專利名稱：在自動診斷系統(tǒng)中便說明原文自動與產(chǎn)生的推薦行動相關聯(lián)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及異常設備診斷中自動產(chǎn)生推薦行動的方法，具體說，就是一種使說明原文與專家系統(tǒng)規(guī)則庫中的規(guī)則或數(shù)據(jù)項相關聯(lián)，以便在判定有關規(guī)則的條件為真對，就自動輸出設備狀況和推薦行動的原文說明的方法。
已有許多熟知的自動診斷系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中的許多系統(tǒng)是利用專家系統(tǒng)規(guī)則庫通過接到設備上的檢測裝置來求得所需要的數(shù)據(jù)輸出。比如，1988年2月16日備的美國專利申請序號(W.E.53、899)就是一種排定工廠設備維修次序的自動系統(tǒng)。該自動系統(tǒng)完成設備(比如電廠的渦輪機，或核電廠的液體的化學性質)的診斷是通過確定出嚴重等級和可信賴系數(shù)以表明被診斷設備所處的現(xiàn)狀。該系統(tǒng)列出的診斷故障表中所列出的是故障的嚴重程度。該設備的操作員可利用該診斷故障表和嚴重程度及可信系數(shù)，從另一予定的表中手工選擇一種予定行動。接著執(zhí)行該預定動作來修正，或避免該故障造成更大危害。
但是，除了具有不希望有的對手工操作的依賴之外，該系統(tǒng)的另一缺點是推薦動作的次序直接相應于診斷的性質，即該診斷的故障對工廠運行的嚴重程度。它不可能有其它的推薦動作次序。並且，也不可能根據(jù)其它準則利用其它數(shù)據(jù)來選擇“最好的”動作。
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的，從一排好順序的表中自動選擇一推薦行動的方法。
本發(fā)明選擇性地提供(1)定義一種診斷與多個推薦行動之間的對應性，它是根據(jù)準則而不是根據(jù)該診斷的嚴重性和可信系數(shù)來區(qū)分;
(2)利用要求的現(xiàn)象和假定現(xiàn)象排好順序表從排好順序的表中挑選一些項目的方法;
(3)以下述方式使說明文字與專家系統(tǒng)的規(guī)則庫的數(shù)據(jù)項相關聯(lián)的方法這些說明原文可以獨立操作，或者與專家系統(tǒng)規(guī)則庫的數(shù)據(jù)項一起操作;
(4)使專家系統(tǒng)規(guī)則庫中的數(shù)據(jù)項與說明原文相關聯(lián)的方法，這些說明原文既可以做成為專家系統(tǒng)的一個新文件(以供以后使用)，也可以被專家系統(tǒng)做為得到的數(shù)據(jù)的說明性輸出。
上述目的可以通過新提供的根據(jù)設備的故障診斷自動確定推薦行動的方法來實現(xiàn)，該方法包括如下步驟產(chǎn)生診斷，該診斷根據(jù)設備現(xiàn)行狀況的第一組現(xiàn)象數(shù)據(jù)有一組相關的推薦行動，並根據(jù)設備狀況的第二組現(xiàn)象數(shù)據(jù)從這些推薦行動中挑選一個行動，該第二組現(xiàn)象數(shù)據(jù)與第一組不同，要求現(xiàn)象和假定現(xiàn)象都包含在其中。最好是預先確定好每一可能的診斷與至少包含一個動作的推薦行動組之間的對應關系。每一推薦行動組中的動作最好按執(zhí)行該行動時對設備的沖擊的嚴重程度排好次序，其次序由沖擊最小到?jīng)_擊最大。因此所用的選擇準則是把專家系統(tǒng)規(guī)則庫用于設備現(xiàn)狀數(shù)據(jù)所作的故障診斷產(chǎn)生的推薦行動組的所有行動中，挑選沖擊最小的作用。
