基于過程數(shù)據(jù)模塊的裝備故障診斷技術(shù)研究

元素是過程數(shù)據(jù)模塊的主要內(nèi)容，它決定了步驟、對(duì)話、外部應(yīng)用請(qǐng)求、數(shù)據(jù)模塊引用和數(shù)據(jù)模塊中條件的順序，同時(shí)它定義了子元素、、、和的邏輯順序。

1.3 邏輯引擎的工作機(jī)制

在IETM平臺(tái)中，交互性的邏輯結(jié)構(gòu)由過程數(shù)據(jù)模塊來描述，而交互功能的實(shí)現(xiàn)則需要邏輯引擎來完成。邏輯引擎是執(zhí)行數(shù)據(jù)模塊過程的軟件部分，是程序腳本的解釋器，是由基于過程數(shù)據(jù)模塊的Schema來完成相應(yīng)功能，如對(duì)元素進(jìn)行處理，然后按處理的結(jié)果對(duì)內(nèi)容進(jìn)行排序。邏輯引擎在IETM的交互性和故障診斷中的功能主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：遍歷過程數(shù)據(jù)模塊、維護(hù)變量狀態(tài)表、評(píng)估表達(dá)式、對(duì)話框呈現(xiàn)，如圖2所示[5]。

圖2 邏輯引擎功能結(jié)構(gòu)圖

邏輯引擎從人機(jī)交互界面獲取輸入，對(duì)過程數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行遍歷，對(duì)得到的變量表達(dá)式進(jìn)行表達(dá)式估值，同時(shí)進(jìn)行對(duì)話框呈現(xiàn)，得出的計(jì)算結(jié)果用于邏輯判斷和維護(hù)變量表達(dá)式。邏輯判斷的輸出結(jié)果不是一個(gè)明確的裝備故障，那么將繼續(xù)根據(jù)人機(jī)交互進(jìn)行下一個(gè)測(cè)試任務(wù)。

圖3 基于過程數(shù)據(jù)模塊的交互式故障推理原理

2 交互式故障推理

在IETM中進(jìn)行故障推理，主要是利用故障推理信息單元來對(duì)裝備進(jìn)行故障推理。故障推理信息單元是以故障類、程序類數(shù)據(jù)模塊為主構(gòu)成的粒度更大的數(shù)據(jù)模塊，即故障推理過程數(shù)據(jù)模塊，其本質(zhì)屬于過程數(shù)據(jù)模塊。基于過程數(shù)據(jù)模塊的交互式故障推理的過程是用戶在交互界面上通過對(duì)話框輸入故障現(xiàn)象，在IETM系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行對(duì)應(yīng)的變量賦值，因此IETM系統(tǒng)得到一個(gè)表征故障狀態(tài)的變量表達(dá)式，該表達(dá)式與系統(tǒng)中故障推理過程數(shù)據(jù)模塊的前置要求表達(dá)式進(jìn)行匹配，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果激活相應(yīng)的故障推理過程數(shù)據(jù)模塊，再按照激活的故障推理過程數(shù)據(jù)模塊中的邏輯流程進(jìn)行推理，最后根據(jù)測(cè)試結(jié)果與診斷規(guī)則的運(yùn)算結(jié)果決定是否已經(jīng)定位故障或者還需要進(jìn)行下一個(gè)測(cè)試任務(wù)。所有診斷規(guī)則中設(shè)置了包含賦值語句的結(jié)束要求，該結(jié)束要求在沒有定位故障時(shí)繼續(xù)測(cè)試，在定位故障后結(jié)束測(cè)試并進(jìn)入排故單元。基于過程數(shù)據(jù)模塊的交互式故障推理原理如圖3所示。

故障推理過程數(shù)據(jù)模塊在設(shè)計(jì)上包含前置要求、鏈接單元、測(cè)試單元和排故單元。其中，前置要求給出了進(jìn)入故障推理過程數(shù)據(jù)模塊所必須滿足的變量表達(dá)式；測(cè)試單元是對(duì)檢查任務(wù)以及測(cè)試結(jié)果狀態(tài)的描述，用于匹配診斷推理規(guī)則，從而定位故障；鏈接單元?jiǎng)t提供了故障隔離、維修相關(guān)的文字、圖片、多媒體等信息。測(cè)試單元中核心功能是邏輯引擎，其負(fù)責(zé)執(zhí)行過程數(shù)據(jù)模塊并給最終用戶提供交互式顯示功能，也是IETM與測(cè)試程序的接口軟件。該邏輯引擎的功能主要包含5個(gè)方面：

(1)遍歷過程數(shù)據(jù)模塊，按照過程數(shù)據(jù)模塊所表達(dá)的邏輯關(guān)系，解析并執(zhí)行過程數(shù)據(jù)模塊中的所有節(jié)點(diǎn)。

(2)維護(hù)變量狀態(tài)表中變量的狀態(tài)，利用用戶輸入的信息或者測(cè)試程序返回的測(cè)試結(jié)果更新變量的值。

(3)評(píng)估表達(dá)式，在進(jìn)行條件判斷和分支選擇時(shí)，邏輯引擎會(huì)評(píng)估表達(dá)式的是否，作為執(zhí)行條件節(jié)點(diǎn)或分支節(jié)點(diǎn)的依據(jù)。

