数控装备故障分析方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种数控装备故障分析方法和装置，所述方法包括：步骤1：根据故障统计相关数据确定构成数控装备的故障相关子系统集合，采用DEMATEL/ISM法计算故障子系统间的整体影响矩阵；步骤2：根据所述整体影响矩阵确定可达矩阵，并基于改进的ISM法对可达矩阵进行层级划分，得到各故障子系统的层级；步骤3：将可达矩阵转化为ANP网络模型，计算各故障子系统的权重；步骤4：基于所述故障子系统的层级、故障相关关系和权重进行可视化。本发明专利技术实现了故障因素间的相互影响方向与影响强度、因素的层级特性以及相对重要程度的整合，有助于技术人员对数控装备故障因素进行辨识与分析。

Fault analysis method and device for numerical control equipment

The invention discloses a CNC equipment fault analysis method and device. The method comprises the following steps: Step 1: according to the statistical data related to determine the fault fault related system of CNC equipment set, calculating the overall impact fault between the subsystem matrix by DEMATEL/ISM method; step 2: according to determine the reachability matrix matrix of the overall impact then, the improved ISM method based on reachability matrix of hierarchy, each subsystem failure level; step 3: the reachability matrix is transformed into the ANP network model, calculate the weight of each subsystem failure; step 4: Based on the fault subsystem level, fault correlation and weight visualization. The invention realizes the integration of the mutual influence direction between the failure factors and the influence strength, the hierarchical characteristics and the relative importance degree of the factors, and helps the technicians to identify and analyze the failure factors of the numerical control equipment.

