設(shè)備的故障診斷與維護(hù)一直是人們所關(guān)注的問題，但現(xiàn)有診斷與維護(hù)系統(tǒng)的方法，多是根據(jù)設(shè)備使用和出現(xiàn)故障的現(xiàn)象研究其維護(hù)與診斷，也有利用FMEA(故障模式及其影響分析)對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障模式分析與故障控制，這些都沒有考慮如何利用設(shè)計(jì)知識(shí)以對(duì)其進(jìn)行故障診斷與維護(hù)。開展利用設(shè)計(jì)知識(shí)生成故障診斷與維護(hù)知識(shí)的方法和相關(guān)數(shù)據(jù)模型的研究，對(duì)提高設(shè)備故障診斷與維護(hù)系統(tǒng)的性能具有重要的意義。
一、設(shè)計(jì)知識(shí)生成機(jī)械設(shè)備的診斷與維護(hù)的思想
對(duì)于復(fù)雜設(shè)備的故障診斷，目前的研究大多僅限于設(shè)備使用階段故障機(jī)理分析和診斷知識(shí)的獲取與應(yīng)用，缺乏對(duì)設(shè)備全壽命周期，尤其是設(shè)計(jì)階段相關(guān)知識(shí)的利用，使得設(shè)備故障診斷效果難以令人滿意。實(shí)際上，一臺(tái)設(shè)備在其壽命周期的設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用與維護(hù)等若干階段都能為故障診斷提供大量有益的信息，尤其在設(shè)計(jì)和日常維護(hù)階段，設(shè)計(jì)階段對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能和性能等作了規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)，維護(hù)階段則生成了大量的診斷維護(hù)樣本。因此，在研究設(shè)備故障診斷時(shí)，應(yīng)當(dāng)在設(shè)備的設(shè)計(jì)階段就開始考慮其診斷與維護(hù)問題，設(shè)備診斷與維護(hù)時(shí)利用設(shè)計(jì)階段的信息知識(shí)，使得設(shè)備的設(shè)計(jì)、診斷與維護(hù)形成一個(gè)有機(jī)的整體，從而在根本上解決設(shè)備的故障診斷知識(shí)獲取問題。
從設(shè)備設(shè)計(jì)階段的知識(shí)出發(fā)，提取故障診斷與維護(hù)知識(shí)，可實(shí)現(xiàn)良好的設(shè)備維護(hù)和診斷，從而有效地降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。經(jīng)驗(yàn)表明，復(fù)雜設(shè)備壽命周期內(nèi)的維護(hù)代價(jià)一般要超出其最初購買時(shí)價(jià)格的3～10倍;在研制中投入1元改進(jìn)維護(hù)性，可望取得減少壽命周期費(fèi)用(LCC)達(dá)50～100元的效益。由此可見，從設(shè)計(jì)知識(shí)出發(fā)，提高設(shè)備的診斷與維護(hù)性能，對(duì)降低維護(hù)費(fèi)用具有重要的意義。
隨著信息技術(shù)在機(jī)械工程中的廣泛應(yīng)用，尤其是PDM、PLM等平臺(tái)的應(yīng)用，研究基于設(shè)計(jì)知識(shí)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品診斷維護(hù)技術(shù)將變得十分可行，原因如下：目前設(shè)備的設(shè)計(jì)、使用與維護(hù)中，已廣泛采用以PDM技術(shù)為代表的各種工具，形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。因此，已相對(duì)成熟的PDM技術(shù)為建立設(shè)備全壽命周期各個(gè)階段的模型提供了一個(gè)通用的技術(shù)平臺(tái)。在PDM平臺(tái)上，可形成從設(shè)計(jì)、制造、使用等階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，并能加以維護(hù)。同時(shí)，在PDM平臺(tái)上集成產(chǎn)品維護(hù)與診斷模型，有效集成多種知識(shí)，形成信息共享，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的維護(hù)與診斷等功能，也有學(xué)者進(jìn)行了探索。雖然在這種研究中設(shè)備的設(shè)計(jì)過程和診斷、維護(hù)過程是相互獨(dú)立的，與由設(shè)計(jì)知識(shí)生成診斷與維護(hù)知識(shí)不同，但它為這類研究提供了有益的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也說明了該研究意義重大。
要實(shí)現(xiàn)基于設(shè)計(jì)知識(shí)的設(shè)備診斷與維護(hù)技術(shù)，首先要解決的問題就是必須基于一個(gè)可涵蓋設(shè)備全壽命周期的技術(shù)支撐平臺(tái)，建立能包含設(shè)計(jì)、診斷與維護(hù)知識(shí)的設(shè)備信息模型。因此，文章的落腳點(diǎn)就是研究集成設(shè)備設(shè)計(jì)、診斷與維護(hù)知識(shí)的新型設(shè)備數(shù)據(jù)模型，探討基于此模型由設(shè)備設(shè)計(jì)知識(shí)自動(dòng)生成設(shè)備維護(hù)與診斷知識(shí)的方法，研究設(shè)備結(jié)構(gòu)樹生成設(shè)備故障樹的方法。
