專利名稱：一種支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)及方法，用以提升面向服務(wù) 的復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)集成制造系統(tǒng)的高效性、易用性和智能性，屬于人工智能(機(jī)器智能)和全 球化制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著企業(yè)信息化進(jìn)程的推進(jìn)與發(fā)展，基于“面向服務(wù)體系架 構(gòu)” Gervice-Oriented Architecture, S0A)的復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)集成制造已成為全面提升復(fù) 雜產(chǎn)品設(shè)計、制造水平的重要手段。然而，通過實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，基于SOA的復(fù)雜產(chǎn)品集成制造在經(jīng)驗積累與知識重用 方面缺乏必要的支持，嚴(yán)重影響了設(shè)計制造效率與產(chǎn)品質(zhì)量。這是因為經(jīng)驗知識的積累與 重用對復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計制造過程有著特殊的重要意義從復(fù)雜產(chǎn)品的單次設(shè)計制造過程來 看，該過程不可能是一蹴而就的，只有在不斷嘗試中吸取教訓(xùn)、汲取經(jīng)驗、獲得知識，才能克 服問題、改進(jìn)不足、提高質(zhì)量、獲得成功；從復(fù)雜產(chǎn)品多次設(shè)計制造過程來看，后期的設(shè)計制 造需求往往是前期基礎(chǔ)上有目的改進(jìn)或偏重，此時若能找到一個類似的歷史成功案例為參 考，在繼承其經(jīng)驗知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)，就能大大縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品成熟度 與質(zhì)量。目前，在基于SOA的復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)集成制造中，服務(wù)的無狀態(tài)性決定了系統(tǒng)是“健 忘”的，上述過程需要由人工來完成并完全由設(shè)計制造人員靠自己的主觀來判斷。由于其自 動化程度低，同時嚴(yán)重受限于人的經(jīng)驗閱歷、記憶能力、復(fù)雜問題處理能力、主觀判斷甚至 直覺等，影響了復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)效率、降低了產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，提供一種支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制 造的案例庫系統(tǒng)及方法，通過對復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計制造中的成功案例和經(jīng)驗進(jìn)行自動學(xué)習(xí)和存 儲，從而克服了依靠人工而造成的自動化程度低、受限于人的自身能力、主觀意識、感情直 覺等的限制，其最終效果使得復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得以提高。本發(fā)明的技術(shù)解決方案以基于SOA的復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造系統(tǒng)為基礎(chǔ)，支持復(fù)雜 產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)由案例學(xué)習(xí)模塊、案例存儲模塊、案例匹配模塊、案例篩選模 塊、案例重用模塊和案例更新模塊組成案例學(xué)習(xí)模塊，實現(xiàn)對用戶在復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計制造過程中的操作信息的跟蹤和記 錄，經(jīng)整理抽取后形成案例；案例存儲模塊，對案例學(xué)習(xí)所得的案例條目進(jìn)行持久化存儲，實現(xiàn)對用戶操作過 程中所產(chǎn)生經(jīng)驗知識的不斷積累；案例匹配模塊，針對用戶提出的新需求，從案例存儲所得的案例積累中查找匹配 出相似或相關(guān)的條目作為新需求的可能解；
