一種工藝失效模式自動識別方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工藝失效模式自動識別方法與系統(tǒng)，其步驟是：將工藝指導書所列寫的工藝指令信息作為系統(tǒng)的輸入，運用自然語言處理技術，將其轉化為能夠存入關系數據庫的結構化信息。然后，從影響工藝質量的人、機、料、法、環(huán)、測這六個因素出發(fā)，依據六因素在詞法、句法、語義、語境這四個層面上的語言特征，通過否定詞插入算法和典型失效模式庫，自動輸出相應的若干個工藝失效模式。該系統(tǒng)有效地避免了人工操作所特有的通用弊端，如實施成本高、執(zhí)行效率低、識別效果依賴參與人員的業(yè)務水平和責任心等等。此外，在特定而明確的失效判定機制下，窮舉所有可能的潛在工藝失效模式，機器識別所能達到的全面性和穩(wěn)定性要超過人工識別。
【專利說明】
一種工藝失效模式自動識別方法與系統(tǒng)
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及自然語言處理技術領域，具體地說是涉及一種工藝失效模式自動識別 方法與系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 工藝失效模式及影響分析(PFMEA)是提高產品制造過程可靠性的重要基礎性工 作。它是在假定產品滿足設計要求的前提下，對產品制造過程的每一工序進行分析，盡可能 地找出該工序中所有潛在的工藝失效模式，對其進行原因和后果分析，進而在工藝上采取 適當預防或補救措施的一種分析方法。這項技術起源于美國航空業(yè)，現已被廣泛應用于航 空、航天、機械、汽車等領域，取得了顯著效果，為確保這些領域產品的可靠性發(fā)揮了巨大作 用。
[0003] 工藝失效模式是指不能滿足產品加工與裝配要求，不能滿足設計意圖的工藝缺 陷，它可能是下游工藝失效模式的發(fā)生原因，也可能是上游工藝失效模式的影響后果，但一 般不再包括產品設計中的缺陷。為了保證PFMEA實施的有效性，工藝失效模式的識別應遵循 "窮舉"原則，即要對所分析工序的各個細節(jié)都清楚明白，做到"心中有數、記錄在案"；要通 過查閱資料、邏輯分析、比較、預想、回想、研討、啟發(fā)等方式，在盡可能大的范圍內，窮舉式 挖掘盡可能多的潛在工藝失效模式。
[0004] 然而，工藝失效模式的傳統(tǒng)識別方法完全依靠人工操作，具有效率低、一致性差、 受制于PFMEA成員的業(yè)務水平和責任心、實施成本高等人工操作所具備的通用弊端。值得一 提的是，由于人類記憶力的有限性，人工搜索的局限性，聯(lián)想與類比思維的不確定性，常常 導致工藝失效模式的遺漏。

【發(fā)明內容】

[0005] 為解決上述難題，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝失效模式的自動識別方法與系 統(tǒng)。該系統(tǒng)依靠計算機存儲的海量歷史工藝失效模式和數據庫軟件的強大搜索能力，成功 地避免了有限人類記憶力和類比思維所造成的工藝失效模式遺漏。由于采用了遍歷性的否 定詞插入算法，使得在窮舉式挖掘工藝失效模式方面也遠超過了傳統(tǒng)的人工挖掘，從而能 挖掘出更多的工藝失效模式。
[0006] 為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案。一種工藝失效模式的自動識別方法 與系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 1)按照自然語言處理技術的規(guī)范要求，將工藝指導書所列寫的工藝指令信息進行 規(guī)范化處理，每一道工藝指令對應一個句子，末尾以句號結束，從而得到以自然語言描述的 規(guī)范化工藝指令信息；
[0008] 2)利用云語言技術平臺，將各道工藝指令信息轉化為相對應的結構化信息，展示 了詞法、句法、語義和語境這四個層面上的語言特征；
