數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查研究

肖立平　邵敏

數(shù)控機床在機械工程領域有著廣泛的應用，其穩(wěn)定運行對企業(yè)的經(jīng)濟效益、安全效益有著重要保障作用。數(shù)控機床的工作環(huán)境復雜、工作要求嚴格、工作流程精密、工作強度巨大，易導致發(fā)生故障，對數(shù)控機床的故障排查就成為了數(shù)控機床日常運維工作的重要內容。本文以數(shù)控機床故障排查到最新手段——人機聯(lián)合故障排查法為依托，結合本人多年的數(shù)控機床故障排查經(jīng)驗，謹此文分析數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查的原理、應用及發(fā)展。

一、數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查概述

（一）數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查發(fā)展沿革

人機聯(lián)合互動技術最早于1960年首次提出，其指運用機器設備輸入、輸出，以實現(xiàn)人與機對話。人機緊密共棲的概念被視為人機界面學的啟蒙觀點，為數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查奠定了理論基礎。1969年，英國劍橋大學召開世界第一次人機聯(lián)合系統(tǒng)國際大會，并創(chuàng)辦世界第一份人機聯(lián)合研究專業(yè)雜志，成為世界人機界面學發(fā)展史的里程碑事件。1970年至1973年為數(shù)控機床人機聯(lián)合技術的發(fā)展階段，出版了數(shù)控機床人機聯(lián)合工程學專著，為發(fā)展指明了方向。20世紀80年代為數(shù)控機床人機聯(lián)合技術的理論研究階段，學術界對人機聯(lián)合研究成果進行了總結。20世紀90年代為實踐階段，數(shù)控機床人機聯(lián)合的研究重點放在了智能化互動、多媒體互動、虛擬互動等方面。在數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查中，數(shù)控機床分布多、知識多、樣式多、結構復雜，使得數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查研究亟待解決的問題多，使得在設計數(shù)控機床故障知識更新、人機聯(lián)合等方面大有可為。

（二）數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查的創(chuàng)新意義

數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查能夠減少故障損失，降低維修、維護等費用，加強了經(jīng)濟效益、社會效益。網(wǎng)絡的發(fā)展為數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查工作創(chuàng)造了有利條件，對研究人機聯(lián)合排查的知識更新和排查方法具有重要意義。數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查的研究為數(shù)控機床維修、維護向著高效化、智能化、科技化方向轉變提供了新思維和新方向。

二、數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查原理

（一）數(shù)控機床故障表征

數(shù)控機床故障表征形式多、變化大，主要包括四種情況：一是自然衰變故障。數(shù)控機床在正常運行中，由于相互作用而產(chǎn)生的故障，此故障是在使用中累積而形成的；二是損傷類故障。在外力作用下，數(shù)控機床零部件運行產(chǎn)生與設計不符的外形、結構等變化，具體表現(xiàn)有故障現(xiàn)象特征的突變、扭曲；三是相互配合類故障。此故障是數(shù)控機床零部件之間發(fā)生變化引發(fā)的故障，具體表現(xiàn)有位置變化、限制缺失、供給變化等；四是操作類故障。數(shù)控機床工作人員操作不當造成故障，具體表現(xiàn)有數(shù)控機床設置錯誤、加工時未關門、安裝不適當?shù)取?/p>

（二）數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查特點

數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查具有以下三個特點：一是聯(lián)合性，數(shù)控機床操作人員在故障排查活動中是起到?jīng)Q定性作用的，具有很大靈活性，此外人腦還具有電子計算機所不具備的優(yōu)勢，即能夠把人力資源作為智慧的來源，并列為服務的對象；二是兼容性，數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查所依賴的知識模型中，可以兼容多種語義模式，識別多種語言形式，自動識別并匹配隱性知識、消除冗余知識、化解矛盾知識；三是成長性，數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查系統(tǒng)能夠運用分析經(jīng)典案例，并實現(xiàn)用人類智慧的形式表達，具備自學習能力，將學習到的能力應用到以后的實際工作中，全程自主形成新知識、新邏輯、新結構、新規(guī)則和新算法。

三、數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查應用

（一）數(shù)控機床故障信息采集

數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查過程中，需要對大量零部件進行實時、動態(tài)監(jiān)測，根據(jù)反饋的信號進行分析，綜合研判數(shù)控機床是否發(fā)生故障。數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查系統(tǒng)受到信息處理能力、信息及時性、采集準確性等諸多因素限制，使得該系統(tǒng)在結構復雜的數(shù)控機床上推廣需要更加嚴謹?shù)男畔⒉杉椒?。?shù)控機床人機聯(lián)合故障排查的信息采集數(shù)據(jù)要對比分析人工和傳感器兩方面數(shù)據(jù)，相互驗證、互為補充，形成監(jiān)測能力與信息采集方法上的優(yōu)勢互補。

（二）數(shù)控機床人機聯(lián)合故障推理

數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查的推理方式建立在知識推理和故障映射上。通過數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查系統(tǒng)將采集到的故障現(xiàn)象，按照表達方式的劃分為精確信息和模糊信息，整合為用于推理的故障現(xiàn)象小組。在數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查的故障推理和驗證過程中，先將初始的故障現(xiàn)象編程為現(xiàn)象特征組，再進行分離處理。利用分離后的故障現(xiàn)象組進行單故障推理，推理后進行驗證，驗證后再次特征重組。如此反復，直到排查出所有故障。最后，對所有信息進行驗證，綜合推理出主要故障原因，并推理出誘因。

（三）數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查系統(tǒng)評估

數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查系統(tǒng)可靠性較高，但仍然可能存在排查失誤的情況，故要對其進行可靠性系統(tǒng)評估。數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查的失誤主要有兩種情況：一是誤查，數(shù)控機床沒有故障，誤判有故障；二是漏查，數(shù)控機床有故障，沒有排查出來。數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查失誤點主要位于重要且常發(fā)生故障的部位，故要重點評估、監(jiān)測該部位的實時運行狀態(tài)采集裝置，提取、分析數(shù)據(jù)，評估數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查系統(tǒng)。注意故障篩選，驗證重點部位，加強數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查系統(tǒng)的指數(shù)驗證。

四、結語

科學發(fā)展觀的核心是以人為本。數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查的基礎是工作人員的操作，核心是工作人員的創(chuàng)新，本質是工作人員的勞動。所以我們要在重視發(fā)揮數(shù)控機床操作工作人員主觀能動性，釋放其創(chuàng)造活力的前提下，對數(shù)控機床進行人機聯(lián)合故障排查。只有在數(shù)控機床人機聯(lián)合故障排查工作中認識到，要以數(shù)控機床操作人員的實際技術經(jīng)驗為主，機器排查系統(tǒng)為輔，才能使排查系統(tǒng)發(fā)揮最大效能，保證數(shù)控機床安全、穩(wěn)定、高效運行。endprint