案例篩選模塊，根據(jù)案例的質(zhì)量信息和用戶需求的側(cè)重點，對案例匹配給出的可 能解集合進(jìn)行篩選形成建議解，把最滿足用戶需求的案例優(yōu)先推薦給用戶；案例重用模塊，根據(jù)用戶所選定的中案例篩選得到的建議解向用戶推薦服務(wù)調(diào)用 參數(shù)，并提供調(diào)用測試和結(jié)果對比，直至用戶滿意；案例更新模塊，把用戶案例重用的結(jié)果反饋并擴(kuò)充進(jìn)案例庫，并在保證案例典型 性的前提下，盡可能減少案例的冗余。支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫方法，實現(xiàn)步驟如下(1)用戶A登錄復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造系統(tǒng)，根據(jù)自己的產(chǎn)品設(shè)計或制造需求進(jìn)行服 務(wù)查找操作，通過不斷嘗試選取最能滿足其需求的服務(wù)和參數(shù)，然后調(diào)用該服務(wù)以得到用 戶預(yù)期希望的返回結(jié)果，這是用戶可以對相應(yīng)的服務(wù)進(jìn)行滿意度評價；(2)在用戶進(jìn)行上述操作的同時，本發(fā)明系統(tǒng)中案例庫模塊通過監(jiān)聽并利用旁視 快照捕獲用戶的每一步操作信息，并利用案例描述框架通過對其進(jìn)行抽取和結(jié)構(gòu)化形成一 條或多條新案例(與用戶的嘗試次數(shù)有關(guān))，即完成了案例學(xué)習(xí)；(3)之后新案例被遞交給案例存儲模塊，該模塊利用Hibernate完成ORM過程，并 利用JDBC把ORM所得到的關(guān)系模式持久化如Oracle數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)了案例的不斷積累；(4)當(dāng)具有與用戶A類似需求的用戶B進(jìn)行服務(wù)查找時，本發(fā)明系統(tǒng)中的案例匹配 模塊對B的需求與已有案例進(jìn)行相似度計算，并選取相似度最高的前20%的案例作為B需 求的可能解；(5)可能解別遞交給案例篩選模塊，該模塊利用A對服務(wù)執(zhí)行情況的評價以及案 例自身的一些屬性進(jìn)行加權(quán)計算，求出可能解中各案例對用戶B需求的整體滿意度評分， 并選取滿意度評分在規(guī)定閥值之上的案例為建議解供B參考；(6)案例重用模塊通過人機(jī)交互把可能解展現(xiàn)給用戶B，并配合B從中選取所需案 例進(jìn)行參考和服務(wù)調(diào)用，以及對調(diào)用結(jié)果進(jìn)行評價反饋；(7)之后用戶反饋被提交到案例更新模塊，該模塊利用用戶B的反饋情況對已有 案例進(jìn)行必要的修改，并利用人機(jī)協(xié)作策略消除冗余案例。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于(1)本發(fā)明利用機(jī)器的存儲能力和海量數(shù)據(jù)分析能力，克服了依靠人工而造成的 自動化程度低、受限于人的自身能力、主觀意識、感情直覺等的限制。(2)由于本發(fā)明為產(chǎn)品設(shè)計制造人員提供決策支持，大大減少了用戶服務(wù)選取和 參數(shù)調(diào)優(yōu)的嘗試次數(shù)，特別是對于缺乏經(jīng)驗的新用戶，避免了其完全從零開始進(jìn)行整個設(shè) 計制造過程，從而大幅度提高了用戶工作效率、縮短了產(chǎn)品設(shè)計制造周期。(3)本發(fā)明使新產(chǎn)品設(shè)計制造工作盡可能地基于已有成功案例和經(jīng)驗，保證了設(shè) 計制造質(zhì)量、降低了失敗或缺陷的風(fēng)險，最終也降低了復(fù)雜產(chǎn)品制造全過程的整體成本。


圖1為本發(fā)明支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖；圖2為本發(fā)明中案例學(xué)習(xí)模塊實現(xiàn)過程圖；圖3為本發(fā)明中案例學(xué)習(xí)模塊中監(jiān)聽線程實現(xiàn)過程圖；圖4為本發(fā)明中案例描述框架實現(xiàn)示意圖5為本發(fā)明中案例存儲模塊實現(xiàn)過程圖；圖6為本發(fā)明中案例索引組織方式實現(xiàn)過程圖；圖7為本發(fā)明中案例匹配模塊實現(xiàn)過程圖；圖8為本發(fā)明中的案例篩選模塊實現(xiàn)過程圖；圖9為本發(fā)明中案例重用模塊實現(xiàn)過程圖；圖10為本發(fā)明中案例更新模塊實現(xiàn)過程圖；圖11為本發(fā)明的用戶需求提交界面；圖12為本發(fā)明的服務(wù)檢索結(jié)果列表；圖13為本發(fā)明的服務(wù)調(diào)用界面；圖14為本發(fā)明的服務(wù)評價界面；圖15為本發(fā)明的基于案例推理的結(jié)果列表；圖16為本發(fā)明的案例詳細(xì)信息展現(xiàn)界面；圖17為本發(fā)明的案例調(diào)用交互界面。
