一種通用設備故障檢測維修方法
2023-06-01 14:42:16
一種通用設備故障檢測維修方法
【專利摘要】本發明公開了一種通用設備故障檢測維修方法，包括下列步驟：建模設備故障維修知識；基於模型自動檢測及診斷故障並輔助維修；基於模型模擬維修訓練；維修訓練過程中實時優化經驗知識模型；維修訓練過程中實時同步維修信息與經驗知識模型信息。與現有設備維修方法相比，本發明實現了設備維修經驗知識的積累與共享以及設備故障的自動診斷，並能夠通過對維修記錄信息的分析挖掘，為維修相關決策提供幫助。此外，方法還通過模擬訓練步驟實現了專家經驗向初級維修者的有效傳輸。本發明特別適用於防化部隊等需要頻繁維修大量複雜設備且維修人員流動率高的場合。實踐證明本方法能夠顯著提高設備維修效率、提升維修水平、改善維修質量。
【專利說明】一種通用設備故障檢測維修方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及智能資料庫與專家系統領域，尤其涉及一種通用設備故障檢測維修方法。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟和社會的快速發展，我國各行各業的設備水平也得到了顯著提升。在設備日益現代化、信息化的背景下，對這些設備的檢測維修的信息化也勢在必行。目前國內大部分行業針對設備維修主要還是依靠人的經驗以及設備本身的說明來進行，維修過程難以得到規範和統一，維修知識與經驗難以得到有效傳播，信息資源共享程度不高，造成了很大的資源浪費，設備信息化管理水平還沒有達到先進水平。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種通用設備故障檢測維修方法，實現了設備維修經驗知識的積累與共享以及設備故障的自動診斷，能夠顯著提高設備維修效率、提升維修水平、改善維修質量。
[0004]為實現上述目的，本發明採取如下技術方案:
[0005]一種通用設備故障檢測維修方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一:設備故障維修數據建模
[0007]將不同設備的故障維修數據抽象成故障-維修樹模型,並將該模型映射為資料庫存儲，所述故障-維修樹模型包括現象節點、操作節點、原因和維修節點、理論上不可能節點四類節點；所述現象節點包括初始故障現象節點和中間現象節點，所述初始故障現象節點為根節點，所述初始故障現象節點和中間現象節點包括至少一個操作節點；所述操作節點包括至少兩個子節點，所述操作節點的子節點為原因和維修節點、理論上不可能節點和中間現象節點；所述原因和維修節點為葉節點，其父節點為操作節點；所述理論上不可能節點為葉節點，其父節點為操作節點；
[0008]每個故障-維修樹表示一個設備型號一個初始現象所對應的完整維修數據體系，將所有故障-維修樹模型映射成資料庫表後進行資料庫存儲；
[0009]步驟二:基於模型自動檢測及診斷故障並輔助維修
[0010]用戶進行檢測設備操作時，根據用戶選擇的設備型號和初始現象，給出文字、多媒體以及基於維修記錄分析的提示，然後通過數據接口自動獲得測量數值，根據測量數值基於故障維修數據模型自動判斷向下節點，重複操作直到獲得相應故障原因和維修方法，並給出文字和多媒體指導維修；
[0011 ] 步驟三:基於模型模擬維修訓練
[0012]在現有故障-維修樹模型基礎上，無需具體設備，根據用戶選擇模擬的不同設備型號，自動隨機生成故障原因，隨機確定一個原因和維修節點模擬實際維修情況；
[0013]步驟四:維修訓練過程中實時優化經驗數據模型[0014]用戶維修訓練過程中，當設備型號發生增減導致初始故障現象發生增減或者某一設備型號的初始故障現象發生增減時，增加或者刪除對應的樹形結構；當現象節點、操作點、原因和維修節點、理論上不可能節點所包含的信息需要修改時，修改樹形結構的對應信息；當現象節點下的操作需要增減時，新增或者刪除操作節點；當操作節點下對應的情況數量發生變化時，新增或者刪除其子節點；
[0015]步驟五:維修訓練過程中實時同步維修信息與經驗數據模型信息
