注塑产品质量监控过程知识图谱构建及推理方法技术

本公开实施例中提供了一种注塑产品质量监控过程知识图谱构建及推理方法，属于计算技术领域，具体包括：在分析注塑领域知识并对其进行预处理操作的基础上构建模式层，其中，所述预处理操作包括对知识三元组的实体与关系进行分类设定、引入定量化的实体属性、针对所述知识三元组引入知识可信度属性、构建虚拟节点；在所述模式层的指导下获取结构化数据和非结构化数据，形成数据层，并结合所述模式层和所述数据层形成知识图谱；针对知识图谱，通过基于规则的可行路径检索、各可行路径可信度计算、基于可信度排序的最佳路径选择进行知识推理。通过本公开的方案，实现了定性知识与定量知识融合，提高了知识图谱的可拓展性、推理效率和可靠性。率和可靠性。率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
注塑产品质量监控过程知识图谱构建及推理方法


[0001]本公开实施例涉及计算
，尤其涉及一种注塑产品质量监控过程知识图谱构建及推理方法。

技术介绍

[0002]目前，制造业是我国国民经济的基础和支柱产业，发展智能制造是我国制造业转型升级的主要路径。产品质量监控是注塑生产过程中极其重要的环节。但由于注塑生产过程存在工业机理复杂、过程及工序间关联耦合严重、市场需求多样性、边界条件多变性等特点。传统的生产模式下，产品缺陷检测及溯因分析、生产过程工艺参数调整方案决策等环节依赖于人工经验，具有极大的时滞性与主观性，无法适应当前绿色低碳高效生产的目标。同时，生产相关经验积累与传承存在困难，对知识型工作者的严重依赖给企业带来了较大的运营成本。由此，深入挖掘生产过程涉及的知识，并对之进行规范化表达以及知识推理等操作，是当今注制造业升级的热点问题。
[0003]近年来，为简洁明了地描述知识和建立实体之间的关系，并随时管理、更新及应用知识数据，知识图谱顺势而生。知识图谱：基于计算机可操作的有向图的形式，实现物理世界中的概念及其相互关系的语义知识库可视化地描述。知识图谱由结点与边构成，其中结点用于表示实体，边用于描述实体之间的关系。
[0004]在注塑产品质量监控过程中，知识规范化表示过程中通常具有如下需求：
①
产品质量受工艺参数、环境状态、原料性质、产品需求等多方面影响，质量监控相关知识涉及力学、高分子化学等不同领域，不同产品在原料选择、工艺设定、产品质量监控等方面具有不同的要求与标准，这使得知识繁多，需对知识实体、实体间的关系进行分类，以降低知识图谱复杂度，提升推理效率；
②
生产过程中，存在“多个参数同时作用”、“同时进行多种操作”复杂关系，需提供合理的表述方式；
③
需要考虑实际生产数据与知识图谱相结合的问题；
④
在制造业领域不同来源具有不同的知识可信度，同一知识在不同的生产阶段或针对不同的产品具有不同的可信度，由此在知识规范化表示过程中需考虑不同知识具有不同的可信度。
[0005]可见，亟需一种推理效率、适应性和可靠性高的注塑产品质量监控过程知识图谱构建及推理方法。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本公开实施例提供一种注塑产品质量监控过程知识图谱构建及推理方法，至少部分解决现有技术中存在无法适应复杂关系、推理效率和可靠性较差的问题。
[0007]本公开实施例提供了一种注塑产品质量监控过程知识图谱构建及推理方法，包括：
[0008]步骤1，在分析注塑领域知识并对其进行预处理操作的基础上构建模式层，其中，所述预处理操作包括对知识三元组的实体与关系进行分类设定、引入定量化的实体属性、
针对所述知识三元组引入知识可信度属性、构建虚拟节点四部分，其中，所述实体的类型包括缺陷名称、工艺参数、生产设备参数、生产设备参数参考值、生产设备参数当前值、工艺参数设定值、降低设备参数当前值和增大设备参数当前值，所述关系的类型包括设备参数与工艺参数间的关系、设备参数与缺陷间的关系、工艺参数与缺陷间的关系，设备参数当前值状态与缺陷间的关系、设备参数当前值操作与缺陷间的关系、设备参数当前值操作与当前值状态间的关系、设备参数与设备参数间的关系、工艺参数与工艺参数间的关系；
[0009]步骤2，在所述模式层的指导下获取结构化数据和非结构化数据，形成数据层，并结合所述模式层和所述数据层形成知识图谱；
[0010]步骤3，针对知识图谱，通过基于规则的可行路径检索、各可行路径可信度计算、基于可信度排序的最佳路径选择进行知识推理。
[0011]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述定量化的属性类型包括当前值和参考值，所述当前值进一步包括三类状态属性，分别为当前值大于参考值，当前值小于参考值以及当前值等于参考值。
[0012]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述知识三元组的类型包括(设备参数，等价于，工艺参数)、(设备参数，有关，缺陷)、(工艺参数，有关，缺陷)、(设备参数1，正相关于，设备参数1)、(设备参数1，负相关于，设备参数2)、(工艺参数1，正相关于，工艺参数2)、(工艺参数1，负相关于，工艺参数2)、(设备参数当前值状态，导致，缺陷)、(增大设备参数当前值，解决，缺陷)、(降低设备参数当前值，解决，缺陷)、(增大设备参数当前值，对应于，设备参数当前值小于设定值)和(降低设备参数当前值，对应于，设备参数当前值大于设定值)。
[0013]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤1中，构建虚拟节点的步骤包括：
[0014]针对注塑生产过程中N个工艺参数/设备参数同时异常时导致某种注塑产品缺陷或针对某种注塑产品缺陷需同时对N个工艺参数/设备参数进行优化调整的包含“且”关系的复杂“多对一”或“一对多”关系，构建基于虚拟触发结点的复杂“与”关系表示框架。