二、設(shè)計(jì)知識(shí)生成機(jī)械設(shè)備診斷與維護(hù)知識(shí)基本理論研究
1.全壽命周期的新數(shù)據(jù)模型研究
現(xiàn)有的設(shè)備工程模型包括配置模型、結(jié)構(gòu)層次圖、功能層次圖、物料清單(BOM)、裝配模型等，這些模型并不能直接為診斷、維護(hù)建模所利用，需要分析它們與能表征維護(hù)與診斷信息的設(shè)備數(shù)據(jù)模型的關(guān)系，從中提取出對(duì)建模有用的信息并進(jìn)行一些相應(yīng)的、必要的轉(zhuǎn)換和擴(kuò)充，然后確定建模還需要增加哪些信息，這些增加的信息以何種方式來描述，采用什么樣的接口來輸入這些信息等。
在上述信息需求分析基礎(chǔ)上，擬提出集成混合結(jié)構(gòu)樹(HST)與節(jié)點(diǎn)維護(hù)性全息模型(NMHM)的能表征維護(hù)與診斷信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型?；旌辖Y(jié)構(gòu)樹是利用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的形式來組織、管理，以及表示產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、維護(hù)和故障信息，可視為一種新的設(shè)計(jì)、維護(hù)與診斷相結(jié)合的結(jié)構(gòu)樹。這種模型包含了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、維護(hù)中所有的信息，為從設(shè)計(jì)知識(shí)中獲取故障診斷與維護(hù)知識(shí)提供了有利的條件。節(jié)點(diǎn)維護(hù)性全息模型是指從單零部件的整個(gè)生命周期出發(fā)，針對(duì)各階段對(duì)維護(hù)性進(jìn)行分析評(píng)定的不同需求，較全面地、有序地將其設(shè)計(jì)維護(hù)性等信息集中存儲(chǔ)在集成的節(jié)點(diǎn)信息模型中，使得產(chǎn)品的維護(hù)與診斷系統(tǒng)可以從中抽取所需的信息。
2.混合結(jié)構(gòu)樹模型的建立
混合結(jié)構(gòu)樹以PDM為載體和技術(shù)平臺(tái)，其頂層節(jié)點(diǎn)為設(shè)計(jì)的設(shè)備產(chǎn)品對(duì)象，下層各節(jié)點(diǎn)代表構(gòu)成該設(shè)備產(chǎn)品的可分或不可再分的零部件，每個(gè)節(jié)點(diǎn)還建立包含有該節(jié)點(diǎn)信息的節(jié)點(diǎn)維護(hù)性全息模型。這種混合結(jié)構(gòu)樹形式可將產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的全部信息包括在內(nèi)，還可包含產(chǎn)品維護(hù)與診斷的信息知識(shí)，各節(jié)點(diǎn)的連線給出了各零部件的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。這是一個(gè)4元組模型，記為H=(N，F(xiàn)，R，A)，其中N={Ni，i=l，…，n｝表示節(jié)點(diǎn)的集合，F(xiàn)={fi，i=l，…，n｝，fi從表示節(jié)點(diǎn)Ni的維護(hù)性全息模型的信息集合，R={Rij，i≠j，i、j=1，…，n｝表示產(chǎn)品設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系的集合，它在很大程度上反映了產(chǎn)品故障之間的因果關(guān)系，A =A(Ni)表示節(jié)點(diǎn)Ni下一層節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。這種模型形式對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、診斷與維護(hù)階段的數(shù)據(jù)模型都適用。
3.節(jié)點(diǎn)維護(hù)性全息模型的建立
維護(hù)性全息模型的關(guān)鍵是如何將節(jié)點(diǎn)代表的零部件的設(shè)計(jì)、維護(hù)性等相關(guān)信息有序組織與合理表達(dá)。擬將這種節(jié)點(diǎn)維護(hù)性全息模型建立在PDM平臺(tái)上，且只針對(duì)單個(gè)的零部件，非常易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。它表示了單個(gè)零部件的設(shè)計(jì)、維護(hù)性、診斷性信息模型，可用于單個(gè)零部件全生命周期的信息表達(dá)，而與其他節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系可由混合結(jié)構(gòu)樹的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)信息表示。
三、由設(shè)計(jì)知識(shí)獲取診斷與維護(hù)知識(shí)的方法研究
