模糊综合评判在设备故障预警专家系统应用.pdfVIP

全国信息与电子工程第四届暨四川省电子学会曙光分会第十五届学术年会论文集 模糊综合评判在设备故障预警专家系统中的应用 蔡雷‘方昕王维学 (中国工程物理研究院工学院四川 绵阳621900) 摘要建立了基于模糊综合评判的设备故障预警专家系统的框架结构、功能及工作原理；给 出了一个基于模糊综合评判的设备故障预警实例。实验结果表明，该方法应用在设备故障预警中是 可行的、有效的，为研究设各故障预警问题提供了一条新的思路和方法。 关键词模糊综合评判隶属函数故障预警专家系统 1 引言 设备管理及设备故障预警研究是科研生产管理中的一个前沿和热点问题，是一项多学科交叉的 边缘性研究课题。由于设备故障的产生的原因复杂，种类繁多，有些因素是定性的，有的因素是定 量的，有的可以度量，有的却难以度量，是一类带有大量不确定因素的半结构化问题和非结构化问 题，传统的分析方法存在很大的局限性，分析和预测的结果也不够理想。本文将故障模态分析法和 模糊综合评判引入到设备故障预警专家系统中，以帮助有效地进行设备管理，提高生产效率。 设备故障预警专家系统的主要功能就是充分利用日常检测所得数据，根据专家知识库和预警模 型来预测设备及设备零件将发生故障的相关信息，为设备管理、使用人员提供判断的科学依据，从 而保障设备的正常运行。设备故障的产生有诸多影响因素(可观测和记录)，它们的值含有诸多设备 故障的预警信息，通过对其进行分析，找出规律，建立专家知识库和预警模型，从而能够在设备即 将出现故障之前给出预警信息。本文以某生产线设备故障预警专家系统为例，在生产过程中，所使 用的是复杂的机器设备，影响设备正常工作的不确定因素很多，如设备的工作环境，包括温度、湿 度和强度等。 2模型的层次设计 生产中有许多大型设备，并有许多贵重的备件(这类备件要尽量实现零库存管理，以降低成本)。 这些大型设备能否正常工作直接影响到生产的正常运行。而大型设备的备件能否按时检修或替换是 保证大型设备正常运行的关键。根据这种状况，采用决策分析复杂问题的递阶分解理论，对整个生 产线进行分层次管理和预警。生产线中各部分隶属关系的故障树结构描述如图l所示： 图1分层次管理图 +作者简介：蔡雷，男，硕士，讲师，研究方向为智能信息处理、智能优化与决策。 全国信息与电子工程第四届暨四川省电子学会曙光分会第十五届学术年会论文集 129 故障预警系统的最终目的是根据平时对影响冈素的记录，通过专家系统知识库确定的模型计算， 由计算的结果来决定何时对部件故障发出预警报告，并向备件库发出进货预报。再根据上述计算结 果，按层次管理图对上一层次的大型设备同样利用专家系统知识库确定的模型(只是关系矩阵变了) 进行计算，再由这些计算结果来决定何时该对大型设备故障发出预警报告，同时根据这些计算结果， 再按层次管理图对上一层次的生产线利用专家系统知识库确定的模型进行计算，计算结果将给出何 时该对生产线发出故障预警报告。 3预警模型 由于上述都是模糊信息资料，所以利用模糊综合评判效能较高，故采用基于智能决策支持系统， 利用故障模态分析法来建模，此模型采用定性模型和定量模型层次／并行模式进行集成。建模具体步 骤为： 1)确定部件的故障类型及影响因素(检测点)。 当现有影响因素(检测点)过多时可利用以往的记录，利用主成分分析方法 对影响因素进行删减，重新确定检测点。 现假设某部件的故障类型有m种，对应的影响因素有刀种，我们用故障类型 和影响因素向量分别表示为：Y=(M，Y2，…，％)、X=(五，而，…，In)。 2)影响因素值的标准化。 对影响因素值进行标准化，就是要解决由于各影响因素量纲不同无法比较的问题，也就是要求 出影响因素的隶属度。这是比较困难的工作，要通过建立专家系统知识库来完成。对每一影响因素 要在常见的隶属函数中找一个适合此影响因素的隶属函数。当其值为1时，就表示此因素已完全发 挥破坏作用，当其值为0时，就表示此因素无破坏作用，当其值介于0，l之间时，其大小就表示此 因素发挥破坏作用的大小。这样可得到影响因素的隶属函数向量： “(x)=(“。(五)，U：(而)，…，U。(‘))