數控機床人機聯合故障排查研究

肖立平　邵敏

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

一、數控機床人機聯合故障排查概述

（一）數控機床人機聯合故障排查發展沿革

人機聯合互動技術最早于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，為數控機床人機聯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合系統國際大會，并創辦世界第一份人機聯合研究專業雜志，成為世界人機界面學發展史的里程碑事件。1970年至1973年為數控機床人機聯合技術的發展階段，出版了數控機床人機聯合工程學專著，為發展指明了方向。20世紀80年代為數控機床人機聯合技術的理論研究階段，學術界對人機聯合研究成果進行了總結。20世紀90年代為實踐階段，數控機床人機聯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。在數控機床人機聯合故障排查中，數控機床分布多、知識多、樣式多、結構復雜，使得數控機床人機聯合故障排查研究亟待解決的問題多，使得在設計數控機床故障知識更新、人機聯合等方面大有可為。

（二）數控機床人機聯合故障排查的創新意義

數控機床人機聯合故障排查能夠減少故障損失，降低維修、維護等費用，加強了經濟效益、社會效益。網絡的發展為數控機床人機聯合故障排查工作創造了有利條件，對研究人機聯合排查的知識更新和排查方法具有重要意義。數控機床人機聯合故障排查的研究為數控機床維修、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、數控機床人機聯合故障排查原理

（一）數控機床故障表征

數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。數控機床在正常運行中，由于相互作用而產生的故障，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，數控機床零部件運行產生與設計不符的外形、結構等變化，具體表現有故障現象特征的突變、扭曲；三是相互配合類故障。此故障是數控機床零部件之間發生變化引發的故障，具體表現有位置變化、限制缺失、供給變化等；四是操作類故障。數控機床工作人員操作不當造成故障，具體表現有數控機床設置錯誤、加工時未關門、安裝不適當等。

（二）數控機床人機聯合故障排查特點

數控機床人機聯合故障排查具有以下三個特點：一是聯合性，數控機床操作人員在故障排查活動中是起到決定性作用的，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，數控機床人機聯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，數控機床人機聯合故障排查系統能夠運用分析經典案例，并實現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、新規則和新算法。

三、數控機床人機聯合故障排查應用

（一）數控機床故障信息采集

數控機床人機聯合故障排查過程中，需要對大量零部件進行實時、動態監測，根據反饋的信號進行分析，綜合研判數控機床是否發生故障。數控機床人機聯合故障排查系統受到信息處理能力、信息及時性、采集準確性等諸多因素限制，使得該系統在結構復雜的數控機床上推廣需要更加嚴謹的信息采集方法。數控機床人機聯合故障排查的信息采集數據要對比分析人工和傳感器兩方面數據，相互驗證、互為補充，形成監測能力與信息采集方法上的優勢互補。

（二）數控機床人機聯合故障推理

數控機床人機聯合故障排查的推理方式建立在知識推理和故障映射上。通過數控機床人機聯合故障排查系統將采集到的故障現象，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象小組。在數控機床人機聯合故障排查的故障推理和驗證過程中，先將初始的故障現象編程為現象特征組，再進行分離處理。利用分離后的故障現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）數控機床人機聯合故障排查系統評估

數控機床人機聯合故障排查系統可靠性較高，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評估。數控機床人機聯合故障排查的失誤主要有兩種情況：一是誤查，數控機床沒有故障，誤判有故障；二是漏查，數控機床有故障，沒有排查出來。數控機床人機聯合故障排查失誤點主要位于重要且常發生故障的部位，故要重點評估、監測該部位的實時運行狀態采集裝置，提取、分析數據，評估數控機床人機聯合故障排查系統。注意故障篩選，驗證重點部位，加強數控機床人機聯合故障排查系統的指數驗證。

四、結語

科學發展觀的核心是以人為本。數控機床人機聯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新，本質是工作人員的勞動。所以我們要在重視發揮數控機床操作工作人員主觀能動性，釋放其創造活力的前提下，對數控機床進行人機聯合故障排查。只有在數控機床人機聯合故障排查工作中認識到，要以數控機床操作人員的實際技術經驗為主，機器排查系統為輔，才能使排查系統發揮最大效能，保證數控機床安全、穩定、高效運行。endprint