一种基于有限状态机约束的轮胎成型机SOP检索增强生成问答方法

本发明涉及工业设备运维与智能问答，具体涉及一种基于有限状态机约束的轮胎成型机sop检索增强生成问答方法。

背景技术：

1、在轮胎成型机现场运维过程中，设备启停、通气、校准、调整、维修更换和复位检查等操作通常需要依赖设备说明书、维修资料和标准操作规程（standard operatingprocedure，sop）。大语言模型（large language model，llm）和检索增强生成（retrieval-augmented generation，rag）为工业设备知识问答提供了新的实现方式。rag通过在生成前引入外部知识检索，可以将设备说明书、维护资料和操作文档片段作为上下文输入模型，从而提高回答与原始资料的一致性，目前已被用于工业领域问答等任务。然而，sop流程类问题的答案不仅要求内容相关，还需要符合原始sop的步骤边界、执行顺序和安全约束。普通rag容易受检索片段范围和模型组织方式影响，出现步骤遗漏、顺序不稳定或安全确认不足等问题。因此，有必要在问答生成过程中引入显式流程约束和合规校验机制，以提高流程答案的完整性、顺序一致性和安全可检查性。

2、现有rag改进主要从检索质量、生成反思、检索纠错、长文档组织和图结构知识组织等方面提升回答质量，但上述方法主要面向知识召回、事实一致性或复杂语料组织，不能直接保证工业sop流程答案的合规性。对于sop流程问答，仅有文本依据并不等于流程合规。普通rag更关注检索片段与问题的语义相关性，当召回内容只覆盖局部步骤或多个片段顺序不一致时，模型可能只回答拆卸、安装等显著操作，而遗漏停机、断电、复位和检查等必要环节；即使通过提示要求模型“按步骤回答”“注意安全”，也难以判断必需步骤是否全部覆盖、步骤顺序是否符合原始sop、停机断电等安全条件是否被明确保留。结构化输出能够提高答案格式的可解析性，但固定模板本身不能判断某一步是否属于当前sop，也不能发现流程外操作和关键步骤缺失。

3、工业sop具有明确的流程属性，设备启停、维修更换、校准找正和机构调整等任务通常按照固定顺序组织，并在关键环节给出状态确认、安全防护和复位检查要求。有限状态机（finite state machine，fsm）适合描述离散状态及其转移关系，可将sop中的关键操作抽象为状态节点，将步骤先后依赖表示为状态转移，并将停机、断电、泄压、防护复位和试运行检查等要求记录为安全约束。

4、针对上述问题，需要一种在检索增强生成中融合流程模型约束与合规校验的方法，通过预先构建sop流程的有限状态机模型，在答案生成前确定标准步骤边界、执行顺序和安全条件，在答案生成后对步骤的合法性、完整性、顺序合法性和安全约束满足情况进行校验，并在校验未通过时进行受控重生成或兜底处理，对操作对象不明确时输出澄清回答，对检索证据不足或存在高风险倾向时输出拒答说明，从而保证工业sop流程答案的步骤完整性、顺序一致性和安全可检查性。

技术实现思路

1、为解决上述背景中的技术问题，本发明提供了一种基于有限状态机约束的轮胎成型机sop检索增强生成问答方法，包括以下步骤：

2、s1、根据工业sop，获得fsm流程库与问题分流结果；

3、s2、根据流程库意图索引与用户问题，获得可靠sop匹配；

4、s3、根据可靠sop匹配与知识库证据，获得受约束生成答案及校验结果；

5、s4、根据合规校验结果与兜底机制，获得最终受控流程答案。

6、优选的，所述s1包括：将sop整理为外置sop-fsm流程库，所述sop-fsm流程库由sop意图索引和fsm流程约束两部分组成；在问题处理时，识别问题类型并进行风险判断，非流程问题进入检索增强生成问答通道，对象不清或候选不唯一的问题输出澄清回答，高风险问题直接拒答。

