胡小波，邓俊红

（江西机电职业技术学院，江西南昌 330013）

基于数控机床故障案例库的知识获取

胡小波，邓俊红

（江西机电职业技术学院，江西南昌 330013）

知识获取技术是创建知识工程系统的关键。通过提取数控机床故障诊断的案例整理成故障案例库，建立数控机床故障诊断知识库，解决了数控机床故障咨询系统中知识获取的问题。

知识获取；数控机床；故障案例库

0 引言

知识获取技术是智能知识工程的基本技术，其重要性不言而喻。知识型系统初时只需要一些基本知识，当系统工作之后，其可以逐渐累积来自各个方面专家的知识，从而进行进化。知识型系统与知识获取相辅相成，互相支持。知识获取和知识表达[1]是推理的前提，计算机通常把所获取的知识存储在相对应的知识库，然后就可以用对应的知识进行推理并最终解决问题。由此可知，知识获取是创建设计人工智能的关键，也是创建知识工程系统的关键。在建立数控机床知识型系统时，基于数控机床案例库的知识获取对于系统有很大帮助。

1 知识获取的概念和途径

1.1 知识获取的基本概念

“知识获取”概念[2]指的是如何在人工智能的系统当中，使用计算机获得相关知识。它有两种说法。

（1）狭义知识获取

狭义知识获取，是通过相关的系统设计，使计算机获取对应的知识点。比如知识工程师怎样利用知识表达技术，然后建立相对应的案例库，并使专家咨询系统获取对应的知识。即把相应的知识点存储到对应计算机中，使用人工“搬运”的方法。所以狭义知识获取也被称作“人工的知识获得”。

（2）广义知识获取

除了人工的知识获得，计算机还可以自主或半自主地吸收相应的知识。比如通过计算机在系统运行中学习知识，并累积知识。又或者通过计算机的自主感知学习，对知识库进行删减、增加、修改、扩展和刷新。广义的知识获取获得知识的渠道更加宽广，它包含了人工的知识获得以及自主或者半自主的知识获得。

1.2 知识获取的主要途径

知识获取的主要途径[3]大体可以分为两大类：

（1）人工移植

人工移植是在相关系统的设计或者相关的辅助工具下，通过对应的系统设计人员、编程者、使用者或者相关的专家，把其想法知识“搬运”至计算机的知识库当中去，从而使计算机获得对应的知识。

人工移植的方法又可以分为两类：静态移植和动态移植。

静态移植方法指的是在系统的设计过程当中，通过相应的方法（比如知识的表达、知识库的设立），使得相应的系统获得一些需要的静态知识点。静态移植流程相应比较死板，其获得的来源相对有限。

动态移植的方法是在系统的设计过程当中，通过人机之间的交流（比如键盘的输入，显示器的输出等），或者是相应的辅助工具（比如相应的编辑软件），对计算机的知识库进行删减、增加、修改、扩展和刷新，使得系统获得对应的动态知识。动态移植的来源较为广泛，只要有畅通的渠道，其更新速度将会非常迅速。

（2）机器学习

机器学习指的是计算机对其知识库进行删减、增加、修改、扩展和刷新，一般是通过机器运行的时候，互相连接的计算机自主学习并获得对应的知识点，并逐渐累积。

机器学习的方式可分为二种：示教式学习和自学式学习。

示教式教学，是指专家在计算机学习的过程当中对相应的系统工作过程进行检查，对实施过程进行监督和对学习步骤进行指导。这种学习方式比较多元化，根据实际需求既可以是离线的非实时性学习，也可以是在线的实时性学习。

在计算机自主的学习过程当中是不需要专家作为示教者的，一般其学习方式是由系统本身来实现监视，提供对应的评判标准，按照系统提供的标准通过一些相应的反馈进行检验，从而达到对自主学习的控制选例和相应的训练。相对来说，自主学习的方法比较单一，一般是在线的实时性学习。

2 基于数控机床故障案例库的知识获取

2.1 基于数控机床故障案例库的知识获取概念

数控机床结构组成非常复杂，包括机械系统、电气系统和液压系统等，而且各系统通常都使用了最新技术，这使得数控机床设备故障分析诊断难度很大。将数控机床故障案例库作为知识获取方式，强化了具有代表性案例的知识库在系统中的引导作用。在数控机床故障案例库的知识管理中，用户不仅是使用者，也可以是案例的提供者或者案例的改进者。

基于数控机床案例库的知识获取本质是将对数控机床的故障诊断经验制作成知识库，并提取精炼成为可以传承教导的一种知识获取方式[4]。相对其他的知识获取方式，案例库知识获取来的更加直接，其可以使用户直接使用其操作中的经验，并利用相关案例解决数控机床的实际故障。