[0016]維修訓練過程中各維修單位維修數據統一發送到控制中心匯總後再推送到各維修單位，保證各維修單位都具有整個維修體系的所有維修數據來更準確地輔助檢測維修；在故障-維修樹模型發生變化後，控制中心將故障-維修樹模型的更新推送到各維修單位。
[0017]更進一步的，步驟一所述設備故障維修數據建模包括如下步驟:
[0018]步驟1-1:起始狀態；
[0019]步驟1-2:規定資料庫的數據結構並建立數據表；對現有的故障維修數據進行格式化操作，使得針對每個型號設備的全部維修數據都能映射到資料庫各個表的各條記錄中；資料庫各個表的結構基於將故障維修數據映射成樹形數據結構的思想構建，其中關鍵數據表包括設備分類表、設備型號表、設備表、維修記錄表、用戶表、部門表、操作節點表、現象節點表、節點類型表、故障原因及維修表、節點表、分支表、判斷類型表、判斷表、測量接口表;
[0020]步驟1-3:將故障維修數據按照設備型號整理成一個型號的設備對應一個或多個初始故障現象節點邏輯序列；
[0021]步驟1-4:針對現象節點整理成一個現象節點對應一個或多個操作節點的邏輯序列；
[0022]步驟1-5:針對每個操作節點整理成一個操作節點對應一個判斷的邏輯序列；
[0023]步驟1-6:針對每個判斷整理成一個判斷對應兩個或以上的分支的邏輯序列；
[0024]步驟1-7:針對每個分支整理成一個分支對應一個中間現象節點或者不可能現象節點或者原因和維修節點的邏輯序列；
[0025]步驟1-8:若存在中間現象節點則跳到步驟4，否則繼續步驟9 ;
[0026]步驟1-9:對上述的邏輯序列按照樹形數據結構在資料庫中的實現插入至資料庫各個表中，如果所有故障維修數據整理完畢，繼續步驟10，否則跳到步驟3 ；
[0027]步驟1-10:建模設備故障維修數據完畢。
[0028]更進一步的，步驟二所述基於模型自動檢測及診斷故障並輔助維修包括如下步驟:
[0029]步驟2-1:起始狀態；
[0030]步驟2-2:用戶選擇待維修的設備型號；
[0031]步驟2-3:用戶選擇步驟2中已選擇設備的一個初始故障現象節點；
[0032]步驟2-4:用戶選擇現象節點下的一個操作節點；
[0033]步驟2-5:針對用戶選擇，給出文字和多媒體以及基於歷史數據統計的提示；
[0034]步驟2-6:針對用戶選擇，通過對維修記錄進行上卷操作並進行分析統計得出最終維修結果的分布概率，對用戶進行提示；
[0035]步驟2-7:通過數據接口自動獲得測量數值；[0036]步驟2-8:根據測量數值結合模型判斷向下節點；
[0037]步驟2-9:若向下節點是原因和維修節點則繼續步驟10，否則跳到步驟4 ；
[0038]步驟2-10:給出文字和多媒體信息指導維修；
[0039]步驟2-11:用戶根據指導提示進行維修；
[0040]步驟2-12:基於模型自動檢測及診斷故障並輔助維修完畢。
[0041]更進一步的，步驟三所述基於模型模擬維修訓練包括如下步驟:
[0042]步驟3-1:起始狀態；
[0043]步驟3-2:用戶選擇需要進行模擬訓練的設備型號；
[0044]步驟3-3:初始化模擬訓練基本信息；
[0045]步驟3-4:自動隨機生成故障原因；
[0046]步驟3-5:唯一確定故障-維修樹模型中的一條通路來模擬實際維修的情況，通路開始於某一初始故障現象，結束於步驟4中生成的故障原因；
[0047]步驟3-6:當遇到操作節點需要反饋參數時，自動生成結果，如果用戶在步驟5確定的通路上，隨機出能保證繼續處在這條通路的參數，如果用戶不在上述通路上，任意隨機參數，允許用戶在非上述通路上前進，用戶在非上述通路前進的深度隨機決定，但保證不能通向其他原因和維修節點，即不能在非上述通路上找到最終結果；
[0048]步驟3-7:用戶完成模擬獲得模擬結果；
[0049]步驟3-8:基於模型模擬維修訓練完畢。
[0050]更進一步的，步驟四所述維修訓練過程中實時優化經驗數據模型包括如下步驟:
[0051]步驟4-1:起始狀態；
[0052]步驟4-2:如果用戶選擇樹層次的優化繼續步驟3，否則進入步驟4 ；
[0053]步驟4-3:增加或者刪除設備型號發生增減導致的故障現象增減或者某一設備型號的初始故障現象發生增減所對應的樹形結構；
[0054]步驟4-4:用戶選擇需要優化模型的設備的型號；
[0055]步驟4-5:以可視化樹形結構顯示步驟4選擇型號的維修數據模型；