[0009] 3)從影響工藝質量的生產人員、生產機器、原材料、環(huán)境、生產方法和檢測控制這 六個因素出發(fā)，運用自然語言處理技術，確立這六個因素在詞法、句法、語義和語境四個層 面上的語言特征，確定生產方法和檢測控制這兩個因素所對應的核心動詞HED，確定核心動 詞HED與生產人員、生產機器、原材料和環(huán)境這四個因素之間的數據關聯(lián)情況；
[0010] 4)圍繞生產人員、生產機器、原材料、環(huán)境這四個因素的語言特征，結合相關歷史 資料，建立以生產人員為核心搜索項的典型失效模式庫、以生產機器為核心搜索項的典型 失效模式庫、以原材料為核心搜索項的典型失效模式庫、以環(huán)境為核心搜索項的典型失效 模式庫；
[0011] 5)收集PFMEA的歷史資料，建立工藝失效模式歷史語料庫，利用語義依存信息中的 否定標記mNeg在該工藝失效模式語料庫中搜集否定詞，結合hownet網站提供的負面評價詞 庫與程度級別詞庫，建立否定詞詞庫，通過工藝失效模式語料庫計算動詞B與第i個否定詞 Ai的同現概率：
[0012] P(AiB)=n(AiB)/n(B)，
[0013] 其中，n(AiB)是動詞B與否定詞Ai在工藝失效模式語料庫中的共同出現次數;n(B) 是動詞B在工藝失效模式語料庫中的出現次數；
[0014] 6)依照工藝指令所對應的結構化信息，選定詞性為動詞的核心詞HED，選擇具有最 大同現概率的否定詞與之搭配，從而實現否定詞插入算法，生成與該工藝指令相對應的嶄 新工藝失效模式；
[0015] 7)依照工藝指令所對應的結構化信息，選定詞性為動詞的核心詞HED，根據該核心 動詞與生產人員、生產機器、原材料和環(huán)境的數據關聯(lián)情況，在以生產人員、生產機器、原材 料和環(huán)境為核心索引項的典型失效模式歷史數據庫中，進行關聯(lián)搜索，從而獲得與該工藝 指令相對應的典型工藝失效模式。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟2)中的結構化信息是詞性、依存句法、語義角色和語義依存的信 息。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟3)中的生產方法和檢測控制這兩個因素與生產人員、生產機器、 原材料和環(huán)境這四個因素之間的數據關聯(lián)情況如下：
[0018] 1)生產方法、檢測控制以動詞的形式出現，并成為工藝指令語句中的核心詞HED;
[0019] 2)生產人員以專有名詞出現，充當主語，與動詞V形成主謂關系，在語義依存上屬 于施事關系，但在漢語習慣中也常常隱藏充當主語的生產人員；
[0020] 3)原材料以普通名詞出現，充當賓語，與動詞V形成動賓關系，在語義依存上屬于 受事關系；
[0021] 4)生產機器以專有名詞出現，通常與非核心動詞形成動賓關系或與介詞形成介賓 關系，在語義依存上屬于手段關系；
[0022] 5)環(huán)境以普通名詞出現，通常與介詞形成介賓關系，在語義依存上屬于條件關系。
[0023] 本發(fā)明依靠機器實現工藝失效模式的識別，具有信息記憶容量大、運行穩(wěn)定可靠、 省時省力等一系列優(yōu)點，有效地避免了人工操作所特有的通用弊端，此外，在特定而明確的 失效判定機制下，窮舉所有可能的潛在工藝失效模式，機器識別所能達到的全面性和穩(wěn)定 性要超過人工識別。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明工藝失效模式自動識別系統(tǒng)的組成框圖；
[0025] 圖2是由工藝指令信息轉化而來的結構化信息視圖。
【具體實施方式】
[0026] 以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。參見圖1和圖2,一種工藝失效模 式的自動識別方法與系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：
