【摘要】故障诊断主要是为企业在生产中发生设备故障时提供技术支持服务，只有当维修工人不能很快找到故障原因时，才用到故障诊断系统对设备进行故障诊断。这里的制造设备主要指数控加工机床机械设备。故障诊断主要考虑这样几个方向：其一是设备在加工运行的时候出现问题怎么办；另一方面是当机床产生故障或发出报警信号后如何对问题进行解决以及提出解决办法。
【关键词】数控机床；专家系统
故障诊断技术已经有30年的历史，但作为一个综合性新学科“故障诊断”，是近年来才被人们所重视。与此同时，数控机床故障诊断专家系统能对数控机床的故障进行准确的判断定位，给出相应的维护意见，可以更新其知识基础，机床行业的同行利益的发展无疑是一大福音。
一、目前国内外现状
从目前国际上的主流观点来看——德国教授弗兰克的观点是,所有故障诊断方法是基于分析模型和基于知识的方法，可分为基本的信号处理方法。高利辛等提出了“数控机床远程故障诊断与服务系统”。利用互联网或者无线网络将分散在各处的企业与研究中心相连接，通过各种检测手段将采集到的信息传回，进过系统的诊断分析后给出诊断结果，在反馈到企业。英国在上世纪60-70年代，机床协会（MHMG＆CMA）第一个将状态监控开始运用于研究故障诊断技术，领先的摩擦和磨损，汽车和飞机发电机监测和诊断。日本的高速铁路部门从1971年开始研发诊断技术，1976年运用于实际当中。目前在高铁、化学工业以及钢铁生产中运用成熟，处于领跑行列。我们的故障诊断技术开始时间较短，始于1979年下半年的第一个接触器，近些年来也取得了长足的进步。目前，故障诊断技术和设备，在故障诊断技术研究特别是技术层面已经取得了显着进展。
二、数控机床故障诊断专家系统研究的意义
人工智能的一个重要分支是专家系统，在现代制造业中的重要性正占有越来越大的比重。专家系统已被普遍运用于医疗诊断，军事设备，地质工作，金融领域，实时监控，分子遗传学等方方面面。
三、专家系统的组成
结构组成的专家系统，聚焦通过人机界面，获得的知识，知识库和操作系统，推理引擎，数据库，实验室，该部分相关的专家和知识工程师的HMI影响的用户。1.人机界面：用于人机间的信息交流与沟通，完成信息的录入；2.获得知识部分：那么我们怎样将采取到的信息知识录入到知识库中去，并同时兼顾新知识和旧知识间的衔接，建立顺畅的系统是专家系统的难点；3.知识库：主要用于对知识的存储，当系统需要用到知识和专家经验时，通过系统对其调用，同时要有畅通的知识组织构架和检索维护功能。4.推理机：要使专家系统正常运转，离不开推理机这个“大脑”。只有将这个“大脑”模拟专家真正的思维方式，才能使其更好的解决问题；5.数据库管理系统：只有建立完善的系统运行体系，将事件详情、问题描述、中间衔接和最终结果分析清楚，记录操作信息，表示已经在数据的知识被使用过；6.解释机构：可以回答用户提出的问题，并对自己的行为机制做出合理的解释，怎样做出结果。由一组程序文件的推理跟踪和通过，对于操作者给出合理化建议或切实可行的维修方案。
四、专家系统的开发
首先，要考虑该系统的应用范围，以此为出发点合理的考虑，包括系统设计的目标和领域专家；其次，为了获取更多的知识，为了确保一致性，并能满足知识和质量的需求的完整性，以及解决问题的数量。此后，知识库和推理机的分离：混合推理，它可以是通常实现正逆转。设计一个合适的知识表示：审议知识表示模型，并考虑到全面的知识领域的特点。为了模拟的过程来解决问题，推断应考虑领域的专家。设计并建立了友好的人机交互环境；发展战略最后增量。建造专家系统过程：任务1：在领域专家的调查来制定需求用户的需求统计，专家系统的任务，是否具有可行性，并生成文字性材料。任务2：系统设计：分为全局设计和细节设计两个部分。全局设计用于选择何种专家系统，从而制定整体的体系架构，在实际的用户访问中，人机沟通中采取知识模型和知识库共同参与来解决设计中的难题，并运用软硬件配置为其提供保证。再设计中要注重人机交互的便利性以及可行性分析，注重用户的体验效果。任务3：知识的获取：搜集该领域的专家理论，运用抽象化思维方式，模拟专家的思维模式，顺其思路来处理问题；通过对相关资料文献的查阅，实际测量和参数设置，与获取的知识进行比照，再进一步确立总的方案模式。任务4：调试程序：分模块的设计和调试，调试两步。任务5：原型测试包括：可靠性：事实与结论，可靠是一致的，是一种模糊推理，一致性方面的知识：可以检测输入知识的不一致。有效性的操作的情况下，知识查询，强度解读：答案是不可能满足问题的要求，不能使人信服。任务6：系统的修改与完善任务7：系统的架构包含：并生成各种类型的人机界面，额外的设计，调整的人机交互界面和系统内部模块和知识库连接，说明还没有定论，产生各种类型的文件。任务8：系统维护：要能够解决用户的问题，并能使系统长期的满足用户的需求，只能通过系统维护。
五、展望
“感知世界”将是未来科学发展和人类进步的主题。因为不能了解数控机床的运行情况，不能及时的得到专家的指导，我们失去了许多提前发现设备故障的机会，故障不能得到及时的处理，导致故障的蔓延和扩大，大大降低了运行效率，增加了维修成本。所以，通过专家系统，建立起故障问题库，及时发现使用过程中的故障，迅速的进行诊断，将是以后数控机床故障诊断的重要发展方向。
作者：梁博