【技术实现步骤摘要】
数控装备故障分析方法和装置
本专利技术属于故障分析领域，尤其涉及一种数控装备故障分析方法和装置。
技术介绍
随着科学技术的进步，用户对数控机床等数控装备产品性能个性化需求的增长，数控装备功能越来越完善，故障隐患和不可靠因素也日益增多，如此使得数控装备可靠性基础技术的研究越来越受到国内外学者的重视。准确确定数控装备关键子系统，找出可靠性薄弱环节，进而增强其可靠性水平成为提升我国数控装备产品市场竞争力的重要手段。当前，对故障分析的研究主要从以下几个方面展开：研究产品故障产生机理，探究故障原因，采用故障模式、影响及危害性分析(Failuremodeeffectsandcriticalityanalysis，FMECA)技术探索系统薄弱环节；依照产品故障发生原因与传递关系，将GO法分析、故障树分析(Faulttreeanalysis,FTA)等分析技术运用于故障分析；借助产品各子部件与整机可靠性参数的函数关系，分析子部件故障对整机故障的影响度等。这些研究多基于产品本体在运行中暴露的故障数据，从不同视角对于故障发生时间、故障部位、故障原因或者故障模式等开展研究，均为单因素分析法，无法准确评估同一层次或者不同层次之间故障相关关系以及相互的影响程度。事实是，在数控装备正常使用过程中，每一数控装备子系统出现故障都或许会引起整机故障，且由于故障相关关系的存在，某单元或子系统故障，可能会致使系统其他部分故障，并最终形成故障序列与故障雪崩。因此，寻求描述、分析故障传播对其系统影响的有效方法以尽量阻止多米诺效应发生并减轻其影响后果非常必要，并使得考虑故障相关关系进行系统可靠性研究变得越来越迫切。就当前对故障相关性的研究来看，单向相关故障的研究集中于依据可靠性模型的串联相关故障分析、负相关故障分析以及共因失效分析等。双向故障相关性研究集中于对影响要素间的相关度分析。有研究利用copula函数求解关联系数值，但该方法不能明确子系统之间的相互作用关系和作用方向。另有文献运用打分法构建自相关矩阵，该法仅考虑到因素之间的直接关系却没有考虑多个层次故障传递链条中要素之间的间接关系。于是出现采用DEMATEL/ISM的方法进行组合机床故障分析的研究，该研究尽管能得到故障影响关系的顺序、方向及层级，但是无法获得故障优先权重，仍然不能形成完整的相关影响关系。故从整体来看，这些研究缺乏从系统角度来研究数控装备故障，没有实现故障层级特性和相互影响大小以及相对重要性的综合考虑，并且现有的分析方法无法为技术人员提供直观可视化且全面的影响分析结果。因此，如何从系统的角度准确得到故障间的相关关系并进行量化，获悉故障层级特性与相对重要程度，是本领域技术人员目前需要迫切解决的技术问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种数控装备故障分析方法和装置，以加工中心为例，借助故障机理分析，从系统角度出发，识别数控装备故障因素，确定DEMATEL(Decisionmakingandtrialevaluationlaboratory，决策实验室)/ISM(Interpretativestructuremodeling，解释结构模型)/ANP(Networkanalytichierarchyprocess，网络层次分析)系统分析法，获悉数控装备故障因素的层级结构和权重，与此同时采用复杂网络可视化软件GEPHI获取数控装备故障因素递阶层次网络关系模型，为识别可靠性薄弱环节，解析故障因素影响机理，实现可靠性的提升提供基础。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种数控装备故障分析方法，包括以下步骤：步骤1：根据故障统计相关数据确定构成数控装备的故障相关子系统集合，采用DEMATEL/ISM法计算故障子系统间的整体影响矩阵；步骤2：根据所述整体影响矩阵确定可达矩阵，并基于改进的ISM法对可达矩阵进行层级划分，得到各故障子系统的层级；步骤3：将可达矩阵转化为ANP网络模型，计算各故障子系统的权重；步骤4：基于所述故障子系统的层级，故障相关关系和权重进行可视化。进一步地，所述步骤1包括：步骤1.1：根据故障统计相关数据，确定构成数控装备的故障相关子系统集合；步骤1.2：构造故障子系统间的直接影响矩阵；步骤1.3：根据所述直接影响矩阵综合影响矩阵；步骤1.4：考虑故障子系统对自身的影响，基于综合影响矩阵计算整体影响矩阵。进一步地，根据所述影响矩阵确定可达矩阵包括：设整体影响矩阵为H，可达矩阵为M，令M＝[mij]n×n,i,j＝1,2,…n进一步地，所述步骤2基于改进的ISM法对可达矩阵进行层级划分包括：记可达矩阵中行元素之和为驱动力，列元素之和为依赖度，根据因素驱动力与依赖度进行因素层级划分。进一步地，根据所述驱动力与依赖度，将各故障子系统分为驱动因素、链接因素、依赖因素和独立因素四个层级。进一步地，所述步骤3包括：步骤3.1：采用SuperDecision软件构造模型构造ANP网络模型；步骤3.2：确定无加权超级矩阵；步骤3.3：构造加权超级矩阵；步骤3.4：求取极限矩阵，得到各故障子系统权重矩阵；步骤3.5：根据整体影响矩阵和权重矩阵计算混合权重矩阵。进一步地，所述步骤4可视化包括：基于复杂网络分析软件将数控装备故障子系统层级、相关关系及权重进行图像化。根据本专利技术的第二目的，本专利技术还提供了一种数控装备故障分析装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的数控装备故障分析方法。根据本专利技术的第三目的，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行所述的数控装备故障分析方法。本专利技术的有益效果本专利技术通过集成DEMATEL/ISM/ANP三种系统分析法，提供了一种新的数控装备故障分析方法。该法实现了故障因素间的相互影响方向与影响强度、因素的层级特性以及相对重要程度的整合，构造了数控装备故障因素的多级递阶层次结构，将故障因素分为驱动，依赖和独立因素，并利用环/环结构和因果反馈的可视化图形使得识别和分析结构的因果关系图得以清晰展示。该方法有助于可靠性技术人员使用系统思考的方法对数控装备故障因素进行辨识与分析。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术故障分析方法的流程图；图2依照驱动力与依赖度的故障因素分类；图3加工中心故障因素的ANP网络模型；图4加工中心故障因素网络结构模型。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例一本实施例公开了一种数控装备故障分析方法，如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控装备故障分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据故障统计相关数据确定构成数控装备的故障相关子系统集合，采用DEMATEL/ISM法计算故障子系统间的影响矩阵；步骤2：根据所述整体影响矩阵确定可达矩阵，并基于改进的ISM法对可达矩阵进行层级划分，得到各故障子系统的层级；步骤3：将可达矩阵转化为ANP网络模型，计算各故障子系统的权重；步骤4：基于所述故障子系统的层级，故障相关关系和权重进行可视化。

【技术特征摘要】
1.一种数控装备故障分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据故障统计相关数据确定构成数控装备的故障相关子系统集合，采用DEMATEL/ISM法计算故障子系统间的影响矩阵；步骤2：根据所述整体影响矩阵确定可达矩阵，并基于改进的ISM法对可达矩阵进行层级划分，得到各故障子系统的层级；步骤3：将可达矩阵转化为ANP网络模型，计算各故障子系统的权重；步骤4：基于所述故障子系统的层级，故障相关关系和权重进行可视化。2.如权利要求1所述的一种数控装备故障分析方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1.1：根据故障统计相关数据，确定构成数控装备的故障相关子系统集合；步骤1.2：构造故障子系统间的直接影响矩阵；步骤1.3：根据所述直接影响矩阵综合影响矩阵；步骤1.4：考虑故障子系统对自身的影响，基于综合影响矩阵计算整体影响矩阵。3.如权利要求2所述的一种数控装备故障分析方法，其特征在于，根据所述影响矩阵确定可达矩阵包括：设整体影响矩阵为H，可达矩阵为M，令M＝[mij]n×n,i,j＝1,2,…n4.如权利要求1所述的一种数...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙曙光，孙朝阳，申桂香，张英芝，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37