具體實施例方式本發(fā)明的系統(tǒng)是以基于SOA的復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)集成制造系統(tǒng)為基礎(chǔ)，但兩系統(tǒng)是在 目的、功能和原理上均是相互獨(dú)立的，本發(fā)明中案例庫系統(tǒng)是對原系統(tǒng)功能和性能的增強(qiáng) 與擴(kuò)充。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要由案例學(xué)習(xí)模塊、案例存儲模塊、案例匹配 模塊、案例篩選模塊、案例重用模塊和案例更新模塊六部分組成，其中案例學(xué)習(xí)模塊、案例 存儲模塊、案例更新模塊共同實現(xiàn)了系統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)功能，而案例匹配模塊、案例篩選模塊 與案例重用模塊實現(xiàn)了系統(tǒng)的機(jī)器智能推理功能，而在兩功能間起橋梁作用的案例數(shù)據(jù)是 整個系統(tǒng)運(yùn)行過程中的中間產(chǎn)物，其作為機(jī)器學(xué)習(xí)的直接產(chǎn)物和機(jī)器智能推理的知識來 源，對整個系統(tǒng)正常運(yùn)作有著極為重要的作用。案例學(xué)習(xí)模塊本發(fā)明的案例學(xué)習(xí)模塊實現(xiàn)方式如圖2所示，其運(yùn)行流程分為三 個階段案例捕獲、信息抽取和案例表示(1)在案例捕獲階段，首先用戶根據(jù)自身的產(chǎn)品設(shè)計或制造需求向系統(tǒng)發(fā)出服務(wù) 請求，此時案例學(xué)習(xí)模塊內(nèi)部的監(jiān)聽線程被觸發(fā)啟動，用于感知和跟蹤用戶的操作，如圖3 所示。為了使自己的制造需求得以滿足，用戶需要從系統(tǒng)返回的列表中選取服務(wù)，并針對該 服務(wù)的輸入要求準(zhǔn)備相應(yīng)數(shù)據(jù)，之后通過調(diào)用該服務(wù)而得到返回結(jié)果。上述過程往往需要 重復(fù)嘗試多次，以獲得用戶滿意的結(jié)果。為了支持多用戶和多任務(wù)，在基于SOA的復(fù)雜產(chǎn)品 先進(jìn)集成系統(tǒng)中為上述的每一步用戶操作都提供了一個任務(wù)隊列，監(jiān)聽線程通過對這些任 務(wù)隊列進(jìn)行監(jiān)視而感知并跟蹤用戶的操作過程，同時使用旁視快照技術(shù)實時抓取任務(wù)隊列 的鏡像，從而實現(xiàn)了在不影響原系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下自動獲取和記錄外界用戶操作全過 程的所有信息。(2)之后進(jìn)入信息抽取階段，其目的是要從上一步所捕獲的雜亂信息中獲取所需 信息，其可進(jìn)一步分為分解和抽取兩個子過程。在分解過程中，首先對案例捕獲階段產(chǎn)生的 信息根據(jù)事先規(guī)定的協(xié)議規(guī)則和語法說明(其中規(guī)定了不同信息之間的分割符、信息表示 語法等文本特性)進(jìn)行解析，分離出指令字、分隔符、關(guān)鍵詞和終結(jié)符，初步提取出用戶信息和時間信息；接著進(jìn)入抽取過程，利用正則表達(dá)式根據(jù)分解過程所得到的用戶名和時間 點在已接收的信息流中匹配(match)出對應(yīng)的用戶操作數(shù)據(jù)，如用戶的需求描述、服務(wù)選 擇、輸入輸出、效果反饋以及用戶身份等具有語義的信息。(3)在案例表示階段，對上階段抽取出的信息進(jìn)行整理和結(jié)構(gòu)化，形成新案例。其 需要以事先制定好的案例描述框架為前提，案例描述框架規(guī)定了案例中所需要包含的信息 及這些信息的組織方式，如圖4所示。案例描述框架的制定要充分考慮案例匹配、案例篩 選、案例重用的需要，圖4中的案例描述框架包括了問題分類、用戶信息、用戶需求、服務(wù)信 息、參數(shù)信息、輸出結(jié)果、服務(wù)執(zhí)行耗時、用戶評價等，其確保為之后的案例匹配、篩選和重 用提供了足夠案例推理依據(jù)，比如“用戶需求”是為了與用戶B的需求進(jìn)行對比，如果兩者 相同和相似性很高，則包含在案例中為用戶A提供了滿意輸出的服務(wù)對B的參考價值是顯 而易見的。另外，案例描述框架的組織結(jié)構(gòu)也很重要，圖4中充分考慮了推理的方便，把其 組織為 < 問題描述，問題求解，求解效果 > 三元組，推理時，由問題描述的匹配得到問題求解 方法的集合，然后利用求解效果的篩選不斷對集合中的問題求解方法進(jìn)行求精。因此，在案 例表示階段首先對信息抽取的結(jié)果進(jìn)行整理，得到案例描述框架中所需信息的各條目，即 問題分類、用戶信息、用戶需求、服務(wù)信息、參數(shù)信息、輸出結(jié)果等；然后對這些條目按照案 例描述框架中的組織方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，從而形成新案例(用對象形式表示)。