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一种知识驱动的基于LLM的决策支持系统,用于激光粉末床熔融的可解释缺陷分析与缓解指导

文章摘要

本研究提出了一种知识驱动的决策支持系统,将结构化缺陷知识与基于LLM的推理相结合,以激光粉末床熔融(LPBF)为例,提供可解释的缺陷诊断和缓解指导。该系统基于包含27种LPBF缺陷类型的知识库,支持模糊自然语言查询、文献支持的缺陷解释以及缓解策略指导。此外,多模态图像评估模块利用基础模型进行描述符引导的显微缺陷图像解释。评估表明,完全集成配置的宏观平均F1得分为0.808,且Cohen's kappa分析显示模型输出与文献参考标签之间具有高度一致性。

来源arXiv AI作者: Basit Mahmud Shahriar, Md Habibor Rahman
一种知识驱动的基于LLM的决策支持系统,用于激光粉末床熔融的可解释缺陷分析与缓解指导
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在增材制造领域,激光粉末床熔融(LPBF)技术因其复杂工艺而常产生多种缺陷,影响最终产品质量。传统缺陷分析方法往往缺乏可解释性和系统性。为应对这一挑战,研究人员Basit Mahmud Shahriar和Md Habibor Rahman提出了一种知识驱动的决策支持系统,该系统将结构化缺陷知识与大型语言模型(LLM)的推理能力紧密结合,旨在为LPBF工艺提供可解释的缺陷诊断和缓解指导。

该系统的核心是一个包含27种已知LPBF缺陷类型的知识库,这些缺陷按照层次类别和因果关系进行组织,形成本体结构。用户可以通过模糊自然语言查询与系统交互,获取基于文献证据的缺陷解释,以及针对缺陷原因和缓解策略的实用建议。所有推理都基于编码的过程知识,确保了输出的可靠性和可追溯性。

此外,系统还集成了一个多模态图像评估模块。该模块利用基础模型(foundation models)实现描述符引导的显微缺陷图像解释。通过语义对齐评分技术,系统能够将图像特征与缺陷描述进行匹配,从而增强诊断的准确性。这一功能对于实际生产中的快速缺陷识别尤为重要。

研究团队对系统进行了全面的评估,包括与通用视觉语言模型的定性比较、消融研究以及评估者间信度分析。在文献推导的数据集上,完全集成的系统配置表现出色,宏观平均F1分数达到0.808,并在所有配置中表现最优。Cohen's kappa分析进一步证实,模型输出与文献参考标签之间具有高度一致性。

这些结果表明,本体引导的知识表示能够显著提升LLM辅助LPBF缺陷分析的一致性、可解释性和实际应用价值。该研究为增材制造领域的智能质量控制提供了新的思路,有望推动制造过程向更可靠、更透明的方向发展。

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要点

  • 系统整合了27种LPBF缺陷类型的结构化知识库与LLM推理。
  • 支持模糊自然语言查询,提供文献支持的缺陷解释和缓解指导。
  • 多模态图像评估模块基于基础模型,通过语义对齐评分解释显微缺陷图像。
  • 完全集成配置在文献数据集上达到0.808的宏观平均F1分数,与参考标签高度一致。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。