校企合作毕业设计

基于LLM与知识图谱的三维模型智能分析与比对系统

工业工程

资助企业: 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所

资助年份: 2026

企业导师: 管伟元

指导教师: 明新国

项目成员: 石子阳 陈嘉昊 李政桥 万立航

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项目简介

项目概述

现代船舶设计越来越多地依赖于三维模型,其数据(如OCX、IFC格式)本质上是海量的、结构化的文本 。在设计迭代过程中,如何高效、准确地比对不同版本的模型文件,并理解变更带来的潜在影响,是一个核心痛点。一方面,模型数据量极其庞大,远超现有大语言模型(LLM)的上下文窗口限制,导致LLM无法直接处理 。另一方面,LLM本身缺乏专业的工程知识,无法理解模型数据背后的“隐性设计意图”(如变更是否符合规范),导致其分析能力严重不足。

本项目旨在研发一个智能分析与比对系统,以解决上述两大技术瓶颈。项目将重点研究面向LLM的多版本数据预处理技术,通过智能聚焦和数据轻量化,解决LLM无法处理海量数据的问题。同时,项目将构建船舶设计知识图谱,作为专业知识框架,辅助LLM深度解读模型数据的工程语义,实现从“数据变更识别”到“工程影响分析”的跨越。

项目目标

(1)实现基于LLM技术的多版本数据预处理模块。为解决模型数据量超LLM上下文限制的问题,本项目将研发一个数据智能轻量化引擎。该引擎将采用语义导向的差异分析,在LLM介入前,优先对两个版本的模型文件进行智能比对与聚焦,自动提取核心的变更信息,输出LLM可处理的“轻量化差异报告”。

(2)构建船舶设计领域的专业知识图谱。为解决LLM缺乏专业知识导致“看不懂”工程意图的难题,构建一个船舶设计专业本体库和知识图谱。该图谱将提炼核心设计流程与数据标准,形成一个包含典型变更场景与设计规范关联的规则库,作为后续智能推理的知识基础。

(3)开发基于LLM与知识图谱的工程语义推理引擎。研发一个融合LLM与知识图谱的推理引擎。该引擎接收预处理模块输出的“轻量化差异报告”,利用LLM初步解析变更的语义,再调用知识图谱进行专业知识的转译与关联。

(4)集成并验证智能分析与比对原型系统。建成一个可交互的Web应用原型,集成上述所有模块。该系统支持用户上传两个不同版本的文本化三维模型文件,能自动执行“数据预处理-LLM语义解析-知识图谱推理”的完整流程。

项目成果

完成了多版本 OCX/XML 船舶模型的数据解析与差异分析,实现了结构化解析、跨版本对象匹配、增删改差异识别与轻量化差异报告生成,为船舶模型变更审查提供了自动化处理基础。

构建了面向工程合规检查的船舶设计知识图谱,围绕规则、子规则、构件、参数、条件、公式等对象建立规范本体,并基于 Neo4j 完成图谱生成,实现了船舶规范知识的结构化表达与关联查询。

设计了面向工程审查的结构化变更单元,将底层 diff 中分散的 XML 路径变化聚合为面向构件的变更对象,并补充构件上下文、附着关系、专题变化摘要和关注优先级,使模型差异从单纯字段变化转化为具有工程语义的审查线索。

建立了基于 GraphRAG 的规范证据组织与 LLM 推理流程,通过社区划分、检索意图构造、候选实体召回、局部知识子图扩展和条款重排,将构件变化与相关规范条款建立关联,生成包含语义评估、工程影响和建议核查事项的结构化分析结果。

搭建了 Web 端智能分析比对系统,集成双文件上传、同步/异步任务处理、知识图谱可视化、报告存储与展示等功能,并完成系统测试与效果验证,初步验证了系统在船舶模型变更分析、规范检索和辅助审查场景中的可用性。

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