案例存儲模塊本發(fā)明中的案例存儲模塊實現(xiàn)方式如圖5所示，其目的是為了實 現(xiàn)對案例的持久化以及以索引的形式對案例進(jìn)行高效組織(1)首先案例存儲模塊接收案例學(xué)習(xí)模塊傳送過來的新案例(以對象形式表 示)；(2)然后利用 Hibernate 對象關(guān)系映射(Object Relation Mapping, 0RM)手段把 案例的對象描述轉(zhuǎn)換為關(guān)系描述；Hibernate是當(dāng)前最流行的高性能ORM工具之一，可方 便高效地完成案例對象到關(guān)系模式的映射轉(zhuǎn)換以及逆轉(zhuǎn)換，比如在案例的對象描述中，一 個案例對象中包含有(has a)類別對象、用戶對象、服務(wù)對象等，且這些對象內(nèi)部又包含了 復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(比如服務(wù)對象中包含服務(wù)描述、輸入、輸出等)；而經(jīng)過Hibernate的ORM轉(zhuǎn) 換后，一個案例對象對應(yīng)案例關(guān)系表中的一行，其中不再直接記錄類別詳情、用戶詳情、服 務(wù)詳情等，而僅僅是包含一個指向類別關(guān)系表、用戶關(guān)系表和服務(wù)關(guān)系表的外鍵。經(jīng)過ORM 后，案例對象被轉(zhuǎn)化為關(guān)系，從而可以方便高效地存儲進(jìn)目前最為成熟商業(yè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中 (如 Oracle 等)。(3)接著利用JDBC數(shù)據(jù)庫連接和操縱工具把案例存入到Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。 首先JDBC利用Oracle提供的JDBC驅(qū)動連接到配置文件所指定的Oracle數(shù)據(jù)庫(配置文 件中指定了數(shù)據(jù)庫的位置、端口、名稱、用戶名和密碼等)，接著把要持久化的案例關(guān)系表示 成 SQLi吾句，其語法形式類似于“ insert into CASE_TABLE (ID, USER_ID—) values (356598， 56…)”，然后開啟事務(wù)以保證持久化后數(shù)據(jù)的一致性，最后通過執(zhí)行SQL語句和事務(wù)提交 實現(xiàn)案例存儲。(4)最后對案例進(jìn)行索引組織。對案例進(jìn)行索引組織的實現(xiàn)方式如圖6所示，其過 程分為索引建立和索引利用兩方面。在索引建立過程中，首先以離線的方式從案例庫中取 出案例表示，接著案例表示中的各節(jié)點進(jìn)行處理，如果是文本節(jié)點則對其進(jìn)行切詞，把所切 得關(guān)鍵詞放入索引列表中形成“倒排索引”，同時記錄下每個關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率及位置。在索引利用過程中，首先用戶提出自己的需求，接著對用戶需求表示中的各節(jié)點進(jìn)行處理，找 到其中的文本節(jié)點并進(jìn)行切詞，利用所得到的關(guān)鍵詞在倒排索引中進(jìn)行匹配計算，其結(jié)果 是兩者文本間的相似度。最后根據(jù)文本相似度由大到小選取前20%的案例，并取出這些案 例的值節(jié)點，使其與用戶需求描述中對應(yīng)值節(jié)點進(jìn)行比較，從而實現(xiàn)對所需案例的快速定 位與訪問。案例匹配模塊本發(fā)明中的案例匹配模塊實現(xiàn)方式如圖7所示，其核心是匹配算 法的設(shè)計，本發(fā)明在TF-IDF基礎(chǔ)上結(jié)合案例描述框架特點設(shè)計實現(xiàn)了針對復(fù)雜產(chǎn)品領(lǐng)域 的相似度匹配算法，具體為(1)依據(jù)前述的案例描述框架，把用戶需求結(jié)構(gòu)化為與問題描述一致的樹結(jié)構(gòu)。該 過程分三步，首先對用戶直接提交的查詢條件進(jìn)行收集，一般來說用戶直接提交的信息包 括問題分類、用戶需求、指標(biāo)偏重，直接對其進(jìn)行整理即可；然后需要對用戶自身信息進(jìn)行 挖掘，利用系統(tǒng)記錄的登錄用戶ID直接從數(shù)據(jù)庫中讀取用戶的詳細(xì)信息；最后把前兩步所 獲得的信息按照案例描述框架中問題描述子樹的組織形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，形成用戶需求對象 表不。(2)在(1)的基礎(chǔ)上，計算用戶需求樹與案例庫中每條案例的問題描述子樹間對 應(yīng)節(jié)點的相異度。