建立起設(shè)備產(chǎn)品的能表征診斷與維護(hù)信息的數(shù)據(jù)模型后，就很容易獲取基于設(shè)計(jì)知識(shí)設(shè)備產(chǎn)品的故障診斷知識(shí)。根據(jù)已有的研究成果，利用設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹可以構(gòu)成設(shè)備產(chǎn)品的混合結(jié)構(gòu)樹，由混合結(jié)構(gòu)樹中各節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及各節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的設(shè)計(jì)和維護(hù)信息，可得到故障可能傳播的途徑和因果關(guān)系，形成類似于故障樹的混合結(jié)構(gòu)樹的故障診斷知識(shí)庫模型，只是這里的基于混合結(jié)構(gòu)樹的診斷知識(shí)庫模型是建立在設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的基礎(chǔ)之上的。這樣，問題的關(guān)鍵就是如何從各節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)中獲取故障的因果聯(lián)系，如何從各節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和維護(hù)信息獲取該節(jié)點(diǎn)的故障診斷知識(shí)。
首先，從混合結(jié)構(gòu)樹中可以基于設(shè)計(jì)階段各節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，根據(jù)一定的知識(shí)推理技術(shù)獲知當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，可能的故障傳播方式和途徑，由此可建立各節(jié)點(diǎn)故障時(shí)的故障傳播和關(guān)聯(lián)模式，從而建立故障傳播的規(guī)則，這種規(guī)則的前件是故障節(jié)點(diǎn)，后件是故障可能傳遞的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種規(guī)則直接或經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，即可形成故障診斷規(guī)則。同時(shí)根據(jù)已有的故障樹診斷知識(shí)，可對(duì)獲得的診斷規(guī)則進(jìn)行修正和優(yōu)化。
對(duì)于從各節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和維護(hù)信息獲取該節(jié)點(diǎn)的故障診斷知識(shí)問題，可根據(jù)設(shè)計(jì)與維護(hù)信息的記錄數(shù)據(jù)及其維護(hù)性全息模型，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和關(guān)聯(lián)分析理論，如灰色理論和D-S證據(jù)理論等，提取出與故障相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)與維護(hù)信息數(shù)據(jù)，從而形成該節(jié)點(diǎn)的基于設(shè)計(jì)知識(shí)的故障診斷知識(shí)。經(jīng)上述方法獲取的診斷知識(shí)，一般是粗糙的和不完備的，因此，還應(yīng)利用已有的故障診斷專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，對(duì)這些診斷知識(shí)進(jìn)行完善和優(yōu)化，以增強(qiáng)故障診斷的有效性。最終得到基于設(shè)計(jì)知識(shí)的故障診斷知識(shí)庫，同樣可在PDM技術(shù)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。
這樣，當(dāng)設(shè)計(jì)知識(shí)發(fā)生變化時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)可維護(hù)性全息模型規(guī)模較小，維護(hù)和更新的難度不大，而且基于PDM技術(shù)的混合結(jié)構(gòu)樹更新也很容易，所以基于PDM的設(shè)備產(chǎn)品可維護(hù)可診斷模型也很容易進(jìn)行相應(yīng)的更新。如某個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和維護(hù)信息發(fā)生改變，只要與此節(jié)點(diǎn)相關(guān)的診斷知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)即可，利用現(xiàn)有的故障診斷知識(shí)獲取技術(shù)，完全可以實(shí)現(xiàn)診斷知識(shí)的重新獲取或更新。
四、從設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹生成產(chǎn)品故障樹的方法研究
根據(jù)前述研究?jī)?nèi)容，從設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹可導(dǎo)出基于HST-NMHM的產(chǎn)品故障診斷與維護(hù)知識(shí)，它是建立在混合結(jié)構(gòu)樹基礎(chǔ)上的。根據(jù)混合結(jié)構(gòu)樹與故障樹之間的關(guān)系，利用函數(shù)映射關(guān)系或知識(shí)獲取方法，可將基于HST-NMHM的產(chǎn)品故障診斷與維護(hù)知識(shí)庫中的診斷與維護(hù)知識(shí)轉(zhuǎn)換為故障樹中的故障診斷知識(shí)，從而構(gòu)成基于故障樹的產(chǎn)品診斷與維護(hù)知識(shí)模型。這種函數(shù)映射關(guān)系是復(fù)雜的，可采用模糊關(guān)系、矩陣分析理論、尋優(yōu)搜索推理等技術(shù)或使用粗糙集等知識(shí)獲取方法實(shí)現(xiàn)。