[0056]步驟4-6:根據不同情況對樹形結構的各個節點進行增加、修改、刪除；
[0057]步驟4-7:將對樹形結構的優化映射到資料庫各個表的內容更新；
[0058]步驟4-8:維修訓練過程中實時優化經驗數據模型完畢。
[0059]更進一步的，步驟五所述維修訓練過程中實時同步維修信息與經驗數據模型信息包括如下步驟:
[0060]步驟5-1:起始狀態；
[0061]步驟5-2:維修單位發送維修信息至控制中心；
[0062]步驟5-3:控制中心匯總維修信息並推送到各個維修單位；
[0063]步驟5-4:控制中心將經驗數據模型的更新推送到各個維修單位；
[0064]步驟5-5:維修訓練過程中實時同步維修信息與經驗數據模型信息完畢。
[0065]有益效果:(I)本發明將各類設備的故障維修數據抽象成故障-維修樹模型，並將該模型轉化成資料庫存儲，實現了設備維修經驗數據的積累與共享，能夠顯著提高設備維修效率、提升維修水平、改善維修質量；(2)本發明基於模型自動檢測及診斷故障並輔助維修，實現設備故障的自動診斷，並能夠通過對維修記錄信息的分析挖掘，為維修相關決策提供幫助；(3)本發明通過模擬訓練步驟實現了專家經驗向初級維修者的有效傳輸；(4)本發明注重積累和共享，特別適用於防化部隊等需要頻繁維修大量複雜設備且維修人員流動率高的場合；(5)本發明維修訓練過程中各個維修單位的維修信息統一發送到控制中心匯總後再推送到各個維修單位，保證各個維修單位都具有整個維修體系的所有維修信息來更準確地輔助檢測維修。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0066]圖1為本發明提供的一種通用設備故障檢測維修方法的流程圖。
[0067]圖2為某個型號設備的某一個初始現象所對應的故障-維修樹模型的一個片段。
[0068]圖3為圖1中建模設備故障維修知識的流程圖。
[0069]圖4為圖1中基於模型自動檢測及診斷故障並輔助維修的流程圖。
[0070]圖5為圖1中基於模型模擬維修訓練的流程圖。
[0071]圖6為圖1中維修訓練過程中實時優化經驗知識模型的流程圖。
[0072]圖7為圖1中維修訓練過程中實時同步維修信息與經驗知識模型信息的流程圖。
【具體實施方式】
[0073]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0074]如圖1所示，本發明提供的一種通用設備故障檢測維修方法，包括下列步驟:
[0075]SlOl設備故障維 修數據建模
[0076]將各類設備的故障維修數據抽象成「故障-維修樹」模型，並將該模型轉化成資料庫存儲。該模型符合樹(數據結構)的基本定義，由「現象」節點、「操作」節點、「原因和維修」節點、「理論上不可能」節點四類節點組成。
[0077]樹(數據結構)定義如下:
[0078]a.每個結點有零個或多個子結點；
[0079]b.沒有前驅的結點稱為根結點；
[0080]c.每一個非根結點有且只有一個父結點；
[0081]d.除根結點之外的其餘數據元素被分為m (m > O)個互不相交的集合T1, T2,……Tni，其中每一個集合Ti (I ^ i ^ m)本身也是一棵樹，被稱作原樹的子樹；
[0082]e.沒有子節點的節點稱為葉節點。
[0083]各節點定義如下:
[0084]「現象」節點:它涵蓋了故障現象的基本描述等信息，包括「故障-維修樹」模型中「初始故障現象」以及「中間現象」兩類現象。其中「初始故障現象」指的是針對某個型號設備在無任何操作的情況下所呈現出的故障現象，通常「初始故障現象」為根節點；「中間現象」指的是在某種操作後設備反饋出的參數所表明的既非「理論上不可能」(在當前模型下認為這種反饋理論上不可能)也非「原因和維修」(在當前模型下認為已經確定了故障原因並得出了維修方法)的情況，這種情況下需要進一步進行檢測操作。無論是「初始故障現象」還是「中間現象」的「現象」節點，它都包括一個或者多個子節點，而子節點一定是「操作」節點。
[0085]「操作」節點:它包括檢測操作的文字以及多媒體說明、檢測操作後對反饋參數的判斷標準的文字以及多媒體說明、檢測操作後對反饋參數的劃分方法以及不同劃分所對應的子節點。每個「操作」節點包括至少兩個子節點，子節點可能是「原因和維修」節點、「理論上不可能」節點或者「現象」節點，特別需要指出的是，當子節點是「現象」節點時，這個「現象」節點一定包含的是「中間現象」。