假設(shè)N” η,分別是用戶需求描述樹N與案例問題描述子樹η第i個對應(yīng) 位置的節(jié)點值，則它們之間的差異程度(相異度)即為Npiii間的差值-Ji H η, θ N]。由于N” Hi的類型可能不是數(shù)值，此時不能直接做減法運(yùn)算，因此式中用符號Θ表示。根據(jù)Npni的不同類型，分為以下幾種情況1.若隊、η,為值類型，則/, =I nt -N,\ /Μαχ{\ η丨—Nj |}.2.若 Ni、Iii 為布爾類型，則 Ii= (η廠Ni) == true 1:0 ；3.若Npni為文本類型，則Ii = I-SimOii, Ni)，其中Sim(I^Ni)為隊、叫間的文本 相似度，可采用經(jīng)典TF-IDF算法來計算，即通過統(tǒng)計關(guān)鍵詞在語料元素中出現(xiàn)的次數(shù)(詞 頻，TF)和在語料庫中出現(xiàn)的頻率(逆向文件頻率，IDF)確定文本相似程度，且文本相似度 與TF成正比，與IDF成反比(注=TF-IDF算法并非本發(fā)明之成果，其細(xì)節(jié)請參考相關(guān)資料)。(3)然后，在計算出了每個節(jié)點N” Hi的相似度基礎(chǔ)上，對樹N與樹η的整體相似 度進(jìn)行計算，其計算公式為Lj = ZfwiX(Ui)J
1=1其中Wi為節(jié)點i在樹中的重要性權(quán)重，其計算方法為Wi = WselfXwparentWself為該節(jié)點在兄弟節(jié)點中的重要性權(quán)重，Wparent為其父節(jié)點在樹中的重要性權(quán) 重，其數(shù)值應(yīng)由領(lǐng)域?qū)＜乙罁?jù)經(jīng)驗或通過不斷嘗試來確定。(4)最后，針對所有案例計算出各自的相似度后，按照從大到小的順序?qū)Y(jié)果進(jìn)行 排序，選取相似度最大的前20%的案例作為案例檢索的結(jié)果，即F({L}) = {LjlLj ^ L20.^ }由于隨著用戶的不斷使用和案例庫的不斷積累，案例的數(shù)目會逐漸龐大，為了保 證排序的效率，這里的排序過程應(yīng)選用快速排序算法，其時間復(fù)雜度為Ofclogn)。案例篩選模塊本發(fā)明中的案例篩選模塊通過對案例的服務(wù)質(zhì)量(Quality ofServices,QoS)進(jìn)行分析和計算，通過靜態(tài)加權(quán)算法求出案例的整體滿意度評分，并依據(jù)分 值的大小進(jìn)行案例篩選，具體實現(xiàn)如圖8所示(1)初始化待篩選隊列，從案例匹配模塊接收可能解及相應(yīng)的整體相似度評分；(2)針對隊列中的可能解，根據(jù)其QoS計算案例的整體滿意度評分。案例匹配僅 從案例問題描述與用戶需求間的相似程度出發(fā)，它并未考慮案例的QoS信息。然而，從用戶 角度出發(fā)，用戶自然希望獲得質(zhì)量最好的問題求解方案，因此需要對案例匹配結(jié)果進(jìn)行QoS 篩選并排序，把質(zhì)量最好的案例已較高的優(yōu)先級推薦給用戶。這里的篩選依據(jù)就是案例整 體滿意度評分，其計算方法為S = fLJ + t(eixwe)J/2其中Lj即為上一步中計算的相似度評分，而ei是案例QoS效果中的第i個指標(biāo) 項，其包括案例的所屬領(lǐng)域、服務(wù)發(fā)布者信息、服務(wù)執(zhí)行耗時、服務(wù)被執(zhí)行次數(shù)、用戶對服務(wù) 匹配度評價、用戶對服務(wù)執(zhí)行結(jié)果評價、用戶整體滿意度評價等；而％是61在全部指標(biāo)項中 所占有的權(quán)重，由領(lǐng)域?qū)＜乙罁?jù)經(jīng)驗和試驗來確定。(3)計算出可能解的整體滿意度評分后就可以根據(jù)評分情況進(jìn)行篩選，得出建議 解。其篩選策略就是對照事先制定的滿意度閥值，舍棄滿意度評分在閥值之下的案例，而篩 選出整體滿意度在閥值之上的案例作為該模塊最終輸出，即建議解，用數(shù)學(xué)語言描述為F({S}) = (SjISj^SlhresholdI其中SThresh。ld即為滿意度閥值，其值由用戶根據(jù)自己的習(xí)慣和偏好自行設(shè)定，并可 由用戶在需要時自行調(diào)整，因此上述篩選結(jié)果能夠很好地滿足不同用戶的習(xí)題，提供較好 的使用體驗。案例重用模塊本發(fā)明中的案例重用模塊實現(xiàn)方式如圖9所示(1)接收案例篩選模塊傳送來的建議解案例集合；(2)提供人機(jī)交互界面，向用戶推薦建議解及相關(guān)摘要供選擇決策。該界面為用戶 展現(xiàn)一個建議解列表，列表中的推薦案例按照其整體滿意度評分從大到小排列，以幫助用 戶快速定位整體匹配和性能最優(yōu)的案例。對于列表中的每一條推薦案例給出基本信息摘要 和查看詳情的入口鏈接?；拘畔⒄ㄕ埱笳?、服務(wù)描述摘要、案例創(chuàng)建者、案例整 體滿意度評分、與需求匹配的相似度等。而通過查看詳情的入口鏈接，用戶可以獲得該案例 在案例描述框架中規(guī)定的全部信息；(3) 一旦用戶選定了某條推薦案例后，交互則進(jìn)入?yún)?shù)推薦頁面。