面向船舶科研院所知識工程體系模型構(gòu)建研究

1、    面向船舶科研院所知識工程體系模型構(gòu)建研究    孫海斌 張曉靜 劉習(xí)摘要：目的/意義旨在為船舶科研院所知識管理建設(shè)提供可落地的最佳工程實(shí)踐。方法/過程首先簡要分析船舶科研院所在知識管理工作中的現(xiàn)狀及特點(diǎn)，以此提出解決問題的出發(fā)點(diǎn)和思路。通過分析船舶科研院所的科研生產(chǎn)過程及知識管理活動過程，設(shè)計(jì)適合船舶科研單位實(shí)際情況的知識管理系統(tǒng)總體模型，包括知識資產(chǎn)庫模型、知識管理平臺模型和知識運(yùn)營體系模型。最后通過將知識管理模型應(yīng)用到某船舶科研單位進(jìn)行實(shí)踐，驗(yàn)證該模型的有效性和適應(yīng)性。結(jié)果/結(jié)論通過將該模型應(yīng)用到某型號領(lǐng)域知識進(jìn)行驗(yàn)證，有效提高了知識生產(chǎn)和使

2、用效率，降低了研發(fā)成本。關(guān)鍵詞：知識管理  智慧船舶  科研  模型構(gòu)建分類號：f426.22doi：10.13266/j.issn.2095-5472.2021.012引用格式：徐潤昌. 高效知識管理加速企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型： 奧雅納案例研究j/ol. 知識管理論壇， 2021， 6（2）： 118-126引用日期. http：/現(xiàn)行市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，大多數(shù)企業(yè)已經(jīng)逐漸意識到企業(yè)文化的積累和知識的傳承在企業(yè)發(fā)展過程的重要作用。企業(yè)在知識上的創(chuàng)新可以為技術(shù)創(chuàng)新提供重要的保障，而企業(yè)的知識管理本身也是企業(yè)管理制度的創(chuàng)新。因此，知識創(chuàng)新成為企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢的主要來源1。船舶科

3、研院所作為我國國防力量建設(shè)中重要的中堅(jiān)力量，如何在保障科研生產(chǎn)任務(wù)的同時(shí)提高科研生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，為建設(shè)世界一流軍隊(duì)提供高精尖武器裝備成為船舶行業(yè)的首要任務(wù)2。加快智慧型船舶科研院所的建設(shè)，通過知識創(chuàng)新帶動技術(shù)創(chuàng)新，是推動新一輪軍事變革的強(qiáng)大動力和軍工行業(yè)信息化建設(shè)的必由之路。對知識管理的研究始于20世紀(jì)80年代，90年代進(jìn)入實(shí)踐性研究階段，并在計(jì)算機(jī)、教育和金融領(lǐng)域逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。但在船舶科研領(lǐng)域知識管理的研究仍處于起步階段，目前大多數(shù)還處在pdm（product data management）、plm（product lifecycle management）、mes（manuf

4、acturing execution system）等信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)應(yīng)用層面，尚未實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和知識的普遍性管理3。為了彌補(bǔ)這一不足，越來越多的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)開始對船舶行業(yè)的知識管理領(lǐng)域進(jìn)行探索。歐洲moka（manufacturing organize knowledge of army ）項(xiàng)目組對軍事裝備領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)過程知識建模進(jìn)行了研究，并將知識工程應(yīng)用到具體工程實(shí)踐中，取得了一定效果3;美國nist（national institute of standards and technology）的設(shè)計(jì)知識倉庫項(xiàng)目建立了基于數(shù)字模型的知識工程建模框架4;西門子、達(dá)索等國外企業(yè)利用p

5、dm、三維協(xié)同仿真等產(chǎn)品生態(tài)體系，構(gòu)建基于船舶、航空航天等領(lǐng)域研發(fā)的知識管理平臺，取得較好的應(yīng)用效果。國內(nèi)的藍(lán)凌、知網(wǎng)等相關(guān)企業(yè)加入對知識管理領(lǐng)域的實(shí)踐化研究，并將相關(guān)的知識管理理念和平臺系統(tǒng)應(yīng)用到船舶制造領(lǐng)域，取得了一定的效果;孫朝陽等提出了一種基于pdm的工藝知識管理方法，將知識庫應(yīng)用到生產(chǎn)制造的業(yè)務(wù)場景中，在船舶制造領(lǐng)域也得到了一定的使用5。綜上所述，知識管理的理論和實(shí)踐發(fā)展越發(fā)成熟，已步入實(shí)踐應(yīng)用階段。但船舶科研院所涉及產(chǎn)品技術(shù)密集、專業(yè)復(fù)雜，對技術(shù)穩(wěn)定性和可靠性要求越來越高，同時(shí)要求產(chǎn)品研制快速、高效、靈活，因此亟需對船舶科研院所的知識工程建設(shè)進(jìn)行實(shí)踐性探索，通過建立符合行業(yè)特點(diǎn)和管