通過下面結合附圖的說明和權利要求，就可以了解本發(fā)明的結構和工作的細節(jié)，就可以更加明瞭本發(fā)明的這些目的和其它目的及其優(yōu)點。附圖中相同的參照號表示相同的部分(件)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個推薦實施例的方法的流程圖;而圖2是說明規(guī)則庫中的規(guī)則與說明原文間相應關系的方框圖。
如上所述，某些用以診斷設備故障的專家系統(tǒng)要求手動干預來產(chǎn)生預定的行動。除了依賴于手工動作外，所產(chǎn)生的推薦行動是按故障的嚴重程度來分類的，而沒有考慮該推薦行動對設備的沖擊。此外，它們一般都沒有區(qū)分必須要知道已經(jīng)存在的狀況(要求現(xiàn)象)和可以假定存在的狀況(假定現(xiàn)象)。本發(fā)明用圖1所述的方法克服了這些缺點。
為了自動輸出推薦的行動，必須在幾處存貯這些可能被推薦的行動，並提供專家系統(tǒng)產(chǎn)生的每一診斷與至少包括一個行動的一推薦行動組間的對應關系。如圖1所示，每一推薦行動組中的動作預先按動作沖擊性增加的順序來貯存。確定沖擊嚴重性時要考慮的因素包括保持設備運轉時執(zhí)行該行動的難度，或者為執(zhí)行該行動而把設備關閉的時間長短。
在這些行動貯存好后，在14處，通過求出表征設備狀況的數(shù)據(jù)，用專家系統(tǒng)規(guī)則庫產(chǎn)生一次診斷。在傳統(tǒng)方法中，每一次診斷要求用數(shù)據(jù)來表示的設備狀況現(xiàn)象。同樣，在傳統(tǒng)方法中，對該數(shù)據(jù)的判斷包括產(chǎn)生一指示該診斷精確性的可信度的可信度系數(shù)。某些類型的診斷只能得出一種可能的執(zhí)行行動。在這種情況下，診斷與推薦行動具有一一對應的關系。當然，某些行動可以適合于一種以上的診斷，所以，提供一種行動對幾種診斷間的對應關系可以避免多次行動。
對于具有一個以上行動的這類診斷，就必須把表征設備所處的實際狀況的數(shù)據(jù)與相應的可能行動所對應的現(xiàn)象組進行比較。這種處理最好在16處以最不激烈的行動開始，並繼續(xù)下去，直到按以下述方法選擇到適當?shù)男袆訛橹?。若?8處所有行動都考慮過了而沒有一種被選中，最后方法就是在20處由人類專家來判斷。
根據(jù)所用的軟件(比如商業(yè)銷售的專家系統(tǒng)層、定做的專家系統(tǒng)或其它軟件)和設備類型或診斷系統(tǒng)的診斷范圍的不同，用這些現(xiàn)象組來判斷這些數(shù)據(jù)的方法可能不同。選擇實施例采用的專家系統(tǒng)是一診斷一設備項目的設備，但本發(fā)明也可用于其它范圍和采用其它軟件。
在選擇方法中所用的現(xiàn)象包括在22處確定可信度系數(shù)是否在相應行動限定的范圍，24處判定嚴重性是否也在預定的范圍內。此外，也可在26處存在與該診斷無關的其它現(xiàn)象或假定其存在。如果在28處判定與該假定的現(xiàn)象相抵觸，即使所有其它現(xiàn)象都存在，將對下一個行動30相對應的一組現(xiàn)象進行類似的試驗。如果22、24、26和28的所有試驗均滿足條件，就在32處輸出一推薦的行動。怎樣應用圖1所示的方法的一個例子將在下面討論。首先將介紹一種專家系統(tǒng)規(guī)則庫中的數(shù)據(jù)項與原文模塊(它可包含推薦行動)間對應關系的方法。
專家系統(tǒng)規(guī)則庫34一專包括許多規(guī)則、假設、變量等，它們統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)項(Schemata)，用以評價數(shù)據(jù)以確定診斷，或者從一組項目中辨認一種選擇。最終的假設稱作故障或處置方法。通常這種假設以某種方式用唯一的名稱或數(shù)字來標識。在圖2中，為簡單起見，這些假設用數(shù)字來標識，並重點描述兩個假設Hyp-15和Hyp-23。專家系統(tǒng)可以包括幾十個到幾百個假設，這取決于規(guī)則庫判斷范圍的復雜性。
