CN1046619A

CN1046619A - 在自动诊断系统中便说明原文自动与产生的推荐行动相关联的方法

Info

Publication number: CN1046619A
Application number: CN90100849A
Authority: CN
Inventors: 吉米·C·鲍洛斯; 卡尔·E·哈皮尔
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1990-02-21
Publication date: 1990-10-31
Also published as: ES2021194A6; KR900013411A; US5081598A; IT9019264A0; IT9019264A1

Abstract

在确定工厂运行中的故障并推荐校正行动的诊断系统中，利用按行动冲击大小排序的表，可以改善每次诊断所自动生成的推荐行动。该表用要求现象(它必须与数据相符)和假定现象(数据应与它不矛盾)来评判。专家系统规则库可使用这种方法来诊断设备故障。定义了原文模块与规则库中每一数据项间的对应关系。在判定诊断结果为真时，相关的原文模块就被判断以产生一建议的行动。原文模块也可被用于规则库的编篡和修改。

Description

本发明涉及异常设备诊断中自动产生推荐行动的方法，具体说，就是一种使说明原文与专家系统规则库中的规则或数据项相关联，以便在判定有关规则的条件为真对，就自动输出设备状况和推荐行动的原文说明的方法。

已有许多熟知的自动诊断系统。这些系统中的许多系统是利用专家系统规则库通过接到设备上的检测装置来求得所需要的数据输出。比如，1988年2月16日备的美国专利申请序号（W.E.53、899）就是一种排定工厂设备维修次序的自动系统。该自动系统完成设备（比如电厂的涡轮机，或核电厂的液体的化学性质）的诊断是通过确定出严重等级和可信赖系数以表明被诊断设备所处的现状。该系统列出的诊断故障表中所列出的是故障的严重程度。该设备的操作员可利用该诊断故障表和严重程度及可信系数，从另一予定的表中手工选择一种予定行动。接着执行该预定动作来修正，或避免该故障造成更大危害。

但是，除了具有不希望有的对手工操作的依赖之外，该系统的另一缺点是推荐动作的次序直接相应于诊断的性质，即该诊断的故障对工厂运行的严重程度。它不可能有其它的推荐动作次序。並且，也不可能根据其它准则利用其它数据来选择“最好的”动作。

本发明的一个目的是提供一种改进的，从一排好顺序的表中自动选择一推荐行动的方法。

本发明选择性地提供：

（1）定义一种诊断与多个推荐行动之间的对应性，它是根据准则而不是根据该诊断的严重性和可信系数来区分;

（2）利用要求的现象和假定现象排好顺序表从排好顺序的表中挑选一些项目的方法;

（3）以下述方式使说明文字与专家系统的规则库的数据项相关联的方法：这些说明原文可以独立操作，或者与专家系统规则库的数据项一起操作;

（4）使专家系统规则库中的数据项与说明原文相关联的方法，这些说明原文既可以做成为专家系统的一个新文件（以供以后使用），也可以被专家系统做为得到的数据的说明性输出。

上述目的可以通过新提供的根据设备的故障诊断自动确定推荐行动的方法来实现，该方法包括如下步骤：产生诊断，该诊断根据设备现行状况的第一组现象数据有一组相关的推荐行动，並根据设备状况的第二组现象数据从这些推荐行动中挑选一个行动，该第二组现象数据与第一组不同，要求现象和假定现象都包含在其中。最好是预先确定好每一可能的诊断与至少包含一个动作的推荐行动组之间的对应关系。每一推荐行动组中的动作最好按执行该行动时对设备的冲击的严重程度排好次序，其次序由冲击最小到冲击最大。因此所用的选择准则是：把专家系统规则库用于设备现状数据所作的故障诊断产生的推荐行动组的所有行动中，挑选冲击最小的作用。

通过下面结合附图的说明和权利要求，就可以了解本发明的结构和工作的细节，就可以更加明瞭本发明的这些目的和其它目的及其优点。附图中相同的参照号表示相同的部分（件）。

图1是根据本发明的一个推荐实施例的方法的流程图;而

图2是说明规则库中的规则与说明原文间相应关系的方框图。

如上所述，某些用以诊断设备故障的专家系统要求手动干预来产生预定的行动。除了依赖于手工动作外，所产生的推荐行动是按故障的严重程度来分类的，而没有考虑该推荐行动对设备的冲击。此外，它们一般都没有区分必须要知道已经存在的状况（要求现象）和可以假定存在的状况（假定现象）。本发明用图1所述的方法克服了这些缺点。