比如某位机床操作人员在操作CK6132数控车床时，机床出现过电流警报。过电流报警主要原因就是数控机床的主轴系统承受的负载超过设定额定值，导致系统保护设置激活，出现警报并冻结机床的一切运动。通过检测发现数控机床的电路没有问题，主要是加工时的进给量给的太大，导致主轴负载太大，最后将刀具移出并减小进给量，警报消除，问题解决。

这个案例作为一个知识点存入咨询系统当中，下一次用户遇见同样故障时，可以优先检查主轴负载。如果不是同样的问题，则可增加案例或者优化修改案例，通过不断的更新知识库，使得案例库逐渐完善。

2.2 数控机床故障案例库知识的来源

数控机床故障案例库知识主要来源于平时本厂里的工人操作数控机床时遇到的故障问题或者其他平行厂技术人员之间的技术交流，甚至是网络上相关专家技术人员的技术交流以及对应数控机床的相关故障案例的传承，将相关的数控机床发生的故障案例收集起来，制作成相应的案例库，构成了故障咨询系统的知识获取。

数控机床故障案例库知识获取的案例源可分为两类：内部知识源和外部知识源，如图1。

图1 数控机床故障案例库知识的构建

内部知识源是来自工厂内部的案例知识源，这类案例知识源来自于工厂内，涉及到相关数控机床操作人员维修人员，他们所给出的故障信息组织起来构成了内部案例知识源，其优点在于由于是内部人士，所以记录的故障知识源更加详细可靠，大多数可以直接进入优选步骤，缺点是来源的范围比较窄，短期内形成案例的数量可能不能满足案例库的要求。外部知识源是所有非本厂的故障信息来源的外部案例库知识源，相比内部知识源，外部案例库知识源范围更广，但是获取的难度也随之增加，且其数据来源的可靠性需仔细验证，在案例识别的过程中需耗费较长时间。

2.3 建立数控机床故障案例库的工作过程

数控机床故障案例库是知识获取的源头，案例库的质量决定了知识获取的优劣。数控机床故障案例库知识点主要是由一些具体的数控机床故障案例信息组成，形成这些案例的个体对系统都有影响。初时构成的案例库相对较少，但是根据分析获取，案例库随着时间推移会逐渐增加，这也使得系统逐渐完善完美。建立数控机床故障案例库的流程如图2。

图2 建立数控机床故障案例库的流程

数控机床故障案例库知识获取的过程总来说是先由操作者提供案例源，然后通过案例识别其案例是否符合案例库的要求，符合要求的案例再将其用合适的表达并优选相似案例，最终存储案例并建立案例库。数控机床故障案例库建立的具体操作过程如表1。

表1 建立数控机床故障案例库的工作过程

3 总结

数控机床结构复杂，发生数控机床故障的原因和解决方式各种各样。为了解决庞大的数控机床故障，将数控机床故障诊断案例进行精选提取而制作案例库，可以帮助数控机床维修人员更好的维修保养数控机床，大大延长数控机床的使用寿命，提高数控机床的加工效率。此外，基于数控机床故障案例库的知识获取所建立的知识库还可以帮助数控机床使用人员更加了解和更好地操作数控机床，充分发挥数控机床在生产中的作用。

［1］刘钊.数控机床设计知识库系统知识获取、表示及推理研究［J］.机械制造与自动化，2012（02）：118-120.

［2］张伟，张正松.设备故障诊断知识获取方法的探讨［J］.清华大学学报：自然科学版，1998（07）：103-107.

［3］杨曾芳，吕希胜.基于故障树的数控机床故障诊断系统［J］.科技创新导报，2012（18）：68-69.

［4］郭慧，胡兆吉.专家系统的一种智能知识获取技术研究［J］.化工装备技术，1999（01）：37-40.

Knowledge Acquisition Based on Fault Case Database of CNC Machine Tools

HU Xiao-bo，DENG Jun-hong
（Jiangxi Vocational College of Mechanical&Electrical Technology，Nanchang330013，China）

Knowledge acquisition technology is the key to creating knowledge engineering systems.The paper built case database by taking the fault diagnostic case of CNC machine tools，and it built diagnostic knowledge base of CNC machine tools，then it solve knowledge acquisition's problem in CNC machine tools fault advisory system.

knowledge acquisition；CNC machine tools；fault case database

TP311

A

1009－9492(2015)10－0077－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.10.019

胡小波，男，1980年生，江西九江人，硕士研究生，讲师。研究领域：数控技术。已发表论文2篇。

(编辑：向 飞)

2015－06－05