按照本發(fā)明，原文文件40包括原文模塊，比如42，並且在規(guī)則庫34中的假設與該原文模塊間應建立對應關系。在推薦實施例中，這是在每一原文模塊中貯存一標題44來實現(xiàn)的，該標題可用以標識相關的假設。該標題44包括一標號，比如Hyp-23，它相應于規(guī)則庫34中相關假設的識別標記。
通過層次號，比如標題44A中的46A，本發(fā)明提供了附加的靈活性。這可以使附加的原文模塊，比如47-50與一個原文模塊42相關聯(lián)，42相應于規(guī)則庫34中的數(shù)據(jù)項(Hyp-15)之一，而不要求該原文模塊的每一個都定義對應關系。在該推薦實施例中，這是通過層次號46來實現(xiàn)的。比如，原文模塊47具有一層次號2，它比原文模塊42的層次號1的級別要低。因此，都具有表示較低級別的同一層次號的原文模塊47的原文模塊48-50都與原文模塊42相關聯(lián)。在原文模塊50之后的原文模塊52的標題44B具有層次號46B，級別為1，因此它表示與Hyp-15相關的原文模塊結束。原文模塊48和49具有層次號46C和46D，其值A將在下面說明，它可以是2或3。
如圖2所示，原文模塊的每一個都包含標題44、現(xiàn)象部分54和原文部分56。此外，所有原文模塊，諸如原文模塊42，有其最高層次等級具有一條件部分58。該條件部分包含的原文用以說明其相應的故障數(shù)據(jù)項的條件。換一種說法就是所有原文模塊可以是統(tǒng)一的，並且最高等級原文模塊的原文部分56可用以貯存條件原文?，F(xiàn)象部分54可在數(shù)據(jù)估價期間用以確定該原文部分56是否要顯示出來。該現(xiàn)象部分或者較高等級原文模塊的現(xiàn)象集54(比如原文模塊42)與較低等級的原文模塊(比如原文模塊49)組合在一起，以決定該較低等級的原文模塊49的原文部分56B是否應輸出。
例如，在多數(shù)情況下，與該最高等級原文模塊相關的現(xiàn)象等總是真條件。假定原文模塊42屬于這種情況，若在原文模塊47的現(xiàn)象部分54D中由“現(xiàn)象-15-1”所指示的現(xiàn)象集是“系統(tǒng)正在過熱狀態(tài)中運行”，並且原文模塊48和49中用A表示的層次等級是3，在由“現(xiàn)象-15-3”所表示的原文模塊49的現(xiàn)象部分54B中可能是“氣流太小”。在這種情況下，由原文模塊49的原文部分56B中所表示“原文-15-3”將被輸出，不是每當空氣氣流降低時，而是僅當氣流降低且系統(tǒng)處在過熱狀態(tài)下運行時才輸出。
現(xiàn)在給出一個如何確定輸出一推薦行動的具體例子，其原文文件40中貯存的現(xiàn)象集和說明原文如表Ⅰ所示。
表Ⅰ規(guī)則-15(故障)(標號)條件-15(過量空氣泄漏)現(xiàn)象-15(空格，即總是真條件)說明原文-15(空格)維護原則-15-1(標號)現(xiàn)象-15-10。3＜可信系數(shù)＜0.7且0.0＜嚴重性＜0.5且監(jiān)測器標度不改變說明原文-15-1精確檢查空氣消耗及冷凝氧指示維護原則-15-2(標號)
現(xiàn)象-15-20.5＜可信系數(shù)＜1.0且嚴重性＞0.25且PH＜9.2且(不是修正泵最大沖程或者不是最大泵沖程)說明原文-15-2增加聯(lián)氨的供給率維護原則-15-3(標號)現(xiàn)象-15-30.75＜可信系數(shù)＜1.0且嚴重性＞1.0且(不是修正的PH或PH＞9.2)說明原文-15-3在24小時內解決空氣泄漏，否則關機。
維護原則-15-4(標號)現(xiàn)象-15-4(空格，即總是真)說明原文-15-4請人類專家來維護。