为了自动输出推荐的行动，必须在几处存贮这些可能被推荐的行动，並提供专家系统产生的每一诊断与至少包括一个行动的一推荐行动组间的对应关系。如图1所示，每一推荐行动组中的动作预先按动作冲击性增加的顺序来贮存。确定冲击严重性时要考虑的因素包括：保持设备运转时执行该行动的难度，或者为执行该行动而把设备关闭的时间长短。

在这些行动贮存好后，在14处，通过求出表征设备状况的数据，用专家系统规则库产生一次诊断。在传统方法中，每一次诊断要求用数据来表示的设备状况现象。同样，在传统方法中，对该数据的判断包括产生一指示该诊断精确性的可信度的可信度系数。某些类型的诊断只能得出一种可能的执行行动。在这种情况下，诊断与推荐行动具有一一对应的关系。当然，某些行动可以适合于一种以上的诊断，所以，提供一种行动对几种诊断间的对应关系可以避免多次行动。

对于具有一个以上行动的这类诊断，就必须把表征设备所处的实际状况的数据与相应的可能行动所对应的现象组进行比较。这种处理最好在16处以最不激烈的行动开始，並继续下去，直到按以下述方法选择到适当的行动为止。若在18处所有行动都考虑过了而没有一种被选中，最后方法就是在20处由人类专家来判断。

根据所用的软件（比如商业销售的专家系统层、定做的专家系统或其它软件）和设备类型或诊断系统的诊断范围的不同，用这些现象组来判断这些数据的方法可能不同。选择实施例采用的专家系统是一诊断一设备项目的设备，但本发明也可用于其它范围和采用其它软件。

在选择方法中所用的现象包括在22处确定可信度系数是否在相应行动限定的范围，24处判定严重性是否也在预定的范围内。此外，也可在26处存在与该诊断无关的其它现象或假定其存在。如果在28处判定与该假定的现象相抵触，即使所有其它现象都存在，将对下一个行动30相对应的一组现象进行类似的试验。如果22、24、26和28的所有试验均满足条件，就在32处输出一推荐的行动。怎样应用图1所示的方法的一个例子将在下面讨论。首先将介绍一种专家系统规则库中的数据项与原文模块（它可包含推荐行动）间对应关系的方法。

专家系统规则库34一专包括许多规则、假设、变量等，它们统称为数据项（Schemata），用以评价数据以确定诊断，或者从一组项目中辨认一种选择。最终的假设称作故障或处置方法。通常这种假设以某种方式用唯一的名称或数字来标识。在图2中，为简单起见，这些假设用数字来标识，並重点描述两个假设Hyp-15和Hyp-23。专家系统可以包括几十个到几百个假设，这取决于规则库判断范围的复杂性。

按照本发明，原文文件40包括原文模块，比如42，並且在规则库34中的假设与该原文模块间应建立对应关系。在推荐实施例中，这是在每一原文模块中贮存一标题44来实现的，该标题可用以标识相关的假设。该标题44包括一标号，比如Hyp-23，它相应于规则库34中相关假设的识别标记。

通过层次号，比如标题44A中的46A，本发明提供了附加的灵活性。这可以使附加的原文模块，比如47-50与一个原文模块42相关联，42相应于规则库34中的数据项（Hyp-15）之一，而不要求该原文模块的每一个都定义对应关系。在该推荐实施例中，这是通过层次号46来实现的。比如，原文模块47具有一层次号2，它比原文模块42的层次号1的级别要低。因此，都具有表示较低级别的同一层次号的原文模块47的原文模块48-50都与原文模块42相关联。在原文模块50之后的原文模块52的标题44B具有层次号46B，级别为1，因此它表示与Hyp-15相关的原文模块结束。原文模块48和49具有层次号46C和46D，其值A将在下面说明，它可以是2或3。

