CN109919574A - 一种基于数据融合的工程机械失效模式分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据融合的工程机械失效模式分析方法，对产品故障数据和零件失效数据进行采集、关联，将新出现的组合关系存入失效模式库；在融合的失效模式基础上，通过案例推理进行失效案例自相似性匹配，将相似度50%以下的案例自动存入案例库；采用数理统计、相关性、关联性等分析方法，统计失效模式分布规律，分析失效原因。并设计了关键零部件通用失效模式信息模型，开发了工程机械失效模式分析系统。本发明，有效解决大量失效数据及再制造数据分散性大、索引效率低、知识固化困难、以及失效规律难以挖掘等问题；可实现零部件失效模式规范化管理及信息共享；可实现不同工程机械零部件失效模式统一管理，信息集成能力强，应用范围广。

Description

一种基于数据融合的工程机械失效模式分析系统及方法

技术领域

本发明涉及机械产品再制造领域，特别涉及一种基于数据融合的工程机械失效模式分析系统及方法。

背景技术

工程机械体积大、附加值高，报废后仍具有较大的剩余价值，工程机械再制造可以降低成本，节约能源、资源，减少环境污染，是促进循环经济发展，实现绿色制造的重要途径。然而工程机械产品失效机理复杂，特别受到服役环境、工况、操作合理性等因素的影响，引起工程机械产品系统的“多症并发”，其故障及失效模式呈现出多样性和不确定性特点，难以对其进行统计与分析。如何有效利用产品服役工况数据、故障数据及再制造过程拆检数据，系统性地分析和挖掘再制造零部件故障及失效的内因、外因、以及约束关系，揭示工程机械产品故障及失效机理和演变规律，成为我国工程机械行业成长过程中不断提升产品服务质量、优化产品设计和预测产品剩余寿命等亟待解决的重要课题。

由于废旧液压油缸、泵、马达、减速机等核心零部件结构复杂、失效形式多样，导致大量的再制造数据及失效数据难以进行有效的管理与分析，给零部件再制造质量保证工作带来了很大的挑战。目前核心零部件的失效数据集成分析、再制造质量管控、失效案例积累等工作缺乏有效手段，限制了零部件再制造管理效率、失效模式分析效率、以及产品质量的提升。调研发现，在失效模式分析系统及方法方面，主要有服役产品故障失效分析方法、数据融合方法、系统设计等，无法系统的完成工程机械失效模式采集、融合、积累与分析。因此，建立一种基于数据融合的工程机械失效模式分析系统及方法，实现工程机械零部件失效模式标准化、信息化管理，具有较高的实用价值和广阔的应用前景。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本专利提出一种基于数据融合的工程机械失效模式分析系统及方法，通过失效模式采集模块获取产品故障数据及再制造过程数据，然后对采集的失效模式进行融合处理，并补充完善失效模式库数据，接着在失效模式融合的基础上创建失效案例、统计分析失效影响规律，有效解决大量失效数据及再制造数据分散性大、索引效率低、知识固化困难、以及失效规律难以挖掘等问题，实现零部件再制造数据及失效数据标准化、信息化管理。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于数据融合的工程机械失效模式分析方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1，失效模式采集：对产品故障数据和零件失效数据进行采集；

步骤2，失效模式融合：将产品故障数据和零件失效数据按照“产品类别-故障产品-故障数据-失效零件-失效数据-解决方案”关系进行关联，并将新出现的组合关系存入失效模式库；

步骤3，失效模式积累：在融合的失效模式基础上，，通过案例推理技术进行失效案例自相似性匹配，将相似度50%以下的案例自动存入案例库；

步骤4，失效模式分析：在融合的失效模式基础上采用数理统计、相关性和关联性等分析方法，统计失效模式分布规律，分析失效原因。

步骤1中，将工程机械产品反馈的故障数据输入智能移动终端实现产品故障数据的采集。

采集的产品故障数据包括产品信息、服役信息、故障数据。

步骤1中，由服务器、终端电脑或智能移动终端对工程机械产品再制造过程数据进行管理，从中提取零件失效数据。

采集的零件失效数据包括失效零件和失效模式。

步骤4中，分析的内容包括失效的区域分析、时间分析、频度分析和耦合关系分析。

一种基于数据融合的工程机械失效模式分析系统，其特征是，包括产品故障数据管理模块、零件失效数据管理模块、案例库管理模块、失效模式统计分析模块、基础数据管理模块以及系统管理模块，并设计关键零部件通用失效模式信息模型；