[0027] 1)按照自然語言處理技術的規(guī)范要求，將工藝指導書所列寫的工藝指令信息進行 規(guī)范化處理，每一道工藝指令對應一個句子，末尾以句號結束，從而得到以自然語言描述的 規(guī)范化工藝指令信息(7);
[0028] 2)利用云語言技術平臺（1)，將各道工藝指令信息轉化為相對應的結構化信息，結 構化信息包含詞性、依存句法、語義角色和語義依存的信息，展示出詞法、句法、語義和語境 這四個層面上的語言特征；
[0029] 3)從影響工藝質量的生產人員、生產機器、原材料、環(huán)境、生產方法和檢測控制這 六個因素出發(fā)，運用自然語言處理技術，確立這六個因素在詞法、句法、語義和語境四個層 面上的語言特征，確定生產方法和檢測控制這兩個因素所對應的核心動詞HED(IO)，確定核 心動詞HED與生產人員、生產機器、原材料和環(huán)境這四個因素之間的數據關聯(lián)情況；
[0030] 4)圍繞生產人員、生產機器、原材料、環(huán)境這四個因素的語言特征，結合相關歷史 資料，建立以生產人員為核心搜索項的典型失效模式庫(2)、以生產機器為核心搜索項的典 型失效模式庫(3)、以原材料為核心搜索項的典型失效模式庫(4)、以環(huán)境為核心搜索項的 典型失效模式庫(5);
[0031] 5)收集PFMEA的歷史資料，建立工藝失效模式歷史語料庫，利用語義依存信息中的 否定標記mNeg在該工藝失效模式語料庫中搜集否定詞，結合hownet網站提供的負面評價詞 庫與程度級別詞庫，建立否定詞詞庫，通過工藝失效模式語料庫計算動詞B與第i個否定詞 Ai的同現概率：
[0032] P(AiB) =n(AiB)/n(B)，
[0033] 其中，n(AiB)是動詞B與否定詞Ai在工藝失效模式語料庫中的共同出現次數;n(B) 是動詞B在工藝失效模式語料庫中的出現次數；
[0034] 6)依照工藝指令所對應的結構化信息，選定詞性為動詞的核心詞HED，選擇具有最 大同現概率的否定詞與之搭配，從而實現否定詞插入算法(6)，生成與該工藝指令相對應的 嶄新工藝失效模式(8);
[0035] 7)依照工藝指令所對應的結構化信息，選定詞性為動詞的核心詞HED，根據該核心 動詞與生產人員、生產機器、原材料和環(huán)境的數據關聯(lián)情況，在以生產人員、生產機器、原材 料和環(huán)境為核心索引項的典型失效模式歷史數據庫中，進行關聯(lián)搜索，從而獲得與該工藝 指令相對應的典型工藝失效模式(9)。
[0036] 所述步驟3)中的生產方法和檢測控制這兩個因素與生產人員、生產機器、原材料 和環(huán)境這四個因素之間的數據關聯(lián)情況如下：
[0037] 1)生產方法、檢測控制以動詞(標識為V)的形式出現，并成為工藝指令語句中的核 心詞HED;
[0038] 2)生產人員以專有名詞（標識為nz)出現，充當主語，與動詞V形成主謂關系（標識 為SBV)，在語義依存上屬于施事關系(標識為Agt)，但在漢語習慣中也常常隱藏充當主語的 生產人員；
[0039] 3)原材料以普通名詞（標識為η)出現，充當賓語，與動詞V形成動賓關系（標識為 V0B)，在語義依存上屬于受事關系(標識為Pat);
[0040] 4)生產機器以專有名詞(標識為nz)出現，通常與非核心動詞形成動賓關系(標識 為V0B)或與介詞形成介賓關系(標識為Ρ0Β)，在語義依存上屬于手段關系(標識為eMetd); 5)環(huán)境以普通名詞（標識為η)出現，通常與介詞形成介賓關系(標識為Ρ0Β)，在語義依存上 屬于條件關系(標識為eCond) 〇
[0041] 實施例：以下列舉一個較佳實施例子，以展示工藝失效模式自動識別系統(tǒng)的運行 過程，具體為如下步驟：
[0042] 1)輸入用自然語言描述的工藝指令信息："檢查工裝是否處于合格期內"；
[0043] 2)利用哈工大的云語言技術平臺，將工藝指令信息轉化為結構化信息，具體如圖2 所示，該結構化信息包含詞性、依存句法、語義角色、語義依存這四個層次的語言特征信息， 并存為XML格式的文件。XML格式的文件信息如下：