[0015]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤1之后，所述方法还包括：
[0016]对所述知识三元组进行扩充，引入知识可信度概念评估知识三元组的可靠性，经改进后知识表示为(头实体，关系，尾实体，知识可信度)，并将其定义为知识四元组。
[0017]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述领域知识的注塑领域语料库内容包含产品质量与参数设置、生产环境间的相关性、产品缺陷类型及表现特征、面向产品缺陷的工艺改进方案。
[0018]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤2中，所述在所述模式层的指导下获取结构化数据和非结构化数据的步骤包括：
[0019]在所述模式层的指导下获取所述结构化数据，结构化数据主要包括注塑生产过程中各工艺参数当前值与参考值等由结构化表格存储的数据；
[0020]在所述模式层的指导下获取所述非结构化数据包括进行命名实体识别和实体关系抽取两个环节，其中，所述命名实体识别方法基于Bert+Bi
‑
LSTM+CRF模型，融合汉字字形特征、位置特征及语句特征进行注塑领域命名实体识别；所述实体关系抽取方法为在命名实体识别的基础上分析所获实体类型，并将语句中的实体替换为对应的类型，得到基于实
体类型表述的待抽取语料，形成所述非结构化数据。
[0021]根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述步骤3中，所述推理路径及路径可靠性定义为：
[0022]P
j
＝{e1,r1,e2,r2,e3,r3...,e
n
‑1,r
n
‑1,e
n
}，其中e
n
表示路径中的第n个节点，r
n
表示推理过程所涉及的第n个关系，路径P
j
对应的可靠性K
j
，则其中，k
i
表示路径P
j
中涉及的三元组(e
i
,r
i
,e
i+1
)对应的可靠性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种注塑产品质量监控过程知识图谱构建及推理方法，其特征在于，包括：步骤1，在分析注塑领域知识并对其进行预处理操作的基础上构建模式层，其中，所述预处理操作包括对知识三元组的实体与关系进行分类设定、引入定量化的实体属性、针对所述知识三元组引入知识可信度属性、构建虚拟节点四个部分，其中，所述实体的类型包括缺陷名称、工艺参数、生产设备参数、生产设备参数参考值、生产设备参数当前值、工艺参数设定值、降低设备参数当前值和增大设备参数当前值，所述关系的类型包括设备参数与工艺参数间的关系、设备参数与缺陷间的关系、工艺参数与缺陷间的关系，设备参数当前值状态与缺陷间的关系、设备参数当前值操作与缺陷间的关系、设备参数当前值操作与当前值状态间的关系、设备参数与设备参数间的关系、工艺参数与工艺参数间的关系；步骤2，在所述模式层的指导下获取结构化数据和非结构化数据，形成数据层，并结合所述模式层和所述数据层形成知识图谱；步骤3，针对知识图谱，通过基于规则的可行路径检索、各可行路径可信度计算、基于可信度排序的最佳路径选择进行知识推理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述定量化的属性类型包括当前值和参考值，所述当前值进一步包括三类状态属性，分别为当前值大于参考值，当前值小于参考值以及当前值等于参考值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述知识三元组的类型包括(设备参数，等价于，工艺参数)、(设备参数，有关，缺陷)、(工艺参数，有关，缺陷)、(设备参数1，正相关于，设备参数1)、(设备参数1，负相关于，设备参数2)、(工艺参数1，正相关于，工艺参数2)、(工艺参数1，负相关于，工艺参数2)、(设备参数当前值状态，导致，缺陷)、(增大设备参数当前值，解决，缺陷)、(降低设备参数当前值，解决，缺陷)、(增大设备参数当前值，对应于，设备参数当前值小于设定值)和(降低设备参数当前值，对应于，设备参数当前值大于设定值)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤1中，构建虚拟节点的具体步骤包括：针对注塑生产过程中N个工艺参数/设备参数同时异常时导致某种注塑产品缺陷或针对某种注塑产品缺陷需同时对N个工艺参数/设备参数进行优化调整的包含“且”关系的复杂“多对一”或“一对多”关系，构建基于虚拟触发结点的复杂“与”关系表示框架。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤1之后，所述方法还包括：对所述知识三元组进行扩充，引入知识可信度概念评估知识三元组的可靠性，经改进后知识表示为(头实体，关系，尾实体，知识可信度)，并将其定义为知识四元组。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述领域知识的注塑领域语料库内容包含产品质量与参数设置、生产环境间的相关性、产品缺陷类型及表现特征、面向产品缺陷的工艺改进方案。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述步骤2中，所述在所述模式层的指导下获取结构化数据和非结构化数据的步骤包括：在所述模式层的指导下获取所述结构化数据，结构化数据主要包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅琳，郭静宇，王凯，袁小锋，李淑贤，邹江枫，桂卫华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：