6、理模式的知識工程體系推動產(chǎn)品創(chuàng)新。1  船舶科研院所知識管理現(xiàn)狀船舶科研院所的研發(fā)生產(chǎn)是一項(xiàng)技術(shù)密集型的復(fù)雜工作，以科研生產(chǎn)項(xiàng)目為核心構(gòu)建知識資源池，積累了大量的工具、資料文獻(xiàn)、產(chǎn)品信息、專利等資源。但海量的知識資源數(shù)據(jù)分布在不同的項(xiàng)目系統(tǒng)中，造成知識復(fù)用難度高，積累的知識資源難以和科研生產(chǎn)過程相結(jié)合，跨部門、跨系統(tǒng)知識資源共享困難，亟需對知識資源池進(jìn)行去中心化、隱性知識顯性化6-8。總體來說，船舶科研院所知識管理存在以下幾方面的問題：（1）知識來源分散多樣。船舶科研院所所從事專業(yè)的特點(diǎn)決定了其知識來源非常豐富：可能來自于客戶知識、國外的輿情報(bào)告，也可能是論文或經(jīng)驗(yàn)。而現(xiàn)實(shí)中的知識又

7、經(jīng)常存在于各種文檔、會議和項(xiàng)目中，這就導(dǎo)致知識非常分散，知識的收集與整合都比較困難。同時(shí)，各種信息系統(tǒng)建設(shè)，諸如財(cái)務(wù)管理、人力資源管理系統(tǒng)、oa辦公平臺、plm產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)等，企業(yè)知識資源經(jīng)常面臨數(shù)據(jù)存放多個系統(tǒng)、同一數(shù)據(jù)不同存放系統(tǒng)造成版本不統(tǒng)一的窘境。（2）知識結(jié)構(gòu)離散存儲。在科研生產(chǎn)業(yè)務(wù)開展過程中，會產(chǎn)生和應(yīng)用很多知識源，但由于業(yè)務(wù)與工作的劃分，目前這些知識源分散存儲在不同部門不同員工的手中。例如在產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，合同簽訂后通常將產(chǎn)品研發(fā)及管理任務(wù)分派到不同的專業(yè)科室，同時(shí)又會細(xì)分合同管理、質(zhì)量管理、項(xiàng)目經(jīng)理、產(chǎn)品負(fù)責(zé)人、測試人員和具體工程師等角色。員工只會關(guān)心與自己相關(guān)工作內(nèi)容，

8、對整個產(chǎn)品的項(xiàng)目不甚了解，這就造成即使是工作多年的老員工調(diào)整工作崗位后由于缺乏掌握相應(yīng)的知識也難以短期內(nèi)勝任新的工作崗位，嚴(yán)重降低了員工的工作效率。上述情況造成對關(guān)鍵員工、有經(jīng)驗(yàn)員工隱性知識的挖掘不夠充分，一旦他們離職就會對知識傳承造成極大影響。同時(shí)知識結(jié)構(gòu)離散造成了員工知識點(diǎn)局限化、員工學(xué)習(xí)知識困難9-11。（3）顯性知識共享不暢。通信行業(yè)培養(yǎng)一個人員，需要5-7年時(shí)間，需要專家傳、幫、帶。而且新員工上崗后，面臨的知識龐雜，學(xué)習(xí)不知道如何下手，員工難以快速進(jìn)行學(xué)習(xí)。如果能建立一個知識系統(tǒng)將有力地促進(jìn)新員工的學(xué)習(xí)和進(jìn)步，其最終的目的是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者獨(dú)立思考、解決問題的能力。而且科研單位通常面臨著人