如图2所示，原文模块的每一个都包含标题44、现象部分54和原文部分56。此外，所有原文模块，诸如原文模块42，有其最高层次等级具有一条件部分58。该条件部分包含的原文用以说明其相应的故障数据项的条件。换一种说法就是所有原文模块可以是统一的，並且最高等级原文模块的原文部分56可用以贮存条件原文。现象部分54可在数据估价期间用以确定该原文部分56是否要显示出来。该现象部分或者较高等级原文模块的现象集54（比如原文模块42）与较低等级的原文模块（比如原文模块49）组合在一起，以决定该较低等级的原文模块49的原文部分56B是否应输出。

例如，在多数情况下，与该最高等级原文模块相关的现象等总是真条件。假定原文模块42属于这种情况，若在原文模块47的现象部分54D中由“现象-15-1”所指示的现象集是“系统正在过热状态中运行”，並且原文模块48和49中用A表示的层次等级是3，在由“现象-15-3”所表示的原文模块49的现象部分54B中可能是“气流太小”。在这种情况下，由原文模块49的原文部分56B中所表示“原文-15-3”将被输出，不是每当空气气流降低时，而是仅当气流降低且系统处在过热状态下运行时才输出。

现在给出一个如何确定输出一推荐行动的具体例子，其原文文件40中贮存的现象集和说明原文如表Ⅰ所示。

表Ⅰ

规则-15（故障）（标号）

条件-15 （过量空气泄漏）

现象-15 （空格，即总是真条件）

说明原文-15 （空格）

维护原则-15-1 （标号）

现象-15-1 0。3＜可信系数＜0.7且

0.0＜严重性＜0.5 且

监测器标度不改变

说明原文-15-1 精确检查空气消耗及冷凝氧指示

维护原则-15-2 （标号）

现象-15-2 0.5＜可信系数＜1.0且

严重性＞0.25且PH＜9.2且

（不是修正泵最大冲程或者不是最大泵

冲程）

说明原文-15-2 增加联氨的供给率

维护原则-15-3 （标号）

现象-15-3 0.75＜可信系数＜1.0 且

严重性＞1.0且（不是修正的PH或

PH＞9.2）

说明原文-15-3 在24小时内解决空气泄漏，否则关机。

维护原则-15-4 （标号）

现象-15-4 （空格，即总是真）

说明原文-15-4 请人类专家来维护。

在该第一个例子中，假定原文模块48和49中的层次号是2，並因为可信系数是0.75，严重性是1.25，PH值是9.4而判定诊断的过量空气泄漏是真。並且又假定没有更新的数据表明泵是否在最大冲程。应用图1所述的方法，第一行动是对“维护原则-15-1”估价，並在22处判定其可信度在范围之外。因此对第二步“维护原则-15-2”进行考虑，並且22处的可信度和24处的严重程度都在范围内，但在26处要求的现象PH＜9.2不存在。所以考虑第三步“维护原则-15-3”。如第二动作一样，其可信度和严重性均在范围内。此外，其假定现象PH＞9.2也不矛盾。所以就输出说明原文-15-3，就象在没有最新的PH数据时应做的那样。

作为第二个例子，如果判定的严重程度较低，比如0.75，由于不同的冷凝氧量，在现象集15-1、15-2和15-3中任何一个的可信度和严重性都不在给定范围内。所以就要输出说明原文15-4，因为现象15-4总是真，就会叫人工维护专家来检查。如图1所示，20处就是要求人工专家来判断，以作为不是所有现象的排列都包含在预定的现象集内时的最后解决办法。

作为另一个例子，假定图2中原文模块48和49中用A表示的层次号是3。对该举例，假定原文模块42只包含标头44C和一条件说明58，並假定原文模块47只包含一个“现象-15-1”的标题，且原文-15-1是空格。假定原文模块48和49的现象集54E和54B是互不相容的，所以20处由人工专家来判断的最后手段就不必要了。这样，当进行相应于故障Hyp-15的诊断时，就会输出原文-15-2或原文-15-3。

在该实施例中，所有原文模块的现象集都要进行评价。所以与故障Hyp-15相关的所有原文模块的评价不会以输出原文模块48和49的原文部分56D和56B中的一个而结束。将假定原文模块50的现象部分54A中“现象-15-4”的现象集总是空格，所以原文部分56A总要输出。在该实施例中，与一假设相关的最后文字模块具有的层次等级是2，其文字部分（这里是文字-15-4）包含的说明是无行动。该文字-15-4的内容实质上是由相关故障假设的诊断条件所予知的。因此，不管选择了相应诊断假设（Hyp-15）推荐行动集内的哪一个行动（48或49）无行动推论的说明都要输出。若该假设具有几个可能的严重等级，可以有不止一个文字模块包含无动作的结论，它们处于不同的现象集，每一个要求不同的严重等级，且每一个都有一不同的无行动结论。

