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王琦峰

2021年4月

面向制造过程的知识管理运行模式与应用策略研究

要：

为了有效地实现制造过程的知识管理和知识共享，本文在分析制造企业对制造过程知识管理必需求的基础上，提出了一种基于知识生命周期的制造过程知识管理运行模式，并分别从知识发现与获取阶段、知识组织与存储阶段、知识共享与应用阶段和知识评价与革新阶段等知识生命周期各阶段分析进行知识管理运行模式的研究。

在此基础上，从知识管理平台构建策略、制造企业知识管理企业文化构建策略和制造过程知识运营策略等方面对制造过程应用知识管理的策略进行了分析。

最后，基于上述的知识管理运行模式和应用策略，在重庆某汽车空调制造企业的车间制造过程进行了实施，取得了较好的应用效果。

关键字：

制造过程；

知识管理；

知识生命周期；

运行模式；

应用策略

0引言

随着制造的全球化以及知识经济时代的到来，知识掌握的多少以及应用知识的能力已经成为现代制造企业获得竞争优势的重要确保。

现代制造企业越来越重视利用企业内外部的知识来促进新产品开发和管理模式的变革，以提升企业新产品开发能力和降低企业的管理成本，目前学术界和工业界对实施知识管理已经有了较多的研究，但主要还是侧重在企业新产品开发[1][2]、工艺规划[3][4]、企业管理[5][6]以及知识管理平台架构和开发技术

[7][8]等研究和应用领域，而知识管理在制造过程的运行模式及应用策略的研究和应用还相对较少。

然而，市场竞争的加剧以及客户必需求的多样化趋势，使得单件小批量成为现代制造企业的主要生产模式，这种生产模式对企业的制造过程管理和员工的素养提出了更高的要求，客观上要求对制造过程的知识进行有效的管理和应用以提升制造效率和员工素养。

同时，随着制造业信息化的推动，CAD/CAM/CAPP/PDM以及MES的广泛应用，已经为制造企业积存了海量的与制造以及制造过程管理相关的数据和信息，这些制造信息以及对这些信息的分析和挖掘能够得到大量有用的信息和知识，以便于在后续的制造过程中应用。

因此，从客观上必需要对知识管理在制造过程中的应用模式和相关策略进行研究，实现制造过程相关制造知识的有效获取、组织、共享和应用，以提升企业制造过程能力。

本文结合现代制造企业制造过程的特点，在分析制造过程知识管理必需求的基础上，应用知识管理当前最新的研究成果，提出一种合适现代制造企业的面向制造过程的知识管理运行模式，并从支撑平台、企业文化、知识运营等方面对支持制造过程知识管理的应用策略进行研究，最后，结合某汽车空调制造企业在车间信息化建设过程中制造过程知识管理的实施进行实证分析，验证了制造企业实施制造过程知识管理的必要性和可行性。

1制造过程知识管理必需求分析

制造企业实施知识管理的最终目标是为了提升制造企业的革新能力和对外界的快速响应能力，从而提升其核心竞争力。

依据知识管理实施对象和业务领域的不同，对知识管理的必需求是各种各样的，包括有效的知识分类、知识共享的文化、知识与企业业务流程的集成、个性化的知识应用模式等。

制造过程属于制造企业的业务运作层面，制造过程的知识管理对制造过程的知识革新要求与新产品开发等领域相比相对较弱，但是了确保制造过程按进度的顺利进行，它对知识应

用的实时性要求、与制造业务流程的集成度要求相对较高；

同时在制造过程中既涉及到的知识表现形式、获取方式也是千差万别，因此，制造过程的特点决定了面向制造过程的知识管理的必需求的多样性和复杂性。

〔1〕有效的制造文档资料的组织与管理。

无纸化生产已经成为制造过程信息化建设的目标之一，同时也是制造过程知识管理实施的重要内容，在企业的制造过程中涉及到大量的制造文档资料，如零件图纸、工艺卡片、产品技术文档、以及与制造任务和质量相关的各类文档，如生产任务单、质量检验规程、操作指导书等等，这些资料既包括结构化的信息、也包涵大量半结构化和非结构化信息，如何有效地对这些知识进行组织和管理是实现制造过程知识管理的关键性工作之一。

