知识-用户行为驱动的飞机工装设计知识推送方法

doi:10.7527/S1000-6893.2024.31417

材料工程与机械制造

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知识-用户行为驱动的飞机工装设计知识推送方法

王佐旭¹^,²^,³, 王鑫¹, 孟爽¹, 郑联语¹^,²^,³()

^1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191
^2.数字化设计与制造技术北京市重点实验室，北京 100191
^3.航空高端装备智能制造技术工业和信息化部重点实验室，北京 100191

收稿日期:2024-10-17 修回日期:2024-11-01 接受日期:2024-11-22 出版日期:2024-12-16 发布日期:2024-12-12
通讯作者: 郑联语 E-mail:lyzheng@buaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52205244);中国先进制造技术发展专项资助项目(62502500601)

A knowledge-user behavior-driven aircraft assembly tooling design knowledge recommendation approach

Zuoxu WANG¹^,²^,³, Xin WANG¹, Shuang MENG¹, Lianyu ZHENG¹^,²^,³()

^1.School of Mechanical Engineering and Automation，Beihang University，Beijing 100191，China
^2.Beijing Key Laboratory of Digital Design and Manufacturing Technology，Beijing 100191，China
^3.MIIT Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Technology for Aeronautics Advanced Equipments，Beijing 100191，China

Received:2024-10-17 Revised:2024-11-01 Accepted:2024-11-22 Online:2024-12-16 Published:2024-12-12
Contact: Lianyu ZHENG E-mail:lyzheng@buaa.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52205244);China Advanced Manufacturing Technology Development Special Funding Program(62502500601)

摘要/Abstract

摘要：

随着飞机产品频繁换型，飞机装配工装需进行快速可靠设计，提高工装的研制效率和质量对缩短飞机的生产周期有着极为重要的意义。然而航空制造业的装配工装研制周期长、成本高，设计人员需要消耗大量时间与精力来完成工装的设计工作，并且严重依赖设计人员的个人经验，缺乏有效的工装设计知识支持和传承。为此，提出一种基于知识图谱和用户行为的飞机装配工装设计知识推送方法。该方法首先建立了知识文档库、知识标签网络等知识推送资源，再构建推送情境模型来计算各知识文档的推荐优先度值，并基于用户行为对知识推荐优先度值进行修正，最后将筛选出的知识推送给设计人员。基于飞机壁板工装设计为例进行了实例验证，证明了所提的基于用户行为的知识推荐参数修正机制的有效性。实例证明，在推送前5位相关知识文档时，准确率为0.83。某标签搜索次数越多，排序越靠前。相同推荐次数下，用户对知识推荐结果评价“有帮助”，能够有效提高该知识被推荐的优先度。此外，基于CATIA平台开发了飞机壁板装配工装设计知识推送软件的原型系统，将该方法应用到飞机壁板装配工装的设计中，帮助工装设计人员更加高效地获取工装相关知识。

关键词: 飞机工装, 工装设计, 知识推送, 知识网络, 知识图谱, 用户行为反馈

Abstract:

Facing the challenge of frequent changes on aircraft models， it is necessary to achieve rapid design for aircraft assembly tooling. Aircraft product assembly tooling design is a long-term and high-cost tasks. Designers invest significant time and effort in tooling design， heavily relying on personal experience， with limited support and inheritance of tooling design knowledge. To address this issue， this study proposed an assembly tooling design knowledge recommendation approach based on knowledge graph and user behavior feedback. First， a knowledge document repository and a domain knowledge label network are constructed， forming a knowledge graph. Then， by constructing and activating a knowledge push scenario model， the priority of knowledge documents is computed based on their relevance between the knowledge push scenario and knowledge tags. Additionally， a knowledge push adjustment mechanism is proposed， and the priority of the knowledge documents will be adjusted based on user behaviors. Using aircraft wall panel tooling design as an example， this study validates the effectiveness of the user behavior-based parameter adjustment mechanism in knowledge recommendation. The example demonstrates that the accuracy of the proposed method in pushing the top 5 relevant knowledge documents is 0.83. Results also show that tags with higher search frequency are ranked higher， and user ratings of “helpful” significantly increase the priority of recommended knowledge under the same recommendation frequency. Additionally， a prototype system for aircraft panel assembly tooling design knowledge push is developed on the CATIA platform， applying the method to facilitate designers’ efficient access to relevant tooling knowledge.