可以对本发明的实施方案作许多修正而不背离本发明。比如，曾假定诊断是对设备的一部分用专家系统规则库来评估而进行的。但根据本发明，也可以利用对一具体情况的推荐行动表（它已按对发生该情况的区域或环境的冲击增大的原则排好次序）中挑选冲击最不严重的行动的方式来进行。同样，当对规则库34用一单独文件40更有利时，可以用市售专家系统软件来求出规则的值，最后打印推荐行动的原文。在一次诊断有许多可能的推荐行动的场合，这种方法相当麻烦。

而且，原文文件40可用几种不同的方法来管理。比如，该原文文件最好能在对规则库34的数据项编辑的同时进行存取编辑。另一种方法，或除上述方法外，该原文文件40也可在规则库34的数据项之外独立地进行编辑存取。这种存取应包括这样一种能力，即当数据不作评估时可以把该原文模块的全部或任一部分输出。

上述对原文文件40的两种存取方式可以实现。最好是一旦被编辑的数据项之一没有相应的原文模块存在时，就能自动生成一个新的原文模块，包括其标题。这提供了对规则库修改的编篡能力。也可以为没有被判断的数据项和假设提供这种编篡能力，若必要防止这些数据项被输出，可以利用相应原文模块的文字部分56，以及比如把现象部分54置成总是假。一相似的原文模块可以包含在相应数据项的推荐行动集内，比如说明因为编篡该数据项或该推荐行动发生了变化，而不是作为一个真正的推荐行动而输出的。

从这些详细说明中可明了本发明的许多特点和优点，因此，后面的权利要求将包括所有这类特点和长处以及都属于本发明的精神和范围的变形。而且，由于熟悉这方面的人可以很容易地进行许多修改和变化，不希望把本发明严格地限制在已说明並叙述的结构和操作内，因此，所有相当的变形和等效改进都将属于附属权利要求的范围和精神以内。

Claims

1、在诊断工厂操作的故障並提出校正行动建议的自动诊断系统中，一种改进的根据设备故障的诊断自动确定推荐行动的方法，其特征为包括如下步骤：

(a)根据设备现行状况的第一组现象进行诊断，並有与之相应的建议行动；以及

(b)通过计算机处理，根据设备状况的第二组现象从第(a)步诊断的相应的建议行动中挑选出一个行动，该第二组现象与第一组现象不同之处是它既包含要求现象又包含假定现象。

2、权利要求1所述的方法，其步骤（a）中诊断的启动是通过对专家系统规则库内的规则的求值来实现的。

3、权利要求1所述的方法，其特征为还包含步骤（c），在完成步骤（a）和（b）之前，它就确定了每一可能的诊断结果与至少包含一个行动的建议行动组之间的对应关系，並且

其步骤（b）包含从步骤（a）的诊断所产生的建议的行动组内，按下述方法挑选一个建议行动：

（b₁）把表征被诊断设备实际现状的数据与第二组现象相比较;

（b₂）当数据显示：任一要求现象的条件存在且该数据与任何假定现象不矛盾时，就确定一适当的行动。

4、权利要求3所列的方法，其特征为还包含一步骤（d），当至少包含一个行动的建议行动组内包含多个行动时，这些行动的次序是按该行动对该设备的冲击大小来排定的，並且

步骤（b₁）的比较是以步骤（d）指定的次序，在建议行动组内的行动来进行的，所以，步骤（b₂）所确定的适当行动是步骤（b₂）所可能选择的建议行动组内的行动中对设备的冲击最不严重的行动。

5、权利要求3所列的方法，其特征为还包含一步骤（d）把步骤（b）所选择的建议行动之一输出並且输出一无动作。

6、权利要求5所列的方法，其特征为

每一可能的诊断所对应的建议行动组中包含无动作的说明，以及

不管步骤（b）所选择的建议行动集中的行动是什么，其在步骤（d）都输出一个动作说明。