一、設(shè)計(jì)知識(shí)生成機(jī)械設(shè)備的診斷與維護(hù)的思想
對(duì)于復(fù)雜設(shè)備的故障診斷，目前的研究大多僅限于設(shè)備使用階段故障機(jī)理分析和診斷知識(shí)的獲取與應(yīng)用，缺乏對(duì)設(shè)備全壽命周期，尤其是設(shè)計(jì)階段相關(guān)知識(shí)的利用，使得設(shè)備故障診斷效果難以令人滿意。實(shí)際上，一臺(tái)設(shè)備在其壽命周期的設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用與維護(hù)等若干階段都能為故障診斷提供大量有益的信息，尤其在設(shè)計(jì)和日常維護(hù)階段，設(shè)計(jì)階段對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能和性能等作了規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)，維護(hù)階段則生成了大量的診斷維護(hù)樣本。因此，在研究設(shè)備故障診斷時(shí)，應(yīng)當(dāng)在設(shè)備的設(shè)計(jì)階段就開始考慮其診斷與維護(hù)問題，設(shè)備診斷與維護(hù)時(shí)利用設(shè)計(jì)階段的信息知識(shí)，使得設(shè)備的設(shè)計(jì)、診斷與維護(hù)形成一個(gè)有機(jī)的整體，從而在根本上解決設(shè)備的故障診斷知識(shí)獲取問題。
從設(shè)備設(shè)計(jì)階段的知識(shí)出發(fā)，提取故障診斷與維護(hù)知識(shí)，可實(shí)現(xiàn)良好的設(shè)備維護(hù)和診斷，從而有效地降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。經(jīng)驗(yàn)表明，復(fù)雜設(shè)備壽命周期內(nèi)的維護(hù)代價(jià)一般要超出其最初購買時(shí)價(jià)格的3～10倍;在研制中投入1元改進(jìn)維護(hù)性，可望取得減少壽命周期費(fèi)用(LCC)達(dá)50～100元的效益。由此可見，從設(shè)計(jì)知識(shí)出發(fā)，提高設(shè)備的診斷與維護(hù)性能，對(duì)降低維護(hù)費(fèi)用具有重要的意義。
隨著信息技術(shù)在機(jī)械工程中的廣泛應(yīng)用，尤其是PDM、PLM等平臺(tái)的應(yīng)用，研究基于設(shè)計(jì)知識(shí)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品診斷維護(hù)技術(shù)將變得十分可行，原因如下：目前設(shè)備的設(shè)計(jì)、使用與維護(hù)中，已廣泛采用以PDM技術(shù)為代表的各種工具，形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。因此，已相對(duì)成熟的PDM技術(shù)為建立設(shè)備全壽命周期各個(gè)階段的模型提供了一個(gè)通用的技術(shù)平臺(tái)。在PDM平臺(tái)上，可形成從設(shè)計(jì)、制造、使用等階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，并能加以維護(hù)。同時(shí)，在PDM平臺(tái)上集成產(chǎn)品維護(hù)與診斷模型，有效集成多種知識(shí)，形成信息共享，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的維護(hù)與診斷等功能，也有學(xué)者進(jìn)行了探索。雖然在這種研究中設(shè)備的設(shè)計(jì)過程和診斷、維護(hù)過程是相互獨(dú)立的，與由設(shè)計(jì)知識(shí)生成診斷與維護(hù)知識(shí)不同，但它為這類研究提供了有益的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也說明了該研究意義重大。
要實(shí)現(xiàn)基于設(shè)計(jì)知識(shí)的設(shè)備診斷與維護(hù)技術(shù)，首先要解決的問題就是必須基于一個(gè)可涵蓋設(shè)備全壽命周期的技術(shù)支撐平臺(tái)，建立能包含設(shè)計(jì)、診斷與維護(hù)知識(shí)的設(shè)備信息模型。因此，文章的落腳點(diǎn)就是研究集成設(shè)備設(shè)計(jì)、診斷與維護(hù)知識(shí)的新型設(shè)備數(shù)據(jù)模型，探討基于此模型由設(shè)備設(shè)計(jì)知識(shí)自動(dòng)生成設(shè)備維護(hù)與診斷知識(shí)的方法，研究設(shè)備結(jié)構(gòu)樹生成設(shè)備故障樹的方法。
二、設(shè)計(jì)知識(shí)生成機(jī)械設(shè)備診斷與維護(hù)知識(shí)基本理論研究
1.全壽命周期的新數(shù)據(jù)模型研究