在參數(shù)推薦頁 面，向用戶展現(xiàn)了形成該案例過程中用戶所使用的歷史參數(shù)、對應(yīng)參數(shù)的返回結(jié)果以及對 應(yīng)的用戶歷史評價，這些信息中蘊(yùn)含了豐富歷史經(jīng)驗，當(dāng)前用戶可以直接利用這些寶貴的 經(jīng)驗，也可在這些經(jīng)驗的基礎(chǔ)上按照自己的需求進(jìn)行改進(jìn)；(4)當(dāng)用戶希望對案例進(jìn)行調(diào)用，則進(jìn)入案例調(diào)用頁面，向用戶提供服務(wù)調(diào)用的 人機(jī)接口和交互界面，用戶通過該界面輸入自己的服務(wù)參數(shù)和數(shù)據(jù)，然后通過點擊“調(diào)用，， 按鈕由后臺實現(xiàn)服務(wù)的調(diào)用和結(jié)果返回工作。后臺實現(xiàn)服務(wù)調(diào)用的流程如下首先接收用 戶提交的輸入并緩存；接著對服務(wù)的WSDL(Web Services Description Language)文件 進(jìn)行解析，提取出服務(wù)所規(guī)定的服務(wù)輸入輸出結(jié)構(gòu)及類型、S0AP(Simple Object Access Protocol)通信報文語法規(guī)則、服務(wù)所在地址等；接著，把緩存的用戶輸入按照服務(wù)輸入結(jié)構(gòu)和SOAP語法組裝成SOAP報文；然后，根據(jù)服務(wù)所在地址向服務(wù)發(fā)送通信請求，并傳送所 組裝的SOAP報文；最后接收服務(wù)返回的SOAP報文，并根據(jù)WSDL中的服務(wù)輸出結(jié)構(gòu)及類型 規(guī)定和SOAP語法對報文進(jìn)行拆包，提取中用戶所需要的服務(wù)返回結(jié)果；(5)在用戶調(diào)用了案例后，則進(jìn)入結(jié)果對比頁面，根據(jù)用戶的調(diào)用參數(shù)把該案例的 相關(guān)歷史調(diào)用結(jié)果與當(dāng)前結(jié)果進(jìn)行對比，對與兩結(jié)果相差較大的輸出項向用戶發(fā)出提示信 息；(6)之后進(jìn)入用戶反饋處理環(huán)節(jié)，該過程分為三種情況a.如果用戶對案例調(diào)用結(jié)果滿意，則案例重用完成；b.如果用戶對案例調(diào)用結(jié)果不滿意，希望通過調(diào)整輸入?yún)?shù)重新嘗試，則重復(fù)步 驟C;c.如果用戶對案例本身不滿意，希望選擇其它案例重新嘗試，則重復(fù)步驟b ；(7)把用戶對案例的反饋情況發(fā)送給案例更新模塊，該模塊的執(zhí)行流程結(jié)束。案例更新模塊本發(fā)明中的案例更新模塊實現(xiàn)過程分為兩個相對獨(dú)立但又彼此聯(lián) 系的流程，即反饋更新和演化更新(1)反饋更新是在案例重用完成時根據(jù)用戶的反饋對案例進(jìn)行的更新，主要通過 用戶的反饋來調(diào)整案例的QoS值，其基本思想是利用統(tǒng)計學(xué)理論對大量用戶的評價進(jìn)行匯 總，使得案例的QoS更客觀更能反映案例的質(zhì)量。為了便于理解這一過程，這里舉例說明 假設(shè)存在兩個服務(wù)SA和SB，其功能都是為了實現(xiàn)流體摩擦計算，但其計算精度或執(zhí)行耗時 均不相同，SA的精度為百分之一而SB為十萬分之一，SA執(zhí)行耗時k而SB耗時50分鐘。 SA、SB部署上線后，假設(shè)用戶UA是第一位使用者，其需求對精度的要為十分之一，則SA完 全滿足UA的需求，且又因SA執(zhí)行耗時短，因此在此次形成的案例中SA的QoS質(zhì)量要比SB 高很多。但顯然這種評價是十分不全面的，所以就需要其他用戶從不同的需求出發(fā)對SA、SB 做出評價反饋，并利用這些反饋對之前的QoS做出修正。修正算法采用加權(quán)平均算法，其公 式為
權(quán)利要求
1.一種支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)，其特征在于包括案例學(xué)習(xí)模塊、案例 存儲模塊、案例匹配模塊、案例篩選模塊、案例重用模塊和案例更新模塊，其中案例學(xué)習(xí)模塊，實現(xiàn)對用戶在復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計制造過程中的操作信息的跟蹤和記錄，經(jīng) 抽取整理后形成案例；案例存儲模塊，對案例學(xué)習(xí)模塊中形成案例學(xué)習(xí)所得的案例條目進(jìn)行持久化存儲，實 現(xiàn)對用戶操作過程中所產(chǎn)生經(jīng)驗知識的不斷積累，形成案例庫；案例匹配模塊，針對用戶提出的新需求，從案例存儲模塊中案例存儲所得的案例庫中 查找匹配出相似或相關(guān)的條目作為新需求的可能解；案例篩選模塊，根據(jù)案例的質(zhì)量信息和用戶需求的側(cè)重點，對案例匹配模塊中案例匹 配給出的可能解集合進(jìn)行篩選形成建議解，把最滿足用戶需求的案例優(yōu)先推薦給用戶；案例重用模塊，根據(jù)用戶所選定的案例篩選模塊中案例篩選得到的建議解向用戶推薦 服務(wù)調(diào)用參數(shù)，并提供調(diào)用測試和結(jié)果對比，直至用戶滿意；案例更新模塊，把案例重用模塊中用戶案例重用的結(jié)果反饋并擴(kuò)充進(jìn)案例存儲模塊中 的案例庫，并在保證案例典型性的前提下，盡可能減少案例的冗余。