[0044] <?xml yersion=Hl-01' CncodmgzzrnUtf-B" <xml4nlp> <note： seni=ny:" word='ry" pos="yM' ne~"y'r wsd-!fyM srl-"y'7> <cloc> <para id="0"> <sent id="0" conf檢查工裝是否處于合格期內"> <woM id;"0" COTt;"檢查" pos口V' pai.eni="r' rdaie="A打1' Semrelate=lfRooti'^ <word id=''ln cont="工裝" pareM="3" relate="SBV" s:ei耶arent=n3" seimelate=,!Exp'V> id=n2" ⑶η?="是否,f pos="Vn ne="On rdateJADV'1 semparent=f'Y e〇nt="處于" p郎塊pat即Mate=nK semrelate=1 > <arg Id-Olj Iype^nAOft beg-On end=,,i,,/> <arg id="l" t>pe="ADV" beg=''2" end="2'7> </word> <word id二M''⑶nt=n*格斯" pos二，'n" ne二relate土"ATT" sem^ Semrelate=llLoc1V^ id=f'5"。_1二"內'' 城二，'0" par印rete仿 seiBrelate=,!mRaflg,V> </如 nt> </para> </doc> </xm!4nip>
[0045] 3)當出現專有詞"檢查"并處于句首時，實現下列否定詞插入算法： if^arraytOMwords]=驗查'或其同義詞）丨 //第1種插入否定詞的情況：出現與檢測控制有關的專有詞檢查" strl=f 否定詞\str2=0; ? while( array [i] ^0) { Strl=Strl U array[i][words];
[0046] i++; //第2種插入否定詞的情況：處理工藝指令語句中的核心動詞HED if(array[k][words]與 array[k-l][words]關系StmModl|fmTone')| ibr(i=l:i<k-l:H-+){ str2-str2 U array[i] [words]; } str2=str2 U'否定詞\ i=k; while(array [i] ^ 0) { str2=sti:2 U array[i] [words]; i++;,
[0047] } str[0]=strl; str[l]=str2; return str; }
[0048] 其中，k為依存句法分析中核心詞HED對應位置;mMocUmTone為語義依存分析中三 大類語義依存關系中的其中兩種，分別為情態(tài)標記和語氣標記。
[0049] 由此可得到"檢查工裝是否處于合格期內"這一工藝指令所對應的工藝失效模式， 具體如下：
[0050] 工藝失效模式1: "未檢查工裝是否處于合格期內"；
[0051]工藝失效模式2: "工裝未處于合格期內"。
[0052] 4)確定"檢查"是檢測控制因素有關的專有詞后，由其語言特征可知，"檢查"是二 元動詞，在一個簡單的基礎句中默認關聯(lián)主語和賓語這兩處的名詞性成分。其中，"檢查"所 關聯(lián)的主語成分就是生產人員，在本指令語句中，主語成分被隱藏。因此，搜索以生產人員+ 專有名詞詞性為搜索項，搜索典型失效模式庫，可得到"檢查工裝是否處于合格期內"這一 工藝指令所對應的工藝失效模式3，具體如下：
[0053]工藝失效模式3: "生產人員責任心不強"。
[0054] 5)依據"檢查"這個專有詞所關聯(lián)的環(huán)境，搜索以環(huán)境為關鍵內容的典型失效模式 庫，可以得到"檢查工裝是否處于合格期內"這一工藝指令所對應的工藝失效模式4與工藝 失效模式5,具體如下：
[0055]工藝失效模式4: "生產場地光線昏暗"；
[0056]工藝失效模式5: "生產場地貨物堆放混亂"。