〔2〕提供多渠道的制造过程知识获取与发现方法。

由于制造过程的复杂性以及制造过程相关制造知识的多样性，这就决定了制造过程相关知识的获取和发现不可能通过统一的方式来完成，这就要求在实施制造过程知识管理时，必需提供多种渠道和方式的知识获取和发现方法，如关于制造过程相关的技术文档知识、制造过程中积存的经验知识等由知识用户通过人机交互的方式进行输入，而制造产能分析、制造质量趋势分析等知识则通过数据分析模型采纳统计方法、关联分析、回归分析等方法由相应的软件来完成，形成知识后自动存入到制造过程知识库。

〔3〕提供制造过程中业务案例的支持。

在制造过程中，涉及到大量的决策和知识革新的工作，如设备故障诊断和修理、产品缺陷分析与返工处理、工装夹具的诊断与改换等等，在这些活动中会产生大量的成功案例和失败的经验教训。

通过对这些成功和失败案例的记录，可以支持工人在现场操作时进行实时的查询和参照，避免发生同样的错误、并提升故障诊断的准确性和快速解决制造过程中发生的相关问题。

〔4〕知识管理与制造过程业务流程的有效集成。

制造知识只有在特定的业务流程环境下才具有价值，因此，不管是知识的组织还是知识的检索和应用，只有制造知识与相应的业务流程相结合才干支持制造过程的革新活动和业务过程中问题的解决；

同时由于制造过程的相关业务大部分已经由MES、ERP等业务系统来实现，因此，制造过程的知识管理只有和MES、ERP等系统实现紧密集成才干发挥其最大的效益。

〔5〕多种方式的知识共享、应用及交流方式。

如何有效地把制造知识以最快的方式送达到最必需要的用户手中是制造过程知识管理的基本要求，因此，制造过程知识管理首先要依据知识与业务流程的集成关系，在业务流程的执行过程中能够把该业务相关的知识主动推送到用户的面前，同时，也应该能够提供个性化的知识检索方式使用户能够主动地从制造知识库中获取其所要的信息；

关于业务中发现的相关问题而知识库中没有相关知识的状况，知识管理平台应能够提供专家知识地图和实时在线的信息交流工具，使用户能够以快捷的方式与相关专家和工程师进行沟通，以解决业务中的实际问题。

2基于知识生命周期的制造过程知识管理运行模式

通过对制造过程知识管理必需求的分析可以看出，传统的基于文档管理的知识管理、知识地图等基本的知识管理系统还不能满足制造过程对知识获取、组织存储和应用的要求，为了更好地支持制造过程的知识共享和知识革新，提升制造过程的知识化水平和制造效率，必需综合应用各项知识管理技术和方法，采纳集成

化的方式对制造过程的知识进行有效的管理。

因此，本文提出了一种基于知识生命周期的集成化制造过程知识管理运行模式，其基本思想是以知识的生命周期作为制造过程知识管理的主线，有效集成制造过程的人、业务流程、信息系统、知识等因素，通过多种渠道和方式，采纳推、拉相结合的方式对制造过程的知识进行有效的管理和应用。

基于知识生命周期的制造过程知识管理运行模式如图1所示：

基于知识生命周期的制造过程知识管理运行模式由制造知识生命周期层、制造业务层和制造过程知识管理运作层构成。

其中，制造知识生命周期与传统的知识生命周期类似，由制造知识发现与获取、知识组织与存储、知识共享与应用以及知识评价与革新等四个阶段和层次构成，它是制造过程知识管理的主线，制造过程知识管理围绕着制造知识生命周期展开和运作以支持制造过程的革新和制造绩效的提升；

制造业务层包括制造过程相关的业务情景以及支持制造过程运作的相关技术和管理系统，如ERP系统、MES系统、CAM/CAPP/PDM系统等，制造过程的大部分知识来源于制造业务层的业务运作以及对业务数据的深入分析和挖掘，形成的制造知识又在特定的业务环境下支撑制造过程的问题解决和知识革新；

制造过程知识管理运作层主要是基于知识生命周期的主线，有效集成制造业务情景，应用制造管理的相关方法、平台和技术对制造过程的相关知识进行获取、存储、应用和评价，通过知识的发现和应用最终实现制造过程的知识管理、提升制造企业的制造能力和制造过程革新能力。