9、員老化、知識帶斷層，人員培養(yǎng)難、人員流失率高等問題。如果能以it技術(shù)為支撐，加快人員的傳承培養(yǎng)，將極大地提高工作效率。（4）隱性知識亟待挖掘。由于船舶行業(yè)特點(diǎn)，員工經(jīng)常在外地出差，奔波于各個項(xiàng)目點(diǎn)上，同時(shí)，船舶科研院所采取項(xiàng)目矩陣管理模式，工期緊，造成員工通常只會關(guān)注于當(dāng)前工作所需內(nèi)容，很難窺探到整個項(xiàng)目的運(yùn)作全貌和知識流轉(zhuǎn)的全貌，有些工作多年的老員工調(diào)崗后也極易陷入了知識盲區(qū)。同時(shí)，項(xiàng)目管理制度還會導(dǎo)致項(xiàng)目設(shè)計(jì)和開發(fā)等經(jīng)驗(yàn)往往會存在于少數(shù)專家和核心項(xiàng)目成員頭腦中，組織缺乏將知識進(jìn)行獲取、沉淀和積累的有效手段與方法。2  知識管理活動過程建模船舶科研院所知識資產(chǎn)通過按照內(nèi)部收集、共享

10、、應(yīng)用和創(chuàng)新的流程進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，通過外部數(shù)據(jù)挖掘、積累、推送的流程進(jìn)行外循環(huán)。對內(nèi)外雙循環(huán)數(shù)據(jù)抓取形成知識庫后不斷地更新。同時(shí)，對業(yè)務(wù)流程和科研生產(chǎn)流程進(jìn)行梳理形成知識地圖，有效提高員工的工作效能。在整個知識管理活動中通過采用智能抽取算法（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、決策樹法、遺傳算法等）可以從大量顯性知識中剝離出隱性知識12-13，配套船舶行業(yè)特有規(guī)則和專家總結(jié)出的規(guī)則經(jīng)驗(yàn)，提高知識挖掘和知識檢索的準(zhǔn)確性。員工可以不斷地調(diào)用知識資源，形成知識服務(wù)平臺。根據(jù)用戶的知識需求信息反饋，形成有價(jià)值的信息庫，內(nèi)部知識和外部知識的不斷吸收和整合達(dá)到知識創(chuàng)新的目的14。知識管理活動過程模型如圖1所示：3  知識

11、工程體系模型建設(shè)3.1  知識資產(chǎn)庫模型建設(shè)知識資產(chǎn)庫需要采用安全的數(shù)據(jù)架構(gòu)，通過集成化的知識存儲，將知識資源集中管理，方便在使用的過程中隨時(shí)調(diào)用。知識資產(chǎn)庫模型需要根據(jù)各船舶科研院所產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)，提供柔性化、可配置的體系建設(shè)，支持可擴(kuò)展的類型劃分模式、可定制的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模式，使知識的收集體系化、存儲標(biāo)準(zhǔn)化、搜索結(jié)構(gòu)化。知識資產(chǎn)庫模型建設(shè)如圖2所示：（1）知識類型維度。從知識類型維度而言，需要支持可配置化的分類體系，支撐業(yè)務(wù)的擴(kuò)展要求。一般可將知識按照經(jīng)營管理知識、項(xiàng)目成果、外部知識和經(jīng)驗(yàn)案例進(jìn)行一級分類15。經(jīng)營管理知識指沉淀日常業(yè)務(wù)、流程運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的知識，包括企業(yè)戰(zhàn)略管理、企業(yè)文

12、化、生產(chǎn)管理、供應(yīng)管理、營銷管理、財(cái)務(wù)審計(jì)、人力行政等;項(xiàng)目成果指沉淀專項(xiàng)工作及咨詢項(xiàng)目過程中的知識，可以先梳理出不同的項(xiàng)目，然后按項(xiàng)目階段劃分為項(xiàng)目前期交流調(diào)研、項(xiàng)目立項(xiàng)、商務(wù)階段、項(xiàng)目啟動、項(xiàng)目過程與監(jiān)督、項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)和項(xiàng)目后評價(jià)等;外部知識指為職能工作及項(xiàng)目工作提供支撐的知識，如技術(shù)動態(tài)、市場發(fā)展等;經(jīng)驗(yàn)案例指由管理和項(xiàng)目工作過程中提煉而得的知識，如某一項(xiàng)目故障案例、經(jīng)驗(yàn)禁忌等。（2）知識屬性設(shè)計(jì)。知識屬性設(shè)計(jì)是梳理并沉淀組織知識的重要環(huán)節(jié)，主要用于規(guī)范知識的存儲，便于對組織知識進(jìn)行查閱16-18。在知識屬性設(shè)計(jì)過程中，需要遵循知識結(jié)構(gòu)的管控原則、具體設(shè)計(jì)的一般性原則。以知識元數(shù)據(jù)為例，定義