[0057]以上5個工藝失效模式是機器自動生成的。經過分析，工藝失效模式3與工藝失效 模式5是生產人員未檢查工裝合格期的原因，工藝失效模式4則容易使生產人員在檢查工裝 合格期時出現錯誤，都是影響工藝質量的工藝失效模式。
【主權項】
1. 一種工藝失效模式的自動識別方法與系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟： 1) 按照自然語言處理技術的規(guī)范要求，將工藝指導書所列寫的工藝指令信息進行規(guī)范 化處理，每一道工藝指令對應一個句子，末尾以句號結束，從而得到以自然語言描述的規(guī)范 化工藝指令信息； 2) 利用云語言技術平臺，將各道工藝指令信息轉化為相對應的結構化信息，展示了詞 法、句法、語義和語境這四個層面上的語言特征； 3) 從影響工藝質量的生產人員、生產機器、原材料、環(huán)境、生產方法和檢測控制這六個 因素出發(fā)，運用自然語言處理技術，確立這六個因素在詞法、句法、語義和語境四個層面上 的語言特征，確定生產方法和檢測控制這兩個因素所對應的核心動詞HED，確定核心動詞 HED與生產人員、生產機器、原材料和環(huán)境這四個因素之間的數據關聯(lián)情況； 4) 圍繞生產人員、生產機器、原材料、環(huán)境這四個因素的語言特征，結合相關歷史資料， 建立以生產人員為核心搜索項的典型失效模式庫、以生產機器為核心搜索項的典型失效模 式庫、以原材料為核心搜索項的典型失效模式庫、以環(huán)境為核心搜索項的典型失效模式庫； 5) 收集PFMEA的歷史資料，建立工藝失效模式歷史語料庫，利用語義依存信息中的否定 標記mNeg在該工藝失效模式語料庫中搜集否定詞，結合howne t網站提供的負面評價詞庫與 程度級別詞庫，建立否定詞詞庫，通過工藝失效模式語料庫計算動詞B與第i個否定詞八^勺 同現概率：其中，<為均是動詞B與否定詞^在工藝失效模式語料庫中的共同出現次數;戒均是動 詞B在工藝失效模式語料庫中的出現次數； 6) 依照工藝指令所對應的結構化信息，選定詞性為動詞的核心詞HED，選擇具有最大同 現概率的否定詞與之搭配，從而實現否定詞插入算法，生成與該工藝指令相對應的嶄新工 藝失效模式； 7) 依照工藝指令所對應的結構化信息，選定詞性為動詞的核心詞HED，根據該核心動詞 與生產人員、生產機器、原材料和環(huán)境的數據關聯(lián)情況，在以生產人員、生產機器、原材料和 環(huán)境為核心索引項的典型失效模式歷史數據庫中，進行關聯(lián)搜索，從而獲得與該工藝指令 相對應的典型工藝失效模式。2. 根據權利要求1所述的工藝失效模式的自動識別方法與系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟 2) 中的結構化信息是詞性、依存句法、語義角色和語義依存的信息。3. 根據權利要求1所述的工藝失效模式的自動識別方法與系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟 3) 中的生產方法和檢測控制這兩個因素與生產人員、生產機器、原材料和環(huán)境這四個因素 之間的數據關聯(lián)情況如下： 1) 生產方法、檢測控制以動詞的形式出現，并成為工藝指令語句中的核心詞HED; 2) 生產人員以專有名詞出現，充當主語，與動詞v形成主謂關系，在語義依存上屬于施 事關系，但在漢語習慣中也常常隱藏充當主語的生產人員； 3) 原材料以普通名詞出現，充當賓語，與動詞v形成動賓關系，在語義依存上屬于受事 關系； 4) 生產機器以專有名詞出現，通常與非核心動詞形成動賓關系或與介詞形成介賓關 系，在語義依存上屬于手段關系； 5)環(huán)境以普通名詞出現，通常與介詞形成介賓關系，在語義依存上屬于條件關系。
【文檔編號】G06Q10/10GK106056358SQ201610373015
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】聶文濱, 劉衛(wèi)東, 胡坤, 曾天, 陳虎
【申請人】南昌航空大學