在該第一個例子中，假定原文模塊48和49中的層次號是2，並因為可信系數(shù)是0.75，嚴重性是1.25，PH值是9.4而判定診斷的過量空氣泄漏是真。並且又假定沒有更新的數(shù)據(jù)表明泵是否在最大沖程。應用圖1所述的方法，第一行動是對“維護原則-15-1”估價，並在22處判定其可信度在范圍之外。因此對第二步“維護原則-15-2”進行考慮，並且22處的可信度和24處的嚴重程度都在范圍內，但在26處要求的現(xiàn)象PH＜9.2不存在。所以考慮第三步“維護原則-15-3”。如第二動作一樣，其可信度和嚴重性均在范圍內。此外，其假定現(xiàn)象PH＞9.2也不矛盾。所以就輸出說明原文-15-3，就象在沒有最新的PH數(shù)據(jù)時應做的那樣。
作為第二個例子，如果判定的嚴重程度較低，比如0.75，由于不同的冷凝氧量，在現(xiàn)象集15-1、15-2和15-3中任何一個的可信度和嚴重性都不在給定范圍內。所以就要輸出說明原文15-4，因為現(xiàn)象15-4總是真，就會叫人工維護專家來檢查。如圖1所示，20處就是要求人工專家來判斷，以作為不是所有現(xiàn)象的排列都包含在預定的現(xiàn)象集內時的最后解決辦法。
作為另一個例子，假定圖2中原文模塊48和49中用A表示的層次號是3。對該舉例，假定原文模塊42只包含標頭44C和一條件說明58，並假定原文模塊47只包含一個“現(xiàn)象-15-1”的標題，且原文-15-1是空格。假定原文模塊48和49的現(xiàn)象集54E和54B是互不相容的，所以20處由人工專家來判斷的最后手段就不必要了。這樣，當進行相應于故障Hyp-15的診斷時，就會輸出原文-15-2或原文-15-3。
在該實施例中，所有原文模塊的現(xiàn)象集都要進行評價。所以與故障Hyp-15相關的所有原文模塊的評價不會以輸出原文模塊48和49的原文部分56D和56B中的一個而結束。將假定原文模塊50的現(xiàn)象部分54A中“現(xiàn)象-15-4”的現(xiàn)象集總是空格，所以原文部分56A總要輸出。在該實施例中，與一假設相關的最后文字模塊具有的層次等級是2，其文字部分(這里是文字-15-4)包含的說明是無行動。該文字-15-4的內容實質上是由相關故障假設的診斷條件所予知的。因此，不管選擇了相應診斷假設(Hyp-15)推薦行動集內的哪一個行動(48或49)無行動推論的說明都要輸出。若該假設具有幾個可能的嚴重等級，可以有不止一個文字模塊包含無動作的結論，它們處于不同的現(xiàn)象集，每一個要求不同的嚴重等級，且每一個都有一不同的無行動結論。
可以對本發(fā)明的實施方案作許多修正而不背離本發(fā)明。比如，曾假定診斷是對設備的一部分用專家系統(tǒng)規(guī)則庫來評估而進行的。但根據(jù)本發(fā)明，也可以利用對一具體情況的推薦行動表(它已按對發(fā)生該情況的區(qū)域或環(huán)境的沖擊增大的原則排好次序)中挑選沖擊最不嚴重的行動的方式來進行。同樣，當對規(guī)則庫34用一單獨文件40更有利時，可以用市售專家系統(tǒng)軟件來求出規(guī)則的值，最后打印推薦行動的原文。在一次診斷有許多可能的推薦行動的場合，這種方法相當麻煩。
而且，原文文件40可用幾種不同的方法來管理。比如，該原文文件最好能在對規(guī)則庫34的數(shù)據(jù)項編輯的同時進行存取編輯。另一種方法，或除上述方法外，該原文文件40也可在規(guī)則庫34的數(shù)據(jù)項之外獨立地進行編輯存取。這種存取應包括這樣一種能力，即當數(shù)據(jù)不作評估時可以把該原文模塊的全部或任一部分輸出。