現(xiàn)有的設(shè)備工程模型包括配置模型、結(jié)構(gòu)層次圖、功能層次圖、物料清單(BOM)、裝配模型等，這些模型并不能直接為診斷、維護(hù)建模所利用，需要分析它們與能表征維護(hù)與診斷信息的設(shè)備數(shù)據(jù)模型的關(guān)系，從中提取出對(duì)建模有用的信息并進(jìn)行一些相應(yīng)的、必要的轉(zhuǎn)換和擴(kuò)充，然后確定建模還需要增加哪些信息，這些增加的信息以何種方式來描述，采用什么樣的接口來輸入這些信息等。
在上述信息需求分析基礎(chǔ)上，擬提出集成混合結(jié)構(gòu)樹(HST)與節(jié)點(diǎn)維護(hù)性全息模型(NMHM)的能表征維護(hù)與診斷信息的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型?；旌辖Y(jié)構(gòu)樹是利用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的形式來組織、管理，以及表示產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、維護(hù)和故障信息，可視為一種新的設(shè)計(jì)、維護(hù)與診斷相結(jié)合的結(jié)構(gòu)樹。這種模型包含了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、維護(hù)中所有的信息，為從設(shè)計(jì)知識(shí)中獲取故障診斷與維護(hù)知識(shí)提供了有利的條件。節(jié)點(diǎn)維護(hù)性全息模型是指從單零部件的整個(gè)生命周期出發(fā)，針對(duì)各階段對(duì)維護(hù)性進(jìn)行分析評(píng)定的不同需求，較全面地、有序地將其設(shè)計(jì)維護(hù)性等信息集中存儲(chǔ)在集成的節(jié)點(diǎn)信息模型中，使得產(chǎn)品的維護(hù)與診斷系統(tǒng)可以從中抽取所需的信息。
2.混合結(jié)構(gòu)樹模型的建立
混合結(jié)構(gòu)樹以PDM為載體和技術(shù)平臺(tái)，其頂層節(jié)點(diǎn)為設(shè)計(jì)的設(shè)備產(chǎn)品對(duì)象，下層各節(jié)點(diǎn)代表構(gòu)成該設(shè)備產(chǎn)品的可分或不可再分的零部件，每個(gè)節(jié)點(diǎn)還建立包含有該節(jié)點(diǎn)信息的節(jié)點(diǎn)維護(hù)性全息模型。這種混合結(jié)構(gòu)樹形式可將產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的全部信息包括在內(nèi)，還可包含產(chǎn)品維護(hù)與診斷的信息知識(shí)，各節(jié)點(diǎn)的連線給出了各零部件的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。這是一個(gè)4元組模型，記為H=(N，F(xiàn)，R，A)，其中N={Ni，i=l，…，n｝表示節(jié)點(diǎn)的集合，F(xiàn)={fi，i=l，…，n｝，fi從表示節(jié)點(diǎn)Ni的維護(hù)性全息模型的信息集合，R={Rij，i≠j，i、j=1，…，n｝表示產(chǎn)品設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系的集合，它在很大程度上反映了產(chǎn)品故障之間的因果關(guān)系，A =A(Ni)表示節(jié)點(diǎn)Ni下一層節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。這種模型形式對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、診斷與維護(hù)階段的數(shù)據(jù)模型都適用。
3.節(jié)點(diǎn)維護(hù)性全息模型的建立
維護(hù)性全息模型的關(guān)鍵是如何將節(jié)點(diǎn)代表的零部件的設(shè)計(jì)、維護(hù)性等相關(guān)信息有序組織與合理表達(dá)。擬將這種節(jié)點(diǎn)維護(hù)性全息模型建立在PDM平臺(tái)上，且只針對(duì)單個(gè)的零部件，非常易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。它表示了單個(gè)零部件的設(shè)計(jì)、維護(hù)性、診斷性信息模型，可用于單個(gè)零部件全生命周期的信息表達(dá)，而與其他節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系可由混合結(jié)構(gòu)樹的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)信息表示。
三、由設(shè)計(jì)知識(shí)獲取診斷與維護(hù)知識(shí)的方法研究
