[发明专利]数控装备故障分析方法和装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于故障分析领域，尤其涉及一种数控装备故障分析方法和装置。

背景技术

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(Failuremode effects and criticalityanalysis，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(Fault tree analysis,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。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明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(Decision making and trial evaluation laboratory，决策实验室)/ISM(Interpretative structure modeling，解释结构模型)/ANP(Network analytichierarchy process，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。