7、优选的，所述sop-fsm流程库中，意图索引记录流程名称、类别、关键词、别名、操作对象和步骤摘要，用于问题到sop的匹配；

8、所述fsm流程约束记录状态节点、状态转移、标准步骤序列、必需步骤集合和安全约束集合。

9、优选的，所述sop-fsm流程库中，第

i条sop对应的fsm流程实例定义为：

10、

11、其中，

si为状态节点集合；

ei为状态转移集合；和为起始和终止状态；

li为标准步骤序列；

pi为必需步骤集合；

ci为安全约束集合，包括记录停机、断电、泄压、状态确认、防护复位、试运行检查；

12、由此将自然语言sop整理为结构化流程数据。

13、优选的，所述s2包括：对流程型问题，根据sop意图索引进行候选匹配，匹配得分由语义相似度、关键词命中和规则修正三部分组成；

14、当最高匹配得分达到匹配阈值，且最高匹配得分与次高匹配得分之间的分差达到设定值时，将最高得分候选判定为可靠匹配；

15、当候选sop之间的分差未达到设定值，或者操作对象及限定信息不足时，输出澄清回答，要求补充操作对象或限定信息；

16、当未获得可靠sop匹配且无需进一步澄清时，根据知识库检索证据的充分程度输出参考性流程回答或拒答。

17、优选的，所述匹配得分中的语义相似度用于衡量问题与候选sop检索文本的语义相似度，所述关键词命中用于衡量操作对象、动作词和限定词的命中得分，所述规则修正用于对相近部件、相似动作和对象限定不足进行规则修正。

18、优选的，所述s3包括：获得可靠匹配的sop-fsm流程实例后，读取标准步骤序列、必需步骤集合和安全约束集合，形成限定步骤范围、先后关系和安全条件的流程骨架；

19、利用知识库检索相关说明书片段、维护说明和操作描述，将用户问题、匹配到的sop信息、fsm步骤骨架、检索证据和结构化输出要求共同输入大语言模型，引导模型按步骤生成流程答案；

20、将结构化答案映射为状态序列，与标准步骤序列、必需步骤集合和安全约束集合比对，执行硬约束检查；通过校验的答案作为fsm-sop流程答案输出。

21、优选的，所述硬约束检查包括非法步骤检查、重复步骤检查、必需步骤覆盖检查、顺序合法性检查和安全约束检查；

22、所述非法步骤检查用于判断生成状态序列中是否存在不属于当前sop-fsm的状态；

23、所述重复步骤检查用于判断同一状态是否被重复输出；

24、所述必需步骤覆盖检查用于判断必需步骤集合中的关键状态是否全部出现；所述顺序合法性检查用于判断状态相对顺序是否符合标准步骤序列；

25、所述安全约束检查用于判断停机、断电、泄压、状态确认、防护复位和试运行检查要求是否充分保留。

26、优选的，所述s4包括：

27、若首次结构化生成结果未通过校验，将失败原因反馈给大语言模型，在原sop-fsm流程实例和原检索证据范围内进行一次受控重生成；

28、若重生成结果仍未通过校验，触发fsm兜底机制，依据标准步骤序列、状态描述和安全约束生成确定性流程答案；

29、根据问题分流结果、sop匹配结果、知识库检索证据以及fsm合规校验结果，确定最终输出类型，所述最终输出类型包括普通问答、参考性流程问答、fsm-sop流程答案、澄清回答和拒答；

30、其中，仅当生成的流程答案通过对应sop-fsm流程实例的后向合规校验时，将所述流程答案作为fsm-sop流程答案输出。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

32、本发明通过预先构建sop流程的有限状态机模型，在答案生成前确定标准步骤边界、执行顺序和安全条件，在答案生成后对步骤的合法性、完整性、顺序合法性和安全约束满足情况进行校验，有效解决了普通rag在工业sop流程问答中易出现的步骤遗漏、顺序不稳定和安全确认不足等问题。