13、的元數(shù)據(jù)規(guī)范和附件數(shù)據(jù)規(guī)范如表1和表2所示：同時(shí)，為便于用戶快速定位知識信息和對知識進(jìn)行高效的管理，知識的名稱需要規(guī)范、科學(xué)的命名方式，知識命名過程中主要遵循統(tǒng)一性原則、穩(wěn)定性原則和適用性原則。以元知識名稱要素為例，主要包括知識來源、知識內(nèi)容概述、日期、版本、密級等主要內(nèi)容，例如“知識管理辦法v1.0_信息管理部_非密_20180201”，具體內(nèi)容元素要求如表3所示：（3）知識權(quán)限設(shè)計(jì)。知識文檔有顯示、創(chuàng)建、編輯、查看、下載等操作環(huán)節(jié)，對應(yīng)操作主要受職級權(quán)限和范圍權(quán)限兩大權(quán)限類型約束，受限于員工是否達(dá)到知識要求的職級、所屬的部門是否符合知識要求的使用范圍19。在創(chuàng)建知識時(shí)，創(chuàng)建者根據(jù)共享與保密

14、要求而設(shè)置知識權(quán)限。知識權(quán)限的控制程度可細(xì)化至具體組織、具體崗位、具體職級。除此之外，當(dāng)員工因工作需要而需獲取知識的使用權(quán)限時(shí)，可執(zhí)行知識授權(quán)流程。在具體的權(quán)限劃分以及設(shè)置方面，可遵循表4。3.2  知識管理平臺模型建設(shè)船舶科研院所知識管理平臺功能從結(jié)構(gòu)上分為5個層次：數(shù)據(jù)層、后臺管理層、通用服務(wù)層、功能應(yīng)用層、顯示層。功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。從應(yīng)用層面上，知識管理功能模型可分為顯性知識資產(chǎn)化、隱性知識顯性化和知識資產(chǎn)場景化3個模塊。顯性知識資產(chǎn)化通過對知識實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理，將顯性知識進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)狀化管理，在此基礎(chǔ)上組織形成各類型專題知識庫20。同時(shí)引入“層次化”的管理理念，如參考檔案

15、管理的模型和思路，將各種知識分門別類進(jìn)行層次化的目錄管理，以及使用關(guān)鍵字或全文索引，方便員工檢索和查閱文檔。另外，需要實(shí)現(xiàn)對文檔處理周期的管理，包括知識的撰寫、審閱、發(fā)布、存檔等各個環(huán)節(jié)。對知識進(jìn)行版本控制，保證員工訪問的都是最新和有效的知識。隱性知識顯性化主要通過知識社區(qū)、知識百科、個人空間、知識問答等多種方式，同時(shí)配合知識積分和相應(yīng)的政策激勵，最大程度激發(fā)員工參與知識共享的積極性。員工可以通過相應(yīng)的功能模塊發(fā)起問題，系統(tǒng)應(yīng)該能夠根據(jù)員工發(fā)起的問題類型和內(nèi)容，在平臺數(shù)據(jù)中進(jìn)行挖掘和分析，推送相應(yīng)的知識。同時(shí)，其他員工也可對問題進(jìn)行解答，實(shí)現(xiàn)知識內(nèi)容的積淀。知識場景化主要通過將知識管理平臺與相

16、應(yīng)的業(yè)務(wù)過程進(jìn)行結(jié)合，利用知識地圖和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成的方式，將知識內(nèi)容在特定的場景下，精準(zhǔn)地推送給員工21。例如，員工在設(shè)計(jì)過程中可以快速檢索到所需的參考設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)案例等，甚至平臺可以主動地向員工推送可能需要的知識，實(shí)現(xiàn)知識利用和日常業(yè)務(wù)工作的緊密結(jié)合，提高知識復(fù)用的效率和頻率。3.3  知識運(yùn)營體系模型建設(shè)知識運(yùn)營體系建設(shè)是知識流動的加速器，可以提升知識從產(chǎn)生到應(yīng)用整個循環(huán)的速度和質(zhì)量，是知識工程體系不可分割的一部分22-23。知識運(yùn)營體系的建設(shè)主要包括內(nèi)容運(yùn)營、活動運(yùn)營和數(shù)據(jù)運(yùn)營3個方面的內(nèi)容，可根據(jù)單位的具體情況分階段進(jìn)行推進(jìn)。知識的運(yùn)營可通過內(nèi)外部的線上、線下活動予以落實(shí)