(4)給最終用戶展示IETM內(nèi)容，如：對(duì)話框、系列操作步驟、一個(gè)引用的完整數(shù)據(jù)模塊等。

(5)與測(cè)試程序交換數(shù)據(jù)，可以接收測(cè)試程序返回的測(cè)試結(jié)果，也可以調(diào)用測(cè)試程序接口并發(fā)送必要的參數(shù)值。從用戶的角度來說，邏輯引擎引導(dǎo)用戶通過IETM中一系列連續(xù)的操作，這些操作代表著故障隔離過程的各個(gè)步驟。

經(jīng)過排故單元后還是不能將故障排除，那么可以通過領(lǐng)域?qū)＜业倪h(yuǎn)程支持幫助排故。領(lǐng)域?qū)＜腋鶕?jù)故障信息提出解決方案，用于指導(dǎo)排故人員再次通過IETM進(jìn)行交互式故障推理。

經(jīng)過排故單元成功排除故障后，用戶可以在IETM平臺(tái)中反饋評(píng)價(jià)交互式診斷推理過程，同時(shí)如果IETM平臺(tái)集成了故障知識(shí)庫、維修知識(shí)庫和工具儀器庫，則根據(jù)故障推理、維修過程更新對(duì)應(yīng)的知識(shí)庫，而領(lǐng)域?qū)＜倚纬傻囊?guī)則案例也可以存儲(chǔ)至知識(shí)庫中進(jìn)行統(tǒng)一分析管理，更新后的知識(shí)庫為下一次的故障推理提供不斷優(yōu)化的推理邏輯流程，從而持續(xù)提升故障推理的成功率。

基于過程數(shù)據(jù)模塊的故障隔離方式之所以能高效發(fā)揮IETM的故障隔離及故障維修，是利用了過程數(shù)據(jù)模塊的交互性，基于故障特征和測(cè)試結(jié)果，結(jié)合用戶經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，通過內(nèi)部程序流引導(dǎo)或根據(jù)用戶指令去獲取測(cè)試跳轉(zhuǎn)條件，逐步深入地推理、檢查，從而隔離定位故障。這種方式的優(yōu)勢(shì)是有了用戶的實(shí)時(shí)參與，使得整個(gè)故障推理過程更加符合人的思維和推理習(xí)慣，因此這種故障診斷模式相比于通過篩選預(yù)先內(nèi)置的有限故障模式相比，可以提高故障推理及維修的交互性和準(zhǔn)確率。此外，這種模式預(yù)留了故障診斷流程的擴(kuò)展接口，可以在使用中不斷優(yōu)化已存在的診斷流程，而且也可以方便增加新的診斷流程，實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的自我豐富與完善。

3 在IETM中的功能實(shí)現(xiàn)和示例

將基于過程數(shù)據(jù)模塊的交互式故障推理應(yīng)用于IETM瀏覽平臺(tái)中，構(gòu)建了輔泵故障的診斷過程數(shù)據(jù)模塊，執(zhí)行的輔泵故障診斷后得到本次故障隔離流程如圖4所示。

圖4 基于過程數(shù)據(jù)模塊的交互式故障推理示例

在圖4的執(zhí)行過程中，用戶首先在平臺(tái)提供的全文檢索界面輸入“輔泵無法工作”關(guān)鍵詞，在檢索結(jié)果中選擇并啟動(dòng)輔泵故障推理流程，然后根據(jù)“輔泵低壓報(bào)警燈持續(xù)閃爍”的故障特征去檢測(cè)右輔助泵壓力表是否在正常值0.8～1 MPa范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果不在正常值范圍內(nèi)，從而進(jìn)一步指導(dǎo)用戶去檢查右輔泵，通過左右輔泵互換，啟動(dòng)右機(jī)組，再次檢測(cè)右輔助泵壓力表是否在正常值0.8～1 MPa范圍內(nèi)，此時(shí)檢測(cè)結(jié)果為少于0.8 MPa，提示用戶去檢查輪胎是否有損壞，當(dāng)用戶未發(fā)現(xiàn)輪胎有破損，找到了本次故障的底事件，得到右輔泵體故障的推理結(jié)果，此時(shí)輸出故障隔離流程圖，最終結(jié)束測(cè)試進(jìn)入下一步排故單元，再根據(jù)維修方案進(jìn)行故障維修，從而完成整個(gè)故障推理及維修的全過程。

3 結(jié)論

隨著IETM在裝備綜合保障中應(yīng)用的不斷推廣，特別是過程數(shù)據(jù)模塊的使用，提高了故障推理及維修的交互性和準(zhǔn)確率。同時(shí)，由于基于過程數(shù)據(jù)模塊的推理機(jī)制在實(shí)際的推理過程中不需要頻繁訪問數(shù)據(jù)庫，具有較好的獨(dú)立性，使得推理過程相對(duì)簡潔清晰。然而，因?yàn)榻换ナ焦收贤评淼膶?shí)現(xiàn)需要邏輯引擎來完成，所以邏輯引擎的處理效率和準(zhǔn)確性對(duì)完成交互式故障推理起決定性作用，后期將對(duì)邏輯引擎的處理效率和準(zhǔn)確性開展進(jìn)一步研究。