)的處理是通過(guò)獨(dú)立于知識(shí)庫(kù)的易識(shí)別控制策略進(jìn)行,維修專家系統(tǒng)有一個(gè)巨大的知識(shí)庫(kù),知識(shí)的組成分為數(shù)據(jù)級(jí)、知識(shí)庫(kù)級(jí)和控制庫(kù)級(jí)。知識(shí)庫(kù)存儲(chǔ)著汽車故障診斷方面的知識(shí),系統(tǒng)控制級(jí)通常表達(dá)推理規(guī)則。整個(gè)系統(tǒng)是從知識(shí)庫(kù)出發(fā),通過(guò)控制推理,得到所需的結(jié)論,見(jiàn)圖1。

圖1 基于規(guī)則的汽車維修專家系統(tǒng)模型

專家系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)是以MYCIN系統(tǒng)為代表的基于規(guī)則的專家系統(tǒng)[14-15],包括知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)接口、解釋程序和知識(shí)庫(kù)獲取程序。基于知識(shí)的汽車維修診斷系統(tǒng)采用這類結(jié)構(gòu),依據(jù)汽車故障樹(shù)診斷推理規(guī)則建立動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)、推理庫(kù)。通過(guò)web技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)引擎與良好的人機(jī)界面,在計(jì)算機(jī)提示下,維修人員得以輕松快捷地進(jìn)行維修工作。

1.2 維修診斷系統(tǒng)的知識(shí)模型

在建立故障診斷專家系統(tǒng)時(shí),先根據(jù)故障特點(diǎn)進(jìn)行分類,將每一類都盡量地細(xì)分,然后建立汽車故障診斷流程圖。知識(shí)模型的任務(wù)就是將一棵棵相互獨(dú)立或關(guān)聯(lián)的故障樹(shù)變成計(jì)算機(jī)能識(shí)別并能存儲(chǔ)和查詢的形式。這需要利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)知識(shí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編碼,盡最大可能避免知識(shí)之間的交叉沖突,做到知識(shí)結(jié)構(gòu)樹(shù)從根到葉的暢通,見(jiàn)圖2所示。

圖2 汽車診斷維修故障樹(shù)層次

定義維修知識(shí)節(jié)點(diǎn)為四元組KN={KL,KT,Ko, Kc}。其中:KL為知識(shí)層次,{父節(jié)點(diǎn),子節(jié)點(diǎn),相近節(jié)點(diǎn)};KT為知識(shí)類別,{流程型知識(shí),概念型知識(shí),選擇型的規(guī)則知識(shí)};Ko為知識(shí)節(jié)點(diǎn)編碼,{存儲(chǔ)知識(shí)節(jié)點(diǎn)編碼,流程節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)編碼};Kc為可能沖突的知識(shí)節(jié)點(diǎn),{父節(jié)點(diǎn),子節(jié)點(diǎn),相近節(jié)點(diǎn)}。

將每一個(gè)知識(shí)節(jié)點(diǎn)定義為一個(gè)類,在汽車診斷故障樹(shù)知識(shí)存儲(chǔ)系統(tǒng)中,我們采用網(wǎng)絡(luò)本體語(yǔ)言O(shè)WL (Web Ontology Language)語(yǔ)言來(lái)表示知識(shí)的結(jié)構(gòu),知識(shí)庫(kù)由多個(gè)OWL文檔構(gòu)成,而OWL作為XML文檔,是一種樹(shù)形狀態(tài)文件,樹(shù)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)XML元素。元素與元素之間的關(guān)系為父子關(guān)系或者是兄弟關(guān)系。將知識(shí)節(jié)點(diǎn)與知識(shí)節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系定義為一個(gè)矩陣,例如,有n個(gè)知識(shí)節(jié)點(diǎn),那他們之間的關(guān)系可以表示為:

節(jié)點(diǎn)之間為強(qiáng)耦合狀態(tài),則表明兩個(gè)知識(shí)節(jié)點(diǎn)存在強(qiáng)關(guān)系;相應(yīng)的,如果節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系是中耦合程度,則表明兩個(gè)知識(shí)節(jié)點(diǎn)之間存在中關(guān)系;若兩個(gè)節(jié)點(diǎn)存在弱耦合,則表明兩知識(shí)節(jié)點(diǎn)為弱關(guān)系。

1.3 維修系統(tǒng)的知識(shí)獲取、擴(kuò)充、更新

知識(shí)庫(kù)和綜合數(shù)據(jù)庫(kù)建立后,需要將專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和規(guī)則不斷地加入到數(shù)據(jù)庫(kù),使用者應(yīng)能實(shí)時(shí)地獲取維修知識(shí),并在實(shí)踐中驗(yàn)證、反饋,在一定權(quán)限和機(jī)制控制下進(jìn)行擴(kuò)充和更新,見(jiàn)圖3所示。

圖3 汽車診斷維修知識(shí)庫(kù)獲取、更新與升級(jí)