图1基于知识生命周期的制造过程知识管理运行模式

从制造过程知识管理运作层可以看出，基于知识生命周期的制造过程知识管理运行模式是一种分阶段的、人机结合的集成化的制造知识运行模式。

以制造知识生命周期为基础，面向制造过程的各阶段制造知识管理的运行模式如下：

〔1〕制造知识发现与获取阶段的运行模式：

由于制造过程信息及知识的复

杂性，如信息及知识来源的多样性、结构的异构性以及表现形式的不确定性等因素，在制造过程知识发现和获取阶段，采纳两种不同方式的知识的获取和发现模式〔基于智能主体自动获取的方法以及基于人机交互的手动获取方法〕对制造过程相关知识进行获取和发现。

基于智能主体的知识获取方法是通过智能主体以及

相应的知识发现方法与算法，从制造企业内外部数据源中周期性的自动知识获取与发现；

基于人机交互接口的方式是知识用户采纳隐性知识显性化技术，把制造企业员工隐性知识进行显性化，从而获得制造过程中积存下来的大量经验，如设备故障诊断和修理、产品缺陷分析与返工处理、工装夹具的诊断与改换等大量的成功和失败案例。

〔2〕制造知识组织与存储阶段的运行模式：

通过制造知识的发现和获取阶段，可以获取到企业内外部的制造知识以及存在与员工头脑中的隐性知识，但是由于这些知识的结构和表现形式以及所属的类别差距很大，必需要对这些知识进行有效的分类和组织，标注其特定的业务情景信息，并采纳不同的方式进行存储。

首先建立制造知识的分类体系，如文档类知识、制造过程业务流程类知识、设备维护类知识等等；

其次，创建制造过程的各类业务情景，并对相关的知识进行情景信息的标注；

最后，依据知识的格式不同采纳不同的存储方式进行存储，如对结构化的知识采纳关系数据库的方式进行存储，技术文档类的知识采纳文件的方式进行存储等。

〔3〕制造知识共享和应用阶段的运行模式：

在知识的应用过程中，制造业务流程是知识应用的载体和服务目标，因此，制造过程知识在应用和共享过程中必需要与业务流程紧密集成，同时，为了有效和快捷地进行知识共享和应用，应采纳一种推拉相结合的制造过程知识共享和应用模式，该模式的运作方式如下：

1〕在制造过程业务流程的运作过程中，知识管理平台依据业务情景通过知识推送引擎按照关联度、用户访问频度、用户评价等指标把制造知识以超连接推送到制造业务人员的制造过程信息化业务平台〔如MES、ERP等〕中，用户可以依据必需求必需要查阅这些制造知识；

2〕用户也可以在制造过程信息化业务平台中通过超连接进入知识管理平台的知识应用层的相关界面和工具，进行个性化的制造知识搜索获取其所必需要的特定的知识。

如果没有获取符合其必需要的知识，则可以通过知识管理平台提供的相关专家的联系方式，通过即时消息等在线知识交流工具，通过在线互动的方式进行问题解决。

〔4〕制造知识评价与革新阶段的运行模式：

用户使用完相关的制造知识解决问题后，对相关的制造知识做出评价，系统自动更新知识的综合评价值以及访问的频率；

如果在业务过程中有新知识的产生，则用户应用知识管理平台通过人机交互的方式进行知识的输入，通过审核后进入知识库以供以后的使用。

3制造过程知识管理的应用策略研究

制造过程知识管理的应用和实施是一项复杂的系统工程，它既涉及到许多与技术相关的问题，如知识建模技术、知识存储技术、知识智能搜索技术等等，也涉及到企业的文化和管理因素，如学习型组织和知识共享的氛围是制造企业实施制造过程知识管理的文化基础，同时知识作为制造企业的重要资源，为了最大程度地发挥其效益，必需要对制造过程的知识进行有效的运营。