Key words: aircraft tooling, tooling design, knowledge push, knowledge network, knowledge graph, user behavior feedback

中图分类号:

V261

王佐旭, 王鑫, 孟爽, 郑联语. 知识-用户行为驱动的飞机工装设计知识推送方法[J]. 航空学报, 2025, 46(9): 431417.

Zuoxu WANG, Xin WANG, Shuang MENG, Lianyu ZHENG. A knowledge-user behavior-driven aircraft assembly tooling design knowledge recommendation approach[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(9): 431417.

图/表 21

图 1

图 2

图 3

图 4

图 5

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图 7

图 8

图 9

图 10

表1

表2

图 11

表3

表4

图 12

表5

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图 14

图 15

图 16

参考文献 30

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

初始标签节点	第1轮扩散结果	第2轮扩散结果
工装骨架（0.95）	开口框架（0.76）
	骨架模板（0.76）
	工装支撑结构（0.617 5）	工装连接件（0.370 5）（未激活）
	工装支撑结构（0.617 5）	飞机壁板装配工装（0.370 5）（未激活）
	型架梁（0.76）	下横梁（0.684）辅助梁（0.684）骨架梁（0.684）
工装智能配置（0.6）	飞机壁板装配工装（0.45）（未激活）
工装智能配置（0.6）	飞机壁板（0.42）（未激活）
设计（0.3）	设计指标（0.225）（未激活）
	结构选型（0.225）（未激活）
	特征约束（0.165）（未激活）
	尺寸选择（0.21）（未激活）
	模型命名（0.195）（未激活）
	设计参考（0.24）（未激活）

排序	任务：完成工装骨架设计
	本文知识推送方法	基于关键词的知识推送方法
	根据情景模型推送：“工装骨架、工装智能配置、设计”	以“工装骨架”为输入	以“工装智能配置”为输入	以“设计”为输入
1	工装骨架的选材原则	工装骨架设计顺序	工装配置规则	工装设计规范
2	工装骨架设计顺序	工装骨架的选材原则	智能工装设计与配置的标准化方法	工装模型参数化设计要求
3	工装骨架的设计要求	工装骨架的设计要求	工装配置库管理	飞机壁板设计指标
4	工装骨架表面防护设计	工装骨架表面防护设计	工装配置规则应用	工装设计模型命名规范
5	装配工装骨架的常用结构形式	工装骨架模型的技术规定		飞机壁板设计选型规范
6	壁板工装骨架尺寸设计要求	装配工装骨架的常用结构形式		圆柱面飞机机身壁板工装设计案例
7	壁板工装骨架结构设计要求			异型面飞机机身壁板工装设计案例
8	工装骨架模型的技术规定
9	型架梁的截面形状
10	型架梁尺寸设计要求

方法	准确率@3	F₁@3	准确率@5	F₁@5	平均满意度
基于关键词	0.89	0.67	0.62	0.62	3.89
本文方法	1	0.75	0.83	0.83	4.76

知识名称	检索次数
知识名称	0	5	10	20	30
工装骨架的选材原则	1.263 5	1.384 9	1.476	1.603 5	1.688 5
型架梁的截面形状	0.646	0.767 4	0.858 5	0.986	1.071
型架梁尺寸设计要求	0.614	0.706 9	0.776 5	0.874	0.939

评价次数	推送次数
评价次数	7	8	9	10	11	12	13
1	1.227 7	1.154 4	1.001 5	0.765 7	0.529 9	0.376 9	0.303 6
3	1.252 0	1.177 3	1.021 3	0.780 6	0.540 4	0.384 4	0.309 6
5	1.276 3	1.200 1	1.041 2	0.796 0	0.550 9	0.391 8	0.315 6
7	1.341 9	1.261 8	1.094 7	0.837 0	0.579 2	0.412 0	0.331 9
9	1.433 4	1.347 8	1.169 3	0.894 0	0.618 7	0.440 0	0.354 5
11	1.507 5	1.417 5	1.229 7	0.940 2	0.650 7	0.462 8	0.372 8
13	1.567 5	1.473 9	1.278 7	0.977 6	0.676 6	0.481 2	0.387 6
15	1.616 1	1.519 6	1.318 4	1.007 9	0.697 5	0.496 1	0.399 6

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