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)，其特征在于所述案 例學(xué)習(xí)模塊分案例捕獲、信息抽取和案例表示三個階段在案例捕獲階段，模塊內(nèi)部的監(jiān)聽 線程被啟動，用于感知和跟蹤用戶的操作，同時使用旁視快照技術(shù)自動獲取并記錄外界用 戶操作全過程的所有信息；之后進(jìn)入信息抽取階段，需要對案例捕獲階段所獲得數(shù)據(jù)對照用戶的操作過程進(jìn)行分 解和抽取，從而獲得用戶需求描述、服務(wù)選擇、輸入輸出、效果反饋以及用戶身份等具有語 義的信息描述；在案例表示階段，對上階段抽取出的信息進(jìn)行整理和結(jié)構(gòu)化，形成一條新案例，其中后 兩個階段的進(jìn)行需要以事先制定好的案例描述框架為前提，案例描述框架規(guī)定了案例中所 需要包含的信息及這些信息的組織方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)，其特征在于所述案 例存儲模塊的實現(xiàn)過程為(1)接受案例學(xué)習(xí)模塊傳送過來的新案例，該新案例以對象形式描述；(2)利用Hibernate對象關(guān)系映射手段把案例的對象描述轉(zhuǎn)換為關(guān)系描述；(3)利用JDBC數(shù)據(jù)庫連接和操縱工具把案例存入到Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫中；(4)對案例進(jìn)行索引組織，對案例進(jìn)行索引組織實現(xiàn)過程分為索引建立和索引利用兩 方面，在索引建立過程中，首先以離線的方式從案例庫中取出案例表示，然后對案例表示中 的各節(jié)點進(jìn)行處理，如果是文本節(jié)點則對文本節(jié)點進(jìn)行切詞，把所切得關(guān)鍵詞放入索引列 表中形成“倒排索引”，同時記錄下每個關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率及位置；在索引利用過程中，首先 用戶提出自己的需求，接著對用戶需求表示中的各節(jié)點進(jìn)行處理，找到其中的文本節(jié)點并 進(jìn)行切詞處理，利用所得到的關(guān)鍵詞在倒排索引中進(jìn)行批評計算，初步找出相似度較高的 案例，最后對于哪些值節(jié)點在用戶需求描述和初步篩選出的案例間進(jìn)行比較，從而實現(xiàn)對 所需案例的快速定位與訪問。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)，其特征在于所述案 例匹配模塊實現(xiàn)過程為(1)依據(jù)案例描述框架把用戶需求結(jié)構(gòu)化為與案例表示中需求描述一致的樹結(jié)構(gòu)；(2)對用戶需求和案例表示樹中的對應(yīng)節(jié)點計算相異度；(3)考慮節(jié)點自身的權(quán)重，對上述計算結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計算，得到用戶需求和案例表示樹 間的整體相似度；(4)根據(jù)整體相似度對案例進(jìn)行排序；(5)選取整體相似度最大的前20%的案例作為該模塊的最終輸出，即可能解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)，其特征在于所述案 例篩選模塊實現(xiàn)如下(1)初始化待篩選隊列，從案例匹配模塊接收可能解及相應(yīng)的整體相似度評分；(2)利用加權(quán)求和算法依次對案例的服務(wù)所屬領(lǐng)域、服務(wù)發(fā)布者信息、服務(wù)執(zhí)行耗時、 服務(wù)被執(zhí)行次數(shù)、用戶對服務(wù)匹配度評價、用戶對服務(wù)執(zhí)行結(jié)果評價、用戶整體滿意度評價 等QoS信息迭代計算，求出案例的整體滿意度評分；(3)根據(jù)事先制定的滿意度閥值，篩選出整體滿意度在閥值之上的案例作為該模塊的 最終輸出，即建議解。