建立起設(shè)備產(chǎn)品的能表征診斷與維護(hù)信息的數(shù)據(jù)模型后，就很容易獲取基于設(shè)計(jì)知識(shí)設(shè)備產(chǎn)品的故障診斷知識(shí)。根據(jù)已有的研究成果，利用設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹可以構(gòu)成設(shè)備產(chǎn)品的混合結(jié)構(gòu)樹，由混合結(jié)構(gòu)樹中各節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及各節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的設(shè)計(jì)和維護(hù)信息，可得到故障可能傳播的途徑和因果關(guān)系，形成類似于故障樹的混合結(jié)構(gòu)樹的故障診斷知識(shí)庫模型，只是這里的基于混合結(jié)構(gòu)樹的診斷知識(shí)庫模型是建立在設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的基礎(chǔ)之上的。這樣，問題的關(guān)鍵就是如何從各節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)中獲取故障的因果聯(lián)系，如何從各節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和維護(hù)信息獲取該節(jié)點(diǎn)的故障診斷知識(shí)。
首先，從混合結(jié)構(gòu)樹中可以基于設(shè)計(jì)階段各節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，根據(jù)一定的知識(shí)推理技術(shù)獲知當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，可能的故障傳播方式和途徑，由此可建立各節(jié)點(diǎn)故障時(shí)的故障傳播和關(guān)聯(lián)模式，從而建立故障傳播的規(guī)則，這種規(guī)則的前件是故障節(jié)點(diǎn)，后件是故障可能傳遞的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種規(guī)則直接或經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，即可形成故障診斷規(guī)則。同時(shí)根據(jù)已有的故障樹診斷知識(shí)，可對(duì)獲得的診斷規(guī)則進(jìn)行修正和優(yōu)化。
對(duì)于從各節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和維護(hù)信息獲取該節(jié)點(diǎn)的故障診斷知識(shí)問題，可根據(jù)設(shè)計(jì)與維護(hù)信息的記錄數(shù)據(jù)及其維護(hù)性全息模型，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和關(guān)聯(lián)分析理論，如灰色理論和D-S證據(jù)理論等，提取出與故障相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)與維護(hù)信息數(shù)據(jù)，從而形成該節(jié)點(diǎn)的基于設(shè)計(jì)知識(shí)的故障診斷知識(shí)。經(jīng)上述方法獲取的診斷知識(shí)，一般是粗糙的和不完備的，因此，還應(yīng)利用已有的故障診斷專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，對(duì)這些診斷知識(shí)進(jìn)行完善和優(yōu)化，以增強(qiáng)故障診斷的有效性。最終得到基于設(shè)計(jì)知識(shí)的故障診斷知識(shí)庫，同樣可在PDM技術(shù)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。
這樣，當(dāng)設(shè)計(jì)知識(shí)發(fā)生變化時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)可維護(hù)性全息模型規(guī)模較小，維護(hù)和更新的難度不大，而且基于PDM技術(shù)的混合結(jié)構(gòu)樹更新也很容易，所以基于PDM的設(shè)備產(chǎn)品可維護(hù)可診斷模型也很容易進(jìn)行相應(yīng)的更新。如某個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和維護(hù)信息發(fā)生改變，只要與此節(jié)點(diǎn)相關(guān)的診斷知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)即可，利用現(xiàn)有的故障診斷知識(shí)獲取技術(shù)，完全可以實(shí)現(xiàn)診斷知識(shí)的重新獲取或更新。
四、從設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹生成產(chǎn)品故障樹的方法研究
根據(jù)前述研究?jī)?nèi)容，從設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹可導(dǎo)出基于HST-NMHM的產(chǎn)品故障診斷與維護(hù)知識(shí)，它是建立在混合結(jié)構(gòu)樹基礎(chǔ)上的。根據(jù)混合結(jié)構(gòu)樹與故障樹之間的關(guān)系，利用函數(shù)映射關(guān)系或知識(shí)獲取方法，可將基于HST-NMHM的產(chǎn)品故障診斷與維護(hù)知識(shí)庫中的診斷與維護(hù)知識(shí)轉(zhuǎn)換為故障樹中的故障診斷知識(shí)，從而構(gòu)成基于故障樹的產(chǎn)品診斷與維護(hù)知識(shí)模型。這種函數(shù)映射關(guān)系是復(fù)雜的，可采用模糊關(guān)系、矩陣分析理論、尋優(yōu)搜索推理等技術(shù)或使用粗糙集等知識(shí)獲取方法實(shí)現(xiàn)。