上述對原文文件40的兩種存取方式可以實現(xiàn)。最好是一旦被編輯的數(shù)據(jù)項之一沒有相應的原文模塊存在時，就能自動生成一個新的原文模塊，包括其標題。這提供了對規(guī)則庫修改的編篡能力。也可以為沒有被判斷的數(shù)據(jù)項和假設提供這種編篡能力，若必要防止這些數(shù)據(jù)項被輸出，可以利用相應原文模塊的文字部分56，以及比如把現(xiàn)象部分54置成總是假。一相似的原文模塊可以包含在相應數(shù)據(jù)項的推薦行動集內，比如說明因為編篡該數(shù)據(jù)項或該推薦行動發(fā)生了變化，而不是作為一個真正的推薦行動而輸出的。
從這些詳細說明中可明了本發(fā)明的許多特點和優(yōu)點，因此，后面的權利要求將包括所有這類特點和長處以及都屬于本發(fā)明的精神和范圍的變形。而且，由于熟悉這方面的人可以很容易地進行許多修改和變化，不希望把本發(fā)明嚴格地限制在已說明並敘述的結構和操作內，因此，所有相當?shù)淖冃魏偷刃Ц倪M都將屬于附屬權利要求的范圍和精神以內。
權利要求
1.在診斷工廠操作的故障並提出校正行動建議的自動診斷系統(tǒng)中，一種改進的根據(jù)設備故障的診斷自動確定推薦行動的方法，其特征為包括如下步驟(a)根據(jù)設備現(xiàn)行狀況的第一組現(xiàn)象進行診斷，並有與之相應的建議行動；以及(b)通過計算機處理，根據(jù)設備狀況的第二組現(xiàn)象從第(a)步診斷的相應的建議行動中挑選出一個行動，該第二組現(xiàn)象與第一組現(xiàn)象不同之處是它既包含要求現(xiàn)象又包含假定現(xiàn)象。
2.權利要求1所述的方法，其步驟(a)中診斷的啟動是通過對專家系統(tǒng)規(guī)則庫內的規(guī)則的求值來實現(xiàn)的。
3.權利要求1所述的方法，其特征為還包含步驟(c)，在完成步驟(a)和(b)之前，它就確定了每一可能的診斷結果與至少包含一個行動的建議行動組之間的對應關系，並且其步驟(b)包含從步驟(a)的診斷所產(chǎn)生的建議的行動組內，按下述方法挑選一個建議行動(b1)把表征被診斷設備實際現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)與第二組現(xiàn)象相比較;(b2)當數(shù)據(jù)顯示任一要求現(xiàn)象的條件存在且該數(shù)據(jù)與任何假定現(xiàn)象不矛盾時，就確定一適當?shù)男袆印?br> 4.權利要求3所列的方法，其特征為還包含一步驟(d)，當至少包含一個行動的建議行動組內包含多個行動時，這些行動的次序是按該行動對該設備的沖擊大小來排定的，並且步驟(b1)的比較是以步驟(d)指定的次序，在建議行動組內的行動來進行的，所以，步驟(b2)所確定的適當行動是步驟(b2)所可能選擇的建議行動組內的行動中對設備的沖擊最不嚴重的行動。
5.權利要求3所列的方法，其特征為還包含一步驟(d)把步驟(b)所選擇的建議行動之一輸出並且輸出一無動作。
6.權利要求5所列的方法，其特征為每一可能的診斷所對應的建議行動組中包含無動作的說明，以及不管步驟(b)所選擇的建議行動集中的行動是什么，其在步驟(d)都輸出一個動作說明。
全文摘要
在確定工廠運行中的故障并推薦校正行動的診斷系統(tǒng)中，利用按行動沖擊大小排序的表，可以改善每次診斷所自動生成的推薦行動。該表用要求現(xiàn)象(它必須與數(shù)據(jù)相符)和假定現(xiàn)象(數(shù)據(jù)應與它不矛盾)來評判。專家系統(tǒng)規(guī)則庫可使用這種方法來診斷設備故障。定義了原文模塊與規(guī)則庫中每一數(shù)據(jù)項間的對應關系。在判定診斷結果為真時，相關的原文模塊就被判斷以產(chǎn)生一建議的行動。原文模塊也可被用于規(guī)則庫的編篡和修改。
文檔編號G06N5/04GK1046619SQ90100849
公開日1990年10月31日 申請日期1990年2月21日 優(yōu)先權日1989年2月21日
發(fā)明者吉米·C·鮑洛斯, 卡爾·E·哈皮爾 申請人:西屋電氣公司