[0086]「原因和維修」節點:它包括設備故障原因的文字以及多媒體說明、該故障原因對應維修方法的文字以及多媒體說明。每個「原因和維修」節點一定是葉節點，而它的父節點一定是一個「操作」節點。
[0087]「理論上不可能」節點:它作為一個抽象節點而是邏輯完整，當經過「操作」節點後，一個參數的反饋出現在了當前模型所認定的不可能範圍時，邏輯將導向「理論上不可能」節點。每個「理論上不可能」節點一定是葉節點，而它的父節點一定是一個「操作」節點。
[0088]「故障-維修樹」模型如圖2所示，圖2展示的是某個型號設備的某一個初始現象所對應的「故障-維修樹」模型的一個片段。如圖2所示，這個初始現象(「現象」節點)是模型的根節點，它包括了兩個子節點(「操作」節點)，第一個子節點又包括了三個子節點，分別為中間現象(「現象」節點)，原因和維修(「原因和維修」節點)，不可能現象(「理論上不可能」節點)，而對於中間現象，又有一個子節點(「操作」節點)。
[0089]綜上，一個樹型結構可以表示某個型號某一個初始現象所對應的完整維修數據體系，假設共有m (m≥O)個型號的設備T1, T2,……Tm，每一個設備Ti (I≤i≤m)共有Ni
個初始現象，則各類設備的故障維修經驗就可以由
【權利要求】
1.一種通用設備故障檢測維修方法，其特徵在於包括如下步驟: 步驟一:設備故障維修數據建模 將不同設備的故障維修數據抽象成故障-維修樹模型，並將該模型映射為資料庫存儲，所述故障-維修樹模型包括現象節點、操作節點、原因和維修節點、理論上不可能節點四類節點；所述現象節點包括初始故障現象節點和中間現象節點，所述初始故障現象節點為根節點，所述初始故障現象節點和中間現象節點包括至少一個操作節點；所述操作節點包括至少兩個子節點，所述操作節點的子節點為原因和維修節點、理論上不可能節點和中間現象節點；所述原因和維修節點為葉節點，其父節點為操作節點；所述理論上不可能節點為葉節點，其父節點為操作節點； 每個故障-維修樹表示一個設備型號一個初始現象所對應的完整維修數據體系，將所有故障-維修樹模型映射成資料庫表後進行資料庫存儲； 步驟二:基於模型自動檢測及診斷故障並輔助維修 用戶進行檢測設備操作時，根據用戶選擇的設備型號和初始現象，給出文字、多媒體以及基於維修記錄分析的提示，然後通過數據接口自動獲得測量數值，根據測量數值基於故障維修數據模型自動判斷向下節點，重複操作直到獲得相應故障原因和維修方法，並給出文字和多媒體指導維修； 步驟三:基於模型模擬維修訓練 在現有故障-維修樹模型基礎上，無需具體設備，根據用戶選擇模擬的不同設備型號，自動隨機生成故障原因，隨機確定一個原因和維修節點模擬實際維修情況； 步驟四:維修訓練過程 中實時優化經驗數據模型 用戶維修訓練過程中，當設備型號發生增減導致初始故障現象發生增減或者某一設備型號的初始故障現象發生增減時，增加或者刪除對應的樹形結構；當現象節點、操作點、原因和維修節點、理論上不可能節點所包含的信息需要修改時，修改樹形結構的對應信息；當現象節點下的操作需要增減時，新增或者刪除操作節點；當操作節點下對應的情況數量發生變化時，新增或者刪除其子節點； 步驟五:維修訓練過程中實時同步維修信息與經驗數據模型信息維修訓練過程中各維修單位維修數據統一發送到控制中心匯總後再推送到各維修單位，保證各維修單位都具有整個維修體系的所有維修數據來更準確地輔助檢測維修；在故障-維修樹模型發生變化後，控制中心將故障-維修樹模型的更新推送到各維修單位。