當(dāng)維修人員將自己的隱性知識(shí)升級(jí)為系統(tǒng)中的某一個(gè)知識(shí)節(jié)點(diǎn)的時(shí)候,在系統(tǒng)中添加某一節(jié)點(diǎn)或者完善某一節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容。整個(gè)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)隨著如此不斷進(jìn)行升級(jí)和進(jìn)化之后,基于知識(shí)導(dǎo)航的汽車故障診斷系統(tǒng)才能更有效地將相關(guān)的知識(shí)推送至汽車維修過(guò)程節(jié)點(diǎn)。

2 基于知識(shí)導(dǎo)航汽車維修診斷系統(tǒng)應(yīng)用

汽車維修人員在選擇相應(yīng)的知識(shí)模塊對(duì)汽車進(jìn)行維修診斷過(guò)程中,只需要通過(guò)推送來(lái)的知識(shí)節(jié)點(diǎn)就可以完成簡(jiǎn)單的維修操作。通過(guò)CAD軟件對(duì)汽車構(gòu)造進(jìn)行可視化的建模,以及使用J2EE建立知識(shí)庫(kù)查詢?nèi)藱C(jī)交互Web界面,使用MySQL作為其結(jié)構(gòu)化知識(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

例如,系統(tǒng)在識(shí)別出汽車點(diǎn)火系常見(jiàn)故障現(xiàn)象時(shí)。選擇相應(yīng)車型后進(jìn)入基于知識(shí)導(dǎo)航的汽車維修專家系統(tǒng)診斷界面,如圖4所示,使用者可根據(jù)故障部位、現(xiàn)象或自定義查詢,按“Repair Navigate”,在系統(tǒng)中的提示下逐步進(jìn)行診斷,同時(shí)系統(tǒng)逐步推送相應(yīng)的知識(shí),指導(dǎo)使用和維修人員進(jìn)行維修操作。維修人員將維修經(jīng)驗(yàn)更新到專家系統(tǒng),以擴(kuò)充維修知識(shí)庫(kù),通過(guò)一定次數(shù)升級(jí)與進(jìn)化后,可正式成為系統(tǒng)的基本知識(shí)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),使得汽車維修系統(tǒng)專家系統(tǒng)就有了自我學(xué)習(xí)功能和擴(kuò)充、更新能力。

實(shí)踐證明本系統(tǒng)形象直觀,維修針對(duì)性強(qiáng),開(kāi)放性好。該系統(tǒng)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā),可以替代原來(lái)的維修手冊(cè),從而提高維修服務(wù)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

圖4 基于知識(shí)的汽車維修診斷系統(tǒng)界面

3 結(jié) 論

基于知識(shí)導(dǎo)航的汽車維修與診斷系統(tǒng)主要在下列幾個(gè)方面做出了創(chuàng)新。

(1)利用現(xiàn)有的知識(shí)庫(kù),建立知識(shí)規(guī)則,對(duì)知識(shí)進(jìn)行推送,有效地提高汽車維修效率。

(2)汽車維修與診斷系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放式的系統(tǒng),它具有自我進(jìn)化的能力,知識(shí)經(jīng)過(guò)不斷地更新和完善,使用越來(lái)越具有便捷性。

(3)在汽車維修行業(yè),所涉及的多學(xué)科知識(shí)很多,有效地使用KMS,將經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行分類與管理,有效地提升企業(yè)的軟實(shí)力。

基于知識(shí)導(dǎo)航的汽車維修與診斷系統(tǒng)未來(lái)可從以下幾方面進(jìn)一步進(jìn)行完善。

(1)將知識(shí)進(jìn)行有效地分類,使用數(shù)據(jù)挖掘,分析其中的規(guī)律與規(guī)則,建立更有效地知識(shí)推送技術(shù)。

(2)將管理過(guò)程的知識(shí)和流程節(jié)點(diǎn)進(jìn)行整合,建立基于流程的知識(shí)推送方法。

(3)使用本體技術(shù),將知識(shí)進(jìn)行本體化,有效分割,從而有效地建立知識(shí)節(jié)點(diǎn)的劃分。

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Research on Methods of Vehicle Repair Diagnosis System Based on Knowledge Navigation

FANG Xiao-fen,LUO Fang-zan,ZHENG Li-hui
(Mechanic and Electronic Engineering,Quzhou College of Technology,Quzhou Zhejiang 324000,China)

Customer satisfaction of the automobile after-sale service enterprises is under the influence of auto efficient maintenance.However,the car repair is one iterative process of finding a solution according to the fault phenomena.The traditional methods which are basically based on the artificial experience consume long time.It is required to establish the knowledge base model and the inference base model as well as to develop the knowledge-based auto repair diagnostic system through the integration of the auto repair experience and the repair process.Afterwards,the repair time can be shortened and the repair complexity can be reduced.Then,the rapid repair and the efficient service will be achieved.

knowledge management;vehicle maintenance;inference;repair diagnostic system

G642

A

1007-4414(2015)05-0056-03

10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.05.018

2015-07-06

方曉汾(1985-),男,浙江衢州人,碩士,研究方向:企業(yè)信息化、數(shù)字化設(shè)計(jì)等。