故障信息的整理和分析

2.3.2　故障信息的整理和分析

在收集完故障相关信息之后，对当时的故障及其现场情况进行整理、分析，对可能的原因分类，确定出最可能的故障原因。

1．简单故障的分析

对于一些简单的故障，原因不是很多时，可采用形式逻辑推理的方法排除故障。形式逻辑推理方法，就是把故障诊断过程看成一个观察、假设、验证、修正假设、再验证……直至找到故障真正原因的过程。在分析故障时，往往进行某些试探性的调整和拆卸，观察症状的变化，以查寻或反证故障发生的部位。为了探求现象之间的因果关系，首先要确定可能的原因或结果，然后从可能的原因或结果中进行比较，排除虚假成分，找出真正的原因或结果。传统的求因果关系的五种逻辑方法都是根据某个现象与另一个现象在某些场合下所显示的对应关系，从而概括出一般性的结论，以判断它们之间是否存在必然的因果关系。

1）契合法（求同法）在被研究现象出现的若干场合中，如果仅有唯一的一个情况在这些场合中是共同具有的，那么这个唯一的共同情况就是被研究现象的原因（或结果）。

2）差异法（求异法）如果被研究现象出现的场合与不出现的场合只有一个情况是不同的，其他情况完全相同，而且这个情况在被研究现象出现的场合中是存在的，在被研究现象不出现的场合是不存在的，那么这个唯一不同的情况就是被研究现象的原因（或结果）。

3）契合差异并用法（求同求异法）有两组事例，一组是由被研究现象出现的若干场合组成的正事例组，另一组是由研究现象不出现的若干场合组成的负事例组。如果在正事例组各场合中只有一个唯一的共同情况，而且这个情况在负事例组中的各个场合都不存在，那么这个情况就是被研究现象的原因（或结果）。

4）共变法　在被研究现象发生变化的各个场合，如果其中只有一个情况是变化着的，而其他情况都保持不变，那么这个唯一变化着的情况便是被研究现象的原因（或结果）。

5）剩余法　有一个复合的被研究现象，如果已知这个复合现象的一部分是某些情况的结果，那么这个复合现象的剩余部分就是别的情况的结果。

2．复杂原因的分析

当故障的原因很多时，就很难一下确定。尤其当前的CNC系统，无论哪种系统其智能化程度都不是很高，系统尚不能自动诊断出发生故障的确切原因，往往同一个报警号可以有多种起因，不可能将故障缩小到具体的某一部件。同样，还有很多没有报警的故障。

比如，产生伺服报警，那么就可能有以下各种原因：

①镶条松动，造成某个方向过紧；

②导轨润滑不良造成摩擦力太大；

③滚珠丝杠换向器有问题，导致丝杠卡住；

④伺服系统增益过大，造成电动机启动、停止时冲击过大；

⑤伺服电动机抱闸没打开；

⑥切削量过大；

⑦刀具损坏；

⑧防护罩卡住。

如此多的原因，如何进行判断。用传统的诊断手段相对应的识别理论只能借助形式逻辑进行一些简单的推理，而与现代诊断技术相对应，则可以用故障树分析、模式识别以及模糊诊断等多种识别理论。

（1）故障树诊断法

故障树分析是20世纪60年代发展起来的，用于大型复杂系统的可靠性、安全性分析和风险评价的一种方法。在故障树分析中，对于所研究系统的各种故障状态或不正常情况皆称为故障事件，各种完好状态或正常情况皆称为成功事件，两者均简称为事件。故障树分析中所关心的结果事件称为顶事件，它是故障树分析的目标，位于故障树的顶端。仅仅导致其他事件发生的原因事件称为底事件，它是可能导致顶事件发生的基本原因，位于故障树的底端。位于顶事件和底事件之间的中间结果事件称为中间事件。首先，是分析得出系统的故障事件，再将导致该事件发生的直接原因，包括硬件故障、环境因素、人为因素（差错）等，用适当的符号表示之，用适当的逻辑门把它与故障事件联结起来；其次，逐级展开故障事件发生的原因，直至把最基本的原因分析出来为止，构成一棵故障树。当系统发生故障后，通过对故障的分析寻找故障源。

故障树分析法将系统故障行程的原因作为由总体至部分按树状逐级细化，因为方法简单、概念清晰，容易被人们所接受，所以它是对动态系统的设计、工厂试验或对现场设备工况状态分析的一种较有效的工具。

（2）模糊逻辑诊断法

把故障信号（现象）看成一些“症状”，如电机不能启动，闪光电源不亮等，而把故障原因，即产生这些症状的根据，如触发器损坏、控制电源失效等看成是各种“病症”。诊断的目的是当系统出现异常现象时，根据这些症状来识别是哪一种病症。由于这些“症状”是界限不分明的模糊集合，用传统的二值逻辑方法显然不合理。可以选用确定的隶属函数，用相应的隶属度来描述这些症状存在的倾向性。模糊的故障诊断方法就是通过某些症状的隶属度来求出各种病症的隶属度，以表征各种病症存在的倾向性。此方法的优点是模拟了人类的思维方法，但隶属函数的隶属度的确定较难。