基于FMECA知识的故障诊断贝叶斯网络建模研究.pdf

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1、242010年3月中国制造业信息化第39卷第5期基于FMECA知识的故障诊断贝叶斯网络建模研究刘磊一，孙树栋．一，蔡志强．一，司书宾，(1．西北工业大学系统集成与工程管理研究所，陕西西安710072)(2．西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安710072)摘要：为了构建具有较完备知识的贝叶斯网络诊断模型，提出了一种基于FMECA知识的故障诊断贝叶斯网络建模方法，该方法根据产品FMECA分析所得故障模式、故障原因、故障影响之间的因果关系构建贝叶斯网络拓扑结构，通过历史数据确定网络各节点的先验概率和条件概率

2、分布，进而利用建立的贝叶斯网络进行故障诊断推理决策，最后通过某型飞机平视显示器的故障诊断贝叶斯网络建模及诊断实例，验证了方法的正确性及可行性。关键词：FMECA；贝叶斯网络；故障诊断中图分类号：TP202文献标识码：A文章编号：1672—1616(2010)05—0024—05企业在实施保障服务过程中积累了大量的装备低层次产品FMECA分析反映到高一层次产品，逐维护保障知识和故障数据，由于这些知识和数据中层反映，最终得到总体的FMECA结果。各约定层大多存在不确定性，建立一种准确反映这些不确定次之间存在着一定的因果关系，即低层

3、次产品故障因素的诊断模型是十分必要的。产品研发阶段生成模式对高一层次的影响是紧邻上一层次产品的故的FMECA中包含有大量故障诊断建模所需知识，障模式[3；同一约定层次中，一种产品的局部影响因此可利用FMECA知识实现诊断模型的构建。传可能是另一产品的故障模式，因此可以按照故障模统的诊断模型，如规则诊断、故障树诊断等，难以取式与故障影响之间的因果关系构建故障诊断贝叶得较准确的诊断结果，很难满足设备的维护使用要斯网络拓扑结构。另外，由于产品各层子节点中可求_1J。而贝叶斯网络(BayesianNetwork，BN)采用图能存在监测

4、节点，其故障模式通常为某个或某些节形化的网络结构直观地表达变量的联合分布概率及点的故障影响，它们没有故障影响，此类产品节点条件独立性，提供了一种直观、高效的方法来处理变的网络节点构建要单独处理j。量及其之间的关联关系，在处理不确定性问题和诊本文把FMECA分析所得各层产品故障模式断问题时有很好的表现J。基于以上分析，本文以之间因果关系转换成贝叶斯网络拓扑结构，在构建某型飞机平视显示器为例，探讨基于FMECA技术贝叶斯网络结构过程中，首先判断FMECA分析中的故障诊断贝叶斯网络构建，并利用故障诊断实例的高一层次影响(或局部影响)

5、是否存在，根据存在验证所构建贝叶斯网络的有效性。与否来决定采用何种方式建立故障模式之间的因果关系，另外在添加网络节点时要先判断网络中是1基于FMECA的故障诊断贝叶斯否有此节点，防止重复添加。网络建模设FMECA分析的最低约定层次记为LIn，最1．1基于FMECA的故障诊断贝叶斯网络初约定层次记为L中间各约定层次记为L(i构建方法为约定层次顺序号)；FMECA分析中从最低约定FMECA是一个自下而上的迭代过程，通过把层次至最初约定层次各产品的故障模式记为F11，收稿日期：2009—12—22基金项目：国家863IMS计划资助项

6、目(2007AA04Z187)；航空基金资助项目(2o09zE53O52)作者简介：刘磊(1984一)，男，山东日照人，西北工业大学硕士研究生，主要研究方向为复杂装备维护保障、仿真建模。·现代设计与先进制造技术·刘磊孙树栋蔡志强等基于FMECA知识的故障诊⋯⋯25⋯EndI{。，F⋯(i为层次顺序号，J为故障模式在本约定层次顺序号)；FMECA分析中的故障模式对应Step3，检查是否还有FMECA分析的同一约的高一层次影响记为EPf+1)(i+1)(代表是高一定层次(L)产品故障模式。约定层次，m为故障影响在高一约定层次中的顺

7、IfL中已没有未检查F加then判断FMECA序号)；FMECA分析中的故障模式，对应的局部分析的下一约定层次(L川)是否是L一；影响记为ES(代表与F是同一约定层次，n为故IfL州=L—then结束整个流程；障影响在当前约定层次中的顺序号)；贝叶斯网络ElseIfL川<>L，一then依次检查+l记为BN；FMECA分析的故障模式名称(Fij)即是的故障模式，，判断，节点在BN中是否存在；在BN中对应的节点名称；A—B代表建立A到BIf节点在BN中存在then再进行的BN因果关系。网络构建步骤如下：Step2；Stepl，从

8、LTI1i开始，添加F11。ElseIffi节点在BN中不存在then添Step2，检查判断FMECA分析中，是否存在加节点，再进行Step2；对应的E+1)或E。EndIf；IfE川或E存在then判断在BN中对EndIf；ElseIfL中还有未检查F加then判断F幻节应