17、，如表5所示：4  應(yīng)用實(shí)踐效果分析知識應(yīng)用實(shí)踐效果具有復(fù)雜性、多樣性和抽象性的特點(diǎn)，與企業(yè)規(guī)模、文化、制度等多方面因素具有一定的關(guān)聯(lián)性，因而很難運(yùn)用統(tǒng)一的模型進(jìn)行效果評價(jià)。例如，某船舶科研單位中型號a的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)案例在不同的場景中會體現(xiàn)出不同的結(jié)果，難以統(tǒng)一評價(jià)該設(shè)計(jì)方案的有效性。因此，在實(shí)踐性效果分析時(shí)針對某一型號領(lǐng)域知識工程體系實(shí)施后的效果進(jìn)行分析和評價(jià)。主要從實(shí)施后的經(jīng)濟(jì)效益，以及代表知識系統(tǒng)推薦質(zhì)量的命中率hr（hits ratio）和歸一化折損累計(jì)增益（normalized discounted cumulative gain，ndcg） 24指標(biāo)進(jìn)行效果分析評價(jià)。某船舶科

18、研單位經(jīng)濟(jì)效益分析見表6，主要從效率提升、人力和資源成本節(jié)約、研發(fā)成本和知識產(chǎn)權(quán)數(shù)量上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。代表知識系統(tǒng)推薦質(zhì)量的命中率hr主要通過對比系統(tǒng)向用戶推薦的知識列表與用戶真實(shí)訪問需求的知識來評價(jià)推薦質(zhì)量，強(qiáng)調(diào)推薦的準(zhǔn)確性。hr的計(jì)算公式如下所示：式中，n代表用戶的總數(shù);hits（i）代表第i個用戶訪問的值是否在推薦列表中，是則為1，否則為0。歸一化折損累計(jì)增益ndcg強(qiáng)調(diào)用戶關(guān)心的項(xiàng)目是否在容易查找的位置，強(qiáng)調(diào)順序性。ndcg的計(jì)算公式如下所示：在公式（2）中，n代表用戶的總數(shù);pi代表第i個用戶的真實(shí)訪問值在推薦列表的位置，若推薦列表不存在該值，則pi。在實(shí)施效果評價(jià)時(shí)，選取10個用戶數(shù)量為

19、樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)，為便于對指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算和描述，以數(shù)字1，2，3代表用戶需求知識和系統(tǒng)推薦知識的標(biāo)識，即數(shù)字1代表知識1。知識推薦統(tǒng)計(jì)分析實(shí)例如表7所示：通過計(jì)算，hr最終值為0.9，ndcg值為0.609。通過統(tǒng)計(jì)分析，該知識系統(tǒng)知識命中率較高，達(dá)到90%，但推薦的順序性有較大的優(yōu)化空間，下一步也將從算法和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化和提升。4  結(jié)語本文立足于對船舶科研院所知識管理的現(xiàn)狀和需求進(jìn)行分析，提出具有船舶科研院所管理模式特點(diǎn)及知識結(jié)構(gòu)特征的知識工程體系模型，建立收集、共享、應(yīng)用和創(chuàng)新的內(nèi)外部知識雙循環(huán)的實(shí)踐環(huán)境。同時(shí)，提出了知識管理活動、知識工程體系模型的具體建設(shè)思路，為

20、船舶科研院所知識管理工作的開展實(shí)施提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)：1 陳作， 趙心， 戴鈺杰. 船舶系統(tǒng)研制知識工程信息化平臺建設(shè)j. 科技導(dǎo)報(bào)， 2020， 38（21）： 75-82.2 田鋒. 知識工程2.0m. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2016： 5-18.3 sainter p， oldham k， larkin a. product knowledge management within knowledge-based engineering systemsc/ proceedings of detc00 asme 2000 design engineering techni

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