数控机床人机联合故障排查研究

肖立平　邵敏

数控机床在机械工程领域有着广泛的应用，其稳定运行对企业的经济效益、安全效益有着重要保障作用。数控机床的工作环境复杂、工作要求严格、工作流程精密、工作强度巨大，易导致发生故障，对数控机床的故障排查就成为了数控机床日常运维工作的重要内容。本文以数控机床故障排查到最新手段——人机联合故障排查法为依托，结合本人多年的数控机床故障排查经验，谨此文分析数控机床人机联合故障排查的原理、应用及发展。

一、数控机床人机联合故障排查概述

（一）数控机床人机联合故障排查发展沿革

人机联合互动技术最早于1960年首次提出，其指运用机器设备输入、输出，以实现人与机对话。人机紧密共栖的概念被视为人机界面学的启蒙观点，为数控机床人机联合故障排查奠定了理论基础。1969年，英国剑桥大学召开世界第一次人机联合系统国际大会，并创办世界第一份人机联合研究专业杂志，成为世界人机界面学发展史的里程碑事件。1970年至1973年为数控机床人机联合技术的发展阶段，出版了数控机床人机联合工程学专著，为发展指明了方向。20世纪80年代为数控机床人机联合技术的理论研究阶段，学术界对人机联合研究成果进行了总结。20世纪90年代为实践阶段，数控机床人机联合的研究重点放在了智能化互动、多媒体互动、虚拟互动等方面。在数控机床人机联合故障排查中，数控机床分布多、知识多、样式多、结构复杂，使得数控机床人机联合故障排查研究亟待解决的问题多，使得在设计数控机床故障知識更新、人机联合等方面大有可为。

（二）数控机床人机联合故障排查的创新意义

数控机床人机联合故障排查能够减少故障损失，降低维修、维护等费用，加强了经济效益、社会效益。网络的发展为数控机床人机联合故障排查工作创造了有利条件，对研究人机联合排查的知识更新和排查方法具有重要意义。数控机床人机联合故障排查的研究为数控机床维修、维护向着高效化、智能化、科技化方向转变提供了新思维和新方向。

二、数控机床人机联合故障排查原理

（一）数控机床故障表征

数控机床故障表征形式多、变化大，主要包括四种情况：一是自然衰变故障。数控机床在正常运行中，由于相互作用而产生的故障，此故障是在使用中累积而形成的；二是损伤类故障。在外力作用下，数控机床零部件运行产生与设计不符的外形、结构等变化，具体表现有故障现象特征的突变、扭曲；三是相互配合类故障。此故障是数控机床零部件之间发生变化引发的故障，具体表现有位置变化、限制缺失、供给变化等；四是操作类故障。数控机床工作人员操作不当造成故障，具体表现有数控机床设置错误、加工时未关门、安装不适当等。

（二）数控机床人机联合故障排查特点

数控机床人机联合故障排查具有以下三个特点：一是联合性，数控机床操作人员在故障排查活动中是起到决定性作用的，具有很大灵活性，此外人脑还具有电子计算机所不具备的优势，即能够把人力资源作为智慧的来源，并列为服务的对象；二是兼容性，数控机床人机联合故障排查所依赖的知识模型中，可以兼容多种语义模式，识别多种语言形式，自动识别并匹配隐性知识、消除冗余知识、化解矛盾知识；三是成长性，数控机床人机联合故障排查系统能够运用分析经典案例，并实现用人类智慧的形式表达，具备自学习能力，将学习到的能力应用到以后的实际工作中，全程自主形成新知识、新逻辑、新结构、新规则和新算法。

三、数控机床人机联合故障排查应用

（一）数控机床故障信息采集

数控机床人机联合故障排查过程中，需要对大量零部件进行实时、动态监测，根据反馈的信号进行分析，综合研判数控机床是否发生故障。数控机床人机联合故障排查系统受到信息处理能力、信息及时性、采集准确性等诸多因素限制，使得该系统在结构复杂的数控机床上推广需要更加严谨的信息采集方法。数控机床人机联合故障排查的信息采集数据要对比分析人工和传感器两方面数据，相互验证、互为补充，形成监测能力与信息采集方法上的优势互补。

（二）数控机床人机联合故障推理

数控机床人机联合故障排查的推理方式建立在知识推理和故障映射上。通过数控机床人机联合故障排查系统将采集到的故障现象，按照表达方式的划分为精确信息和模糊信息，整合为用于推理的故障现象小组。在数控机床人机联合故障排查的故障推理和验证过程中，先将初始的故障现象编程为现象特征组，再进行分离处理。利用分离后的故障现象组进行单故障推理，推理后进行验证，验证后再次特征重组。如此反复，直到排查出所有故障。最后，对所有信息进行验证，综合推理出主要故障原因，并推理出诱因。

（三）数控机床人机联合故障排查系统评估

数控机床人机联合故障排查系统可靠性较高，但仍然可能存在排查失误的情况，故要对其进行可靠性系统评估。数控机床人机联合故障排查的失误主要有两种情况：一是误查，数控机床没有故障，误判有故障；二是漏查，数控机床有故障，没有排查出来。数控机床人机联合故障排查失误点主要位于重要且常发生故障的部位，故要重点评估、监测该部位的实时运行状态采集装置，提取、分析数据，评估数控机床人机联合故障排查系统。注意故障筛选，验证重点部位，加强数控机床人机联合故障排查系统的指数验证。

四、结语

科学发展观的核心是以人为本。数控机床人机联合故障排查的基础是工作人员的操作，核心是工作人员的创新，本质是工作人员的劳动。所以我们要在重视发挥数控机床操作工作人员主观能动性，释放其创造活力的前提下，对数控机床进行人机联合故障排查。只有在数控机床人机联合故障排查工作中认识到，要以数控机床操作人员的实际技术经验为主，机器排查系统为辅，才能使排查系统发挥最大效能，保证数控机床安全、稳定、高效运行。endprint