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)，其特征在于所述案 例重用模塊實現(xiàn)如下(1)接收案例篩選模塊傳送來的建議解案例集合；(2)提供人機(jī)交互界面，向用戶推薦建議解及相關(guān)摘要供用戶選擇決策；(3)—旦用戶選擇了某條案例，則進(jìn)入?yún)?shù)推薦頁面，把該案例歷史最佳參數(shù)推薦給用 戶，供用戶參考；(4)當(dāng)用戶希望對案例進(jìn)行調(diào)用，則進(jìn)入案例調(diào)用頁面，向用戶提供服務(wù)調(diào)用的人機(jī)接 口和交互界面；(5)在用戶調(diào)用了案例后，則進(jìn)入結(jié)果對比頁面，根據(jù)用戶的調(diào)用參數(shù)把該案例的相關(guān) 歷史調(diào)用結(jié)果與當(dāng)前結(jié)果進(jìn)行對比，對于兩結(jié)果相差較大的輸出項向用戶發(fā)出提示信息；(6)之后進(jìn)入用戶反饋處理環(huán)節(jié)，該過程分為三種情況a.如果用戶對案例調(diào)用結(jié)果滿意，則案例重用完成；b.如果用戶對案例調(diào)用結(jié)果不滿意，希望通過調(diào)整輸入?yún)?shù)重新嘗試，則重復(fù)步驟c；c.如果用戶對案例本身不滿意，希望選擇其它案例重新嘗試，則重復(fù)步驟b；(7)把用戶對案例的反饋情況發(fā)送給案例更新模塊，該模塊的執(zhí)行流程結(jié)束。
7.一種支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫方法，其特征在于實現(xiàn)步驟如下(1)用戶A登錄復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造系統(tǒng)，根據(jù)自己的產(chǎn)品設(shè)計或制造需求進(jìn)行服務(wù)查 找操作，通過不斷嘗試選取最能滿足其需求的服務(wù)和參數(shù)，然后調(diào)用該服務(wù)以得到用戶預(yù) 期希望的返回結(jié)果，這是用戶可以對相應(yīng)的服務(wù)進(jìn)行滿意度評價；(2)在用戶進(jìn)行上述操作的同時，本發(fā)明系統(tǒng)中案例庫模塊通過監(jiān)聽并利用旁視快照 捕獲用戶的每一步操作信息，并利用案例描述框架通過對其進(jìn)行抽取和結(jié)構(gòu)化形成一條或 多條新案例(與用戶的嘗試次數(shù)有關(guān))，即完成了案例學(xué)習(xí)；(3)之后新案例被遞交給案例存儲模塊，該模塊利用Hibernate完成ORM過程，并利用 JDBC把ORM所得到的關(guān)系模式持久化如Oracle數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)了案例的不斷積累；(4)當(dāng)具有與用戶A類似需求的用戶B進(jìn)行服務(wù)查找時，本發(fā)明系統(tǒng)中的案例匹配模塊對B的需求與已有案例進(jìn)行相似度計算，并選取相似度最高的前20%的案例作為B需求的 可能解；(5)可能解被遞交給案例篩選模塊，該模塊利用A對服務(wù)執(zhí)行情況的評價以及案例自 身的一些屬性進(jìn)行加權(quán)計算，求出可能解中各案例對用戶B需求的整體滿意度評分，并選 取滿意度評分在規(guī)定閥值之上的案例為建議解供B參考；(6)案例重用模塊通過人機(jī)交互把可能解展現(xiàn)給用戶B，并配合B從中選取所需案例進(jìn) 行參考和服務(wù)調(diào)用，以及對調(diào)用結(jié)果進(jìn)行評價反饋；(7)用戶反饋被提交到案例更新模塊，該模塊利用用戶B的反饋情況對已有案例進(jìn)行 必要的修改，并利用人機(jī)協(xié)作策略消除冗余案例。
全文摘要
一種支持復(fù)雜產(chǎn)品先進(jìn)制造的案例庫系統(tǒng)及方法，包括案例學(xué)習(xí)模塊、案例存儲模塊、案例匹配模塊、案例篩選模塊、案例重用模塊和案例更新模塊，其中案例學(xué)習(xí)模塊、案例存儲模塊、案例更新模塊共同實現(xiàn)了系統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)功能，而案例匹配模塊、案例篩選模塊與案例重用模塊實現(xiàn)了系統(tǒng)的機(jī)器智能推理功能。應(yīng)用本發(fā)明，不僅避免了用戶從零開始進(jìn)行服務(wù)選取和參數(shù)調(diào)優(yōu)，使用戶工作效率大幅度提高、縮短了復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計制造周期，而且保證了設(shè)計制造質(zhì)量、降低了失敗或缺陷的風(fēng)險，最終也降低了復(fù)雜產(chǎn)品制造全過程的整體成本。
文檔編號G06F17/30GK102081648SQ20101061322
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者張啟程, 張霖, 陶飛 申請人:北京航空航天大學(xué)