2.根據權利要求1所述的一種通用設備故障檢測維修方法，其特徵在於:步驟一所述設備故障維修數據建模包括如下步驟: 步驟1-1:起始狀態； 步驟1-2:規定資料庫的數據結構並建立數據表；對現有的故障維修數據進行格式化操作，使得針對每個型號設備的全部維修數據都能映射到資料庫各個表的各條記錄中；資料庫各個表的結構基於將故障維修數據映射成樹形數據結構的思想構建，其中關鍵數據表包括設備分類表、設備型號表、設備表、維修記錄表、用戶表、部門表、操作節點表、現象節點表、節點類型表、故障原因及維修表、節點表、分支表、判斷類型表、判斷表、測量接口表；步驟1-3:將故障維修數據按照設備型號整理成一個型號的設備對應一個或多個初始故障現象節點邏輯序列；步驟1-4:針對現象節點整理成一個現象節點對應一個或多個操作節點的邏輯序列； 步驟1-5:針對每個操作節點整理成一個操作節點對應一個判斷的邏輯序列； 步驟1-6:針對每個判斷整理成一個判斷對應兩個或以上的分支的邏輯序列； 步驟1-7:針對每個分支整理成一個分支對應一個中間現象節點或者不可能現象節點或者原因和維修節點的邏輯序列； 步驟1-8:若存在中間現象節點則跳到步驟4，否則繼續步驟9 ; 步驟1-9:對上述的邏輯序列按照樹形數據結構在資料庫中的實現插入至資料庫各個表中，如果所有故障維修數據整理完畢，繼續步驟10，否則跳到步驟3 ; 步驟1-10:建模設備故障維修數據完畢。
3.根據權利要求1所述的一種通用設備故障檢測維修方法，其特徵在於:步驟二所述基於模型自動檢測及診斷故障並輔助維修包括如下步驟: 步驟2-1:起始狀態； 步驟2-2:用戶選擇待維修的設備型號； 步驟2-3:用戶選擇步驟2中已選擇設備的一個初始故障現象節點； 步驟2-4:用戶選擇現象節點下的一個操作節點； 步驟2-5:針對用戶選擇，給出文字和多媒體以及基於歷史數據統計的提示； 步驟2-6:針對用戶選擇，通過對維修記錄進行上卷操作並進行分析統計得出最終維修結果的分布概率，對用戶進行提示； 步驟2-7:通過數據接口自動獲得測量數值； 步驟2-8:根據測量數值結合模型判斷向下節點； 步驟2-9:若向下節點是原因和維修節點則繼續步驟10，否則跳到步驟4 ; 步驟2-10:給出文字和多媒體信息指導維修； 步驟2-11:用戶根據指導提示進行維修； 步驟2-12:基於模型自動檢測及診斷故障並輔助維修完畢。
4.根據權利要求1所述的一種通用設備故障檢測維修方法，其特徵在於:步驟三所述基於模型模擬維修訓練包括如下步驟: 步驟3-1:起始狀態； 步驟3-2:用戶選擇需要進行模擬訓練的設備型號； 步驟3-3:初始化模擬訓練基本信息； 步驟3-4:自動隨機生成故障原因； 步驟3-5:唯一確定故障-維修樹模型中的一條通路來模擬實際維修的情況，通路開始於某一初始故障現象，結束於步驟4中生成的故障原因； 步驟3-6:當遇到操作節點需要反饋參數時，自動生成結果，如果用戶在步驟5確定的通路上，隨機出能保證繼續處在這條通路的參數，如果用戶不在上述通路上，任意隨機參數，允許用戶在非上述通路上前進，用戶在非上述通路前進的深度隨機決定，但保證不能通向其他原因和維修節點，即不能在非上述通路上找到最終結果； 步驟3-7:用戶完成模擬獲得模擬結果； 步驟3-8:基於模型模擬維修訓練完畢。
5.根據權利要求1所述的一種通用設備故障檢測維修方法，其特徵在於:步驟四所述維修訓練過程中實時優化經驗數據模型包括如下步驟: 步驟4-1:起始狀態； 步驟4-2:如果用戶選擇樹層次的優化繼續步驟3，否則進入步驟4 ； 步驟4-3:增加或者刪除設備型號發生增減導致的故障現象增減或者某一設備型號的初始故障現象發生增減所對應的樹形結構； 步驟4-4:用戶選擇需要優化模型的設備的型號； 步驟4-5:以可視化樹形結構顯示步驟4選擇型號的維修數據模型； 步驟4-6:根據不同情況對樹形結構的各個節點進行增加、修改、刪除； 步驟4-7:將對樹形結構的優化映射到資料庫各個表的內容更新； 步驟4-8:維修訓練過程中實時優化經驗數據模型完畢。
6.根據權利要求1所述的一種通用設備故障檢測維修方法，其特徵在於:步驟五所述維修訓練過程中實時同步維修信息與經驗數據模型信息包括如下步驟: 步驟5-1:起始狀態； 步驟5-2:維修單位發送維修信息至控制中心； 步驟5-3:控制中心匯總維修信息並推送到各個維`修單位； 步驟5-4:控制中心將經驗數據模型的更新推送到各個維修單位； 步驟5-5:維修訓練過程中實時同步維修信息與經驗數據模型信息完畢。
【文檔編號】G06Q10/04GK103617576SQ201310591494
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】伏曉, 端一恆, 崔玉玲, 趙毅, 周業茂, 駱斌, 金華, 胡星 申請人:南京大學, 中國人民解放軍73921部隊