因此，有效的知识管理应用策略的选择直接影响制造过程知识管理实施的效果[9]。

本文从知识管理支撑平台的构建、制造企业知识管理的文化构建和制造过程知识运营等三个方面对制造过程知识管理的应用策略进行研究。

〔1〕知识管理支撑平台的构建策略。

知识管理支撑平台的构建是实现制造过程有效知识管理的技术确保，知识管理系统或平台选择的好环直接影响到实施和应用的效果。

制造过程知识管理既必需要实现对制造过程中的相关文档进行有效管理和共享，也要对制造过程相关进行系统的数据进行深入挖掘和应用，因此，在构建制造过程知识管理，我们采纳了基于车间制造执行系统的知识管理平台的搭建，首先对制造执行系统的文档管理系统进行扩大，使制造过程的相关文档都可以由这个平台来管理，同时把这些文档和相关的制造业务流程关联起来，使用户能够在业务处理过程中通过推、送等方式方便对实现对制造文档的查阅；

其次，通过对制造执行系统的大量数据进行深入分析和挖掘形成相关知识后，在依据实际的业务情景存入到制造过程知识管理的知识库，以辅助管理的决策；

再次，在MES的基础上开发人机交互的隐形知识显性化输入和维护系统，能够提供用户把相关的制造经验知识、成功和失败的案例按照业务流程及知识分为进行输入和维护；

最后，在上面的基础上，开发支持制造过程知识管理的相关工具，如在线实时信息交流工具、在线社区、与短信平台的接口等等，提供在制造业务过程中用户之间及用户与工程师、专家的在线交互。

〔2〕制造企业知识管理文化构建策略。

在制造过程中展开知识管理，进行制造过程知识、经验的共享在很大程度上与制造企业的企业文化相关，因此，在制造企业推行制造过程知识管理必需依赖文化、管理和组织层面上的配合。

首先，要激励制造过程的各个层面的员工之间的对话和交互，推动即时的交换和反馈，通过激励实验、尝试学习和对错误宽容，籍此成功和失败的机会来建立学习的机会，倡导学习和知识共享的氛围[9]；

其次，通过知识管理平台，尤其是在线实时信息交流工具、在线社区、短信平台等的应用，展开协同制造工作，形成跨功能、跨部门的协同工作的优良工作文化；

最后，必需要采用相应的激励机制，即在制造过程知识管理推行中，人力资源部门必需重新制定制造部门的员工的绩效考评方法和薪资制度，激励团队的知识创造与共享，把知识管理作为绩效考核的重要组成部分，通过精神和物资等方面的激励激励员工的知识共享和交流。

〔3〕制造过程知识运营策略。

制造过程知识是制造企业的重要资源，它同其它资源一样，有知识的提供方、知识的必需求方，必需要对知识的质量和可信度进行评价等。

因此，有效的制造过程知识运营是制造过程知识管理有效应用的重要确保。

结合制造过程业务的实际状况，依据不同的制造过程知识可以采纳不同的运营策略，如针对文档型的知识可以采纳沉淀整理－共享应用－效果评价的策略，即通过以知识供必需、调研和知识分类体系的整理法对技术文档等显性知识由专门的知识管理人员进行整理存储，在业务过程中用户可以依据特定的必需求进行检索和查阅，并依据知识的效用和质量对知识做出与本业务相关的评价；

关于制造过程中出现的实时性要求高的新问题，则可以采纳在线交流－知识沉淀的策略，通过专家地图、交流与沟通、协作与施行社区等方式进行知识运营等。

4应用案例

基于上述的制造过程知识管理运行模式和应用策略，我们在重庆某汽车空调制造企业的车间制造执行系统建设过程中，基于车间制造执行系统构建了支持制造过程的知识管理的子系统，并进行了实施和应用。

具体构建和实施的内容包括：

〔1〕构建了包括与产品相关的各类制造文档知识库〔如零件图纸、工艺文件等〕、制造过程经验知识库、通过数据挖掘和分析形成的制造业务相关知识库等；

〔2〕构建了与业务流程集成的支持制造过程知识协作管理的工作平台，用户在车间业务处理过程中能够通过知识协作工具进行基于知识的协同工作以及用户与知识管理平台的互动〔如业务过程中基于业务情景的知识推送、个性化的知识搜索等〕；

〔3〕系统支持不同知识类型的多渠道、多方式的知识访问，如基于浏览器、制造现场工业手机的SMS/WAP、即时通信工具等的在线实时交流工具和平台。

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