面向滚齿机故障诊断的知识管理方法及应用研究

论文摘要

在工业企业转型升级的迫切需求下,生产设备的故障诊断技术正成为制造业服务化的重要研究方向,成为企业提高用户满意度、提升竞争力的重点内容。信息技术的发展推动着传统制造业向服务的转型,为故障诊断技术提供了有效手段。在这种背景下,信息和知识已经成为竞争性资产,所以,在信息化的基础上针对设备故障诊断领域开展知识管理,不仅会提升服务质量,也会带来显著的经济效益。滚齿机作为公认的最复杂的工作母机之一,在各种机械制造业中应用广泛,其故障维修具有涉及地域广、技术要求高、对工作经验依赖性强等特点,而由于滚齿机生产厂家管理水平不高,造成了大量的维修数据与记录处于闲置或低利用状态。因此,本文以滚齿机的故障诊断领域为研究对象开展知识管理的研究,以达到维修知识共享和知识利用最大化的目的,满足用户简化工作量、及时有效排除故障的需求。首先,系统地分析了滚齿机的结构及其工作状态,针对故障的层次性、多源性和相关性等特点,提出了一种面向滚齿机故障诊断领域的知识管理框架,该知识管理框架以资源层为支撑,通过实施层予以实现,在应用层得到验证。在此基础上,设计了知识管理的流程。其次,从滚齿机故障诊断的知识表示、知识获取、知识存储和知识维护等四个方面对知识管理的关键技术进行研究。针对滚齿机故障诊断维修的特点,提出了基于本体的知识表示方法,形式化地定义了滚齿机本体概念、属性、关系、实例和规则等基本要素,建立了滚齿机故障诊断的本体模型;在该本体模型的基础上,本文使用人工获取和计算机识别更新结合的半自动化知识获取方法,将故障信息结构化;采用了基于OWL文档的知识存储方法,更易于知识维护和更新;为适应本体动态性的变化,采用本体推理机FaCT++工具对知识库进行推理检验,确保了知识库的完备性和一致性。最后,针对以上理论和实现方法的研究,对相关关键技术进行了实现,开发了面向滚齿机故障诊断领域的知识管理原型系统,验证本文提出方法的可行性和实用性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 设备故障诊断研究现状
• 1.2.2 知识管理研究现状
• 1.2.3 国内外研究现状的分析与总结
• 1.3 研究的意义
• 1.4 研究内容及组织结构
• 1.5 本章小结
• 2 滚齿机故障诊断知识分析及管理研究
• 2.1 滚齿机故障诊断知识结构分析
• 2.1.1 滚齿机结构分析
• 2.1.2 滚齿机故障诊断知识分析
• 2.2 滚齿机故障诊断知识管理方法研究
• 2.2.1 面向滚齿机故障诊断的知识管理框架
• 2.2.2 滚齿机故障诊断的知识管理过程分析
• 2.3 本章小结
• 3 滚齿机故障诊断知识管理关键技术
• 3.1 基于本体的滚齿机故障诊断领域知识建模与表示
• 3.1.1 知识表示方法概述
• 3.1.2 基于本体的知识表示方法的适用性
• 3.1.3 基于本体的滚齿机故障诊断知识表示框架
• 3.1.4 基于本体的滚齿机故障诊断知识分类
• 3.1.5 故障诊断知识元本体模型
• 3.1.6 滚齿机故障诊断知识表示
• 3.2 滚齿机故障诊断领域知识获取
• 3.2.1 知识获取途径概述
• 3.2.2 滚齿机故障诊断的知识获取模型
• 3.2.3 滚齿机故障诊断知识获取
• 3.3 基于OWL 文档的滚齿机故障诊断领域知识存储
• 3.3.1 知识存储方法概述
• 3.3.2 滚齿机故障诊断本体知识存储
• 3.4 滚齿机故障诊断领域知识维护
• 3.4.1 基于本体的知识维护方法
• 3.4.2 本体推理
• 3.4.3 FaCT++的推理
• 3.5 本章小结
• 4 面向滚齿机故障诊断的知识管理原型系统设计与实现
• 4.1 知识管理原型系统开发目标
• 4.2 滚齿机故障诊断的知识管理原型系统设计
• 4.2.1 基于本体的知识表示方法的实现
• 4.2.2 知识获取方法的实现
• 4.2.3 OWL 存储方式的实现
• 4.2.4 故障知识的查询
• 4.3 应用验证
• 4.4 本章小结
• 5 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• C. 攻读硕士学位期间获奖情况