数控机床故障维修，维修人员传统上通常是采用经验法，即凭借个人经验和小团队内的交流分析判断，效率较低，且有时碰到不常见的故障甚至不能正常解决故障。为了解决数控机床的故障诊断问题，提高故障诊断的效率和准确度，我们建立了一种基于数控机床案例库的咨询系统作为解决数控机床故障诊断的辅助方法。
1基于数控机床故障案例库的咨询系统工作原理
根据人工智能的工作原理与方式，具有相应的知识获得能力，能整合信息并能逐渐改良其自身功能的系统，我们称之为“咨询系统”。我国目前存在的大多数网上专家咨询分析系统，一般是提供了一些固定流程的相关知识搜索，或者是通过BBS、E-mail等一些传统信息交互工具，提供专家和客户之间的交流；把知识库与专家咨询系统相结合并进而开展网上的咨询服务还未进入实用阶段。数控机床结构组成非常复杂，包括机械系统、电气系统和液压系统等，而且各系统通常都使用了最新技术，这使得数控机床设备故障分析诊断难度很大。本文将数控机床故障案例库引进咨询系统，强化了具有代表性案例的知识库在系统中的引导作用。由于在数控机床故障案例库的知识管理中，用户可以是案例的提供者也可以是案例的改进者，不停对案例库的更新提升，使得案例库趋于完善，为咨询系统形成良好循环。基于案例库的咨询系统通常能够进行在线学习或者离线学习，前者一般采用示教式方法，后者一般采用自学式学习方法。在学习过程中可采用很多方法，比如示范、比较或者指导等，通过这些方法进行学习，并且根据使用的学习理念去设计咨询系统的具体细节。咨询系统的应用中拥有案例库，并要求案例库具有删减、增加、修改、扩展和刷新的功能，这样才能获得相应的知识并逐渐成长。基于案例库的咨询系统查询工作流程如图1。
2数控机床故障案例库的建立
数控机床故障案例库是知识获取的源头，案例库的质量决定了知识获取的优劣。案例库知识点主要是由一些具体的故障案例信息组成，形成这些案例的个体对系统都有影响。根据分析，案例库随着时间推移会逐渐增加完善，这也会使得咨询系统逐渐完善完美。比如某位机床操作人员在操作CK6132数控车床时，出现伺服过载的现象，他检查后发现是油泵发生老化的现象，更换了油泵之后，机床故障排除。这个案例作为一个知识点存入咨询系统当中，下一次用户遇见同样故障时，可以优先检查油泵。如果不是同样的问题，则增加案例或者优化以前的案例，通过不断的更新知识库，使得案例库逐渐完善。数控机床故障案例库知识获取的过程总来说是先由操作者提供案例源，然后通过案例识别其案例是否符合案例库的要求，符合要求的案例再将其用合适的表达并优选相似案例，最终存储案例并建立案例库。基于数控机床故障案例库的咨询系统建立案例库有以下几个步骤，如表1所示。
3基于数控机床故障案例库的咨询系统一般结构
基于案例库的咨询系统的具体结构通常因事而议，不同学习目标任务结构也不同，但我们可以依据学习的目标作出一个基本结构。图2中有两个主体：环境与案例库。环境表示远程的信息来源，案例库表示相应的信息知识。它们可以与工作环节和学习环节互动，从而得到需要的信息。两者分工不同，工作环节能处理知识信息，学习环节则能处理外界信息。以上四者组成了咨询系统，缺少任何一部分都会使咨询系统不完整。咨询系统的重要特点是工作和学习的环节间需要有反馈。此外还有两个部分，即简单环节和选例环节，这两个部分不必要但是对于信息处理来说又很重要，它们的工作一般是在有人指导的情况下进行，也就是说它们需要指导者。这些组成部分和具体功能如下：（1）环境（Environment）环境环节指的是相关系统传送的外界相关的信息。环境环节能是系统的工作的对象，也能是工作状态中的客观的外界信息。它作为咨询系统重要组成之一，决定了系统工作时的外部状态。当然环境环节也对咨询系统的影响非常大，不同的环境下，咨询系统的状态差别很大。（2）案例库（CaseDatabase）案例库是咨询系统通过相关的传送学习所获得的不同类型的知识点。其主要构成的案例信息来自不同的操作人员和专家对于处理数控机床故障的信息集合，随着时间推移，案例库可以逐步完善和健全，为整个咨询系统构建出一个案例库信息，指导系统使用者如何进行数控机床的故障排除工作。（3）工作环节（WorkingElement）工作环节能使用案例库中的知识点，并作出对应的反应以便完成任务。比如模式的智能检索、分类、定义证明、机器人的相关为。工作环节如果能使环境变化，发生了改变就构成在线的学习。（4）学习环节（LeaningElement）学习环节是咨询系统的中枢部分，其任务是搜索相应的信息，并控制逻辑的想法（如概括、综合和推理），最后修改和补充相关的知识点。学习环节是智能系统的执行者。（5）监督环节（Supervisor）监督环节可以认为是咨询系统的指导者。它有以下作用：第一，能对工作环节的行为检查指导，监督学习环节的工作。第二，能对选例环节的行为作出引导，以选择适合的范例代表。（6）选例环节（InstanceSelection）选例环节就是指，从外界中选出有代表的范例，使其成为计算机的学习对象，达到提高学习效率的目的。选例环节选择合适对象，可以使咨询系统的执行速度增加。因此合适的对象选择很重要，如果没有选择准确，有可能会造成效率低下。以上各个环节相辅相成，构成了一般的咨询系统。而基于数控机床故障案例库的咨询系统就是一般的咨询系统能自主的学习对应知识而成长，因此可以看出咨询系统的构成决定了最终的咨询系统的复杂性和能力。
4基于数控机床故障案例库的咨询系统实际应用
为了确认系统的可行性，我在某厂使用该系统进行了CK6132数控车床伺服过载的验证实验。（1）故障现象CK6132数控车床加工零件过程中，机床停止所有运行并弹出报警代码信息。（2）数控机床故障咨询系统故障诊断查询代码得知故障原因为伺服电机过载报警。在最上方的“报警内容”栏输入该故障现象信息“CK6132数车伺服过载报警”后，点击“执行查询”按钮后，系统则会显示如图3所示结果。（3）结果分析伺服电机发生过载原因有电机故障、机械阻力过大、润滑油输送不畅、润滑油压力不足，按系统提示，按优先次序逐一排查，最后判断为油压不足。检查润滑系统发现，由于本机床长时间未使用，润滑油的变质，清洗油箱更换润滑油试机，报警未消除。再次分析可能是油泵问题，拆卸检查油泵内部发现磨损严重，更换油泵后问题解决。
5结束语
基于数控机床故障案例库的咨询系统可以帮助使用人员更加了解数控机床，更快更准确的找到数控机床故障原因并排除故障。其次当我们了解了故障的各种生成原因，就能帮助维修人员预防性的保养和维护机床，减少或避免故障的发生，从而提高数控机床的完好率，使数控机床产生更大的价值。
作者：胡小波 楼章华 单位：江西机电职业技术学院