所述产品故障数据管理模块、零件失效数据管理模块用于零部件失效数据及再制造数据管理，为所述案例库管理模块、失效模式统计分析模块提供数据支撑；

所述案例库管理模块用于失效模式积累；

所述失效模式统计分析模块用于失效模式大数据分析；

所述基础数据管理模块用于建立规范的产品故障信息、失效信息语言及关联关系；

所述系统管理模块用于进行角色分工管理、系统日志管理和数据维护管理。

所述产品故障数据管理模块包括故障登记和故障查询子模块；

所述零件失效数据管理模块包括失效登记、拆检管理、修复装配和综合检索子模块。

所述案例库管理模块包含案例创建、案例检索和案例分析子模块。

所述失效模式统计分析模块包括区域分析、时间分析、频度分析和耦合关系分析子模块。

所述关键零部件通用失效模式信息模型，是在所述基础数据管理模块调产品、故障及失效相关数据，系统适配性生成所述产品故障数据管理模块、零件失效数据管理模块中故障登记、失效登记、拆检管理和修复装配动态表单。

本发明所达到的有益效果：

（1）系统性建立零部件失效模式分析系统及方法，有效解决大量失效数据及再制造数据分散性大、索引效率低、知识固化困难、以及失效规律难以挖掘等问题。

（2）搭建零部件失效案例库、失效模式库，可实现零部件失效模式规范化管理及信息共享。

（3）基于通用失效模式信息模型，可实现不同工程机械零部件失效模式统一管理，信息集成能力强，应用范围广。

本申请具有失效模式管理与分析效率高、信息集成能力强、通用性强等优点，可实现零部件再制造数据及失效模式综合管理与分析。

附图说明

图1为申请者设计的基于数据融合的工程机械失效模式分析方法；

图2为申请者设计的工程机械失效模式信息关系；

图3为申请者设计的基于数据融合的工程机械失效模式分析系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，本发明为一种基于数据融合的工程机械失效模式分析方法，具体包括失效模式采集、失效模式融合、失效模式积累、失效模式分析四部分。

所述失效模式采集包括产品故障数据采集和零件失效数据采集两部分。所述产品故障数据采集主要由智能移动终端进行产品市场反馈故障数据输入，包括产品信息、服役信息、故障数据。所述零件失效数据采集主要由服务器、终端电脑或智能移动终端实现产品再制造过程数据采集管理，并从中提取零件失效数据，包括失效零件、失效模式等内容。

所述失效模式融合是将产品故障数据、零件失效数据按照“产品类别-故障产品-故障数据-失效零件-失效数据-解决方案”关系进行关联，并将新出现的组合关系存入失效模式库，用于规范下一次失效模式信息采集，同时可实现工程机械失效模式结构化管理，便于对不同零部件失效模式进行分类管理与大数据分析。

所述失效模式积累是，通过案例推理技术进行失效案例自相似性匹配，将相似程度50%以下的案例自动存入案例库，不断固化再制造知识和经验，实现失效案例规范化积累，并指导后续失效案例分析。

所述失效模式分析是将融合的失效模式进一步挖掘，统计失效模式分布规律，分析失效原因，包括失效的区域分析、时间分析、频度分析、耦合关系分析等，为产品质量提升、后市场服务、以及剩余寿命预测等提供支撑。

如图3所示，本发明还公开了一种基于数据融合的工程机械失效模式分析系统，由产品故障数据管理模块、零件失效数据管理模块、案例库管理模块、失效模式统计分析模块、基础数据管理模块以及系统管理模块组成。

服务器、终端电脑或智能移动终端为所述工程机械失效模式分析系统的运行平台，方便现场服务人员、管理人员、再制造生产人员等进行故障及失效数据规范化管理。

所述产品故障数据管理模块、零件失效数据管理模块用于零部件失效数据及再制造数据管理，为所述案例库管理模块、失效模式统计分析模块提供数据支撑；产品故障数据管理模块包括故障登记、故障查询子模块等；零件失效数据管理模块包括失效登记、拆检管理、修复装配、综合检索子模块等。所述故障登记子模块用于记录产品名称、图号、编号、故障类型、故障现象、服役工况等信息，为失效模式分析提供现场数据；所述故障查询子模块，用于检索产品故障数据；所述失效登记模块，用于调取所述故障登记子模块信息，并记录产品返厂状态，便于进行产品故障追溯；所述拆检管理子模块，用于记录产品拆解后相关零件的失效模式、评审意见，为失效模式分析提供零件失效数据；所述修复装配子模块用于记录零部件采用的修复方案、修复质量、装配质量，便于管控再制造质量；所述综合检索子模块，用于检索零件失效数据。

所述案例库管理模块用于失效模式积累，包含案例创建、案例检索、案例分析子模块等；所述案例创建子模块，用于抓取所述拆检管理模块信息以及人工输入再制造案例，实现线上与线下两种方式创建失效案例；所述案例检索子模块通过产品名称、故障类型、故障现象、失效零件等关键词进行组合检索或者输入任意关键字进行模糊查询；所述案例分析子模块，通过案例推理技术进行失效案例自相似性匹配，辅助对新出现的产品故障进行故障原因分析、修复方案制定等。

