[發明專利]數控裝備故障分析方法和裝置

有效

• 申請號: 201711145737.2
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107918358B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 孫曙光;孫朝陽;申桂香;張英芝
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G05B19/4065
• 分類號: G05B19/4065
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發明公開了一種數控裝備故障分析方法和裝置，所述方法包括：步驟1：根據故障統計相關數據確定構成數控裝備的故障相關子系統集合，采用DEMATEL/ISM法計算故障子系統間的整體影響矩陣；步驟2：根據所述整體影響矩陣確定可達矩陣，并基于改進的ISM法對可達矩陣進行層級劃分，得到各故障子系統的層級；步驟3：將可達矩陣轉化為ANP網絡模型，計算各故障子系統的權重；步驟4：基于所述故障子系統的層級、故障相關關系和權重進行可視化。本發明實現了故障因素間的相互影響方向與影響強度、因素的層級特性以及相對重要程度的整合，有助于技術人員對數控裝備故障因素進行辨識與分析。

技術領域

本發明屬于故障分析領域，尤其涉及一種數控裝備故障分析方法和裝置。

背景技術

隨著科學技術的進步，用戶對數控機床等數控裝備產品性能個性化需求的增長，數控裝備功能越來越完善，故障隱患和不可靠因素也日益增多，如此使得數控裝備可靠性基礎技術的研究越來越受到國內外學者的重視。準確確定數控裝備關鍵子系統，找出可靠性薄弱環節，進而增強其可靠性水平成為提升我國數控裝備產品市場競爭力的重要手段。

當前，對故障分析的研究主要從以下幾個方面展開：研究產品故障產生機理，探究故障原因，采用故障模式、影響及危害性分析(Failuremode effects and criticalityanalysis，FMECA)技術探索系統薄弱環節；依照產品故障發生原因與傳遞關系，將GO法分析、故障樹分析(Fault tree analysis,FTA)等分析技術運用于故障分析；借助產品各子部件與整機可靠性參數的函數關系，分析子部件故障對整機故障的影響度等。這些研究多基于產品本體在運行中暴露的故障數據，從不同視角對于故障發生時間、故障部位、故障原因或者故障模式等開展研究，均為單因素分析法，無法準確評估同一層次或者不同層次之間故障相關關系以及相互的影響程度。

事實是，在數控裝備正常使用過程中，每一數控裝備子系統出現故障都或許會引起整機故障，且由于故障相關關系的存在，某單元或子系統故障，可能會致使系統其他部分故障，并最終形成故障序列與故障雪崩。因此，尋求描述、分析故障傳播對其系統影響的有效方法以盡量阻止多米諾效應發生并減輕其影響后果非常必要，并使得考慮故障相關關系進行系統可靠性研究變得越來越迫切。就當前對故障相關性的研究來看，單向相關故障的研究集中于依據可靠性模型的串聯相關故障分析、負相關故障分析以及共因失效分析等。雙向故障相關性研究集中于對影響要素間的相關度分析。有研究利用copula函數求解關聯系數值，但該方法不能明確子系統之間的相互作用關系和作用方向。另有文獻運用打分法構建自相關矩陣，該法僅考慮到因素之間的直接關系卻沒有考慮多個層次故障傳遞鏈條中要素之間的間接關系。于是出現采用DEMATEL/ISM的方法進行組合機床故障分析的研究，該研究盡管能得到故障影響關系的順序、方向及層級，但是無法獲得故障優先權重，仍然不能形成完整的相關影響關系。故從整體來看，這些研究缺乏從系統角度來研究數控裝備故障，沒有實現故障層級特性和相互影響大小以及相對重要性的綜合考慮，并且現有的分析方法無法為技術人員提供直觀可視化且全面的影響分析結果。

因此，如何從系統的角度準確得到故障間的相關關系并進行量化，獲悉故障層級特性與相對重要程度，是本領域技術人員目前需要迫切解決的技術問題。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種數控裝備故障分析方法和裝置，以加工中心為例，借助故障機理分析，從系統角度出發，識別數控裝備故障因素，確定DEMATEL(Decision making and trial evaluation laboratory，決策實驗室)/ISM(Interpretative structure modeling，解釋結構模型)/ANP(Network analytichierarchy process，網絡層次分析)系統分析法，獲悉數控裝備故障因素的層級結構和權重，與此同時采用復雜網絡可視化軟件GEPHI獲取數控裝備故障因素遞階層次網絡關系模型，為識別可靠性薄弱環節，解析故障因素影響機理，實現可靠性的提升提供基礎。