所述失效模式统计分析模块用于失效模式大数据分析，包括区域分析、时间分析、频度分析、耦合关系分析等子模块；所述区域分析子模块，采用数理统计的分析方法分析产品故障、零件失效分布的区域性；所述时间分析子模块，采用数理统计分析方法分析产品发生故障、零件发生失效的时间周期分布；所述频度分析子模块，采用数理统计和相关性分析方法，分析产品故障、零件失效发生的频次与占比；所述耦合关系分析子模块，采用数理统计、关联分析等方法，挖掘与分析故障发生的内因、外因、以及主要关系，为产品可靠性设计提供支撑。

所述基础数据管理模块用于建立规范的产品故障信息、失效信息等语言及关联关系，为工程机械失效模式采集、融合、积累与分析提供规范化、标准化语言，包括产品信息、失效模式信息等子模块。所述产品信息模块用于存储产品基础数据，包括产品名称、零件名称、图号型号等信息，便于搭建产品数据结构；所述失效模式信息子模块用于存储产品故障及零件失效模式，支撑通用失效模式信息模型。

所述系统管理模块用于进行角色分工管理、系统日志管理、数据维护管理等，包括角色分工管理、系统日志管理、数据维护管理等子模块。所述角色分工子模块用于进行系统功能权限分配及用户管理；所述系统日志管理模块用于记录与查询系统登陆信息、操作信息，便于系统安全管理；所述数据维护管理子模块用于系统数据备份、数据还原管理，方便用户对系统升级维护等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于数据融合的工程机械失效模式分析方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1，失效模式采集：对产品故障数据和零件失效数据进行采集；

步骤2，失效模式融合：将产品故障数据和零件失效数据按照“产品类别-故障产品-故障数据-失效零件-失效数据-解决方案”关系进行关联，并将新出现的组合关系存入失效模式库；

步骤3，失效模式积累：在融合的失效模式基础上，通过案例推理进行失效案例自相似性匹配，将相似度50%以下的案例自动存入案例库；

步骤4，失效模式分析：在融合的失效模式基础上采用数理统计、相关性和关联性分析方法，统计失效模式分布规律，分析失效原因。

2.根据权利要求1所述的基于数据融合的工程机械失效模式分析方法，其特征是：步骤1中，将工程机械产品反馈的故障数据输入智能移动终端实现产品故障数据的采集。

3.根据权利要求1或2所述的基于数据融合的工程机械失效模式分析方法，其特征是：采集的产品故障数据包括产品信息、服役信息、故障数据。

4.根据权利要求1所述的基于数据融合的工程机械失效模式分析系统及方法，其特征是：步骤1中，由服务器、终端电脑或智能移动终端对工程机械产品再制造过程数据进行管理，从中提取零件失效数据。

5.根据权利要求1或4所述的基于数据融合的工程机械失效模式分析方法，其特征是：采集的零件失效数据包括失效零件和失效模式。

6.根据权利要求1所述的基于数据融合的工程机械失效模式分析方法，其特征是：步骤4中，分析的内容包括失效的区域分析、时间分析、频度分析和耦合关系分析。

7.一种基于数据融合的工程机械失效模式分析系统，其特征是，包括产品故障数据管理模块、零件失效数据管理模块、案例库管理模块、失效模式统计分析模块、基础数据管理模块以及系统管理模块，并设计关键零部件通用失效模式信息模型；

所述产品故障数据管理模块、零件失效数据管理模块用于零部件失效数据及再制造数据管理，为所述案例库管理模块、失效模式统计分析模块提供数据支撑；

所述案例库管理模块用于失效模式积累；

所述失效模式统计分析模块用于失效模式大数据分析；

所述基础数据管理模块用于建立规范的产品故障信息、失效信息语言及关联关系；

所述系统管理模块用于进行角色分工管理、系统日志管理和数据维护管理；

所述关键零部件通用失效模式信息模型，从所述基础数据管理模块调产品、故障及失效相关数据，生成所述产品故障数据管理模块、零件失效数据管理模块中故障登记、失效登记、拆检管理和修复装配动态表单，实现工程机械失效模式分析系统的通用性。

8.根据权利要求7所述的基于数据融合的工程机械失效模式分析系统，其特征是：所述产品故障数据管理模块包括故障登记和故障查询子模块；

所述零件失效数据管理模块包括失效登记、拆检管理、修复装配和综合检索子模块。

9.根据权利要求7所述的基于数据融合的工程机械失效模式分析系统，其特征是：所述案例库管理模块包含案例创建、案例检索和案例分析子模块。

10.根据权利要求7所述的基于数据融合的工程机械失效模式分析系统，其特征是：所述失效模式统计分析模块包括区域分析、时间分析、频度分析和耦合关系分析子模块。