Wissensbasiertes Selbstheilungs- Und Diagnosesystem Für Cnc-Koordinatenmeßgeräte

ISBN-13: 9783540578291 / Niemiecki / Miękka / 1994 / 160 str.

Wilhelm Steger

Opis

Die vorliegende Arbeit entstand wiihrend meiner Tiitigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter arn Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA). Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. Dr.-Ing.E.h. H.-I. Warnecke danke ich fUr die groBziige Unterstiit zung und Forderung, welche die DurchfUhrung dieser Arbeit ermoglichte. Dem Mitberichter, Herrn Prof. Dr.-Ing. G. Lechner, danke ich fiir seine eingehende Durch sicht und die Kommentare, die sich daraus ergaben. Dariiberhinaus danke ich allen Mitarbeitern des Instituts, die mich mit anregender Kritik und Hilfsbereitschaft unterstiitzt haben. Das gilt insbesondere fUr Herrn Dr. K.W. Melchior, Herrn Dr. M. Schmutz und Frau Dipl.-Math. B. Grau, ebenso aber auch fUr die Herren Dipl.-Ing. E. Englert, Dipl.-Inf. V. Giinther, Dipl.-Ing. H. Holeczek, Dipl.-Inf. A. Spiegel, Dipl.-Inf. M. Diener, Dipl.-Ing. W.-H. Lee, Dipl.-Ing. B. Kuchar, Dipl.-Ing. A. Filipovic, Dipl.-Ing. M. Kiihnel, Dipl.-Ing. I. Bursch und Dipl.-Inf. N. Waldenmaier. AbschlieBend mochte ich meinen besonderen Dank an Prof. Dr. Thomas Garbrecht und meine Familie und Freunde fiir deren moralische Unterstiitzung richten. Stuttgart, im Dezember 1993 Wilhelm Steger Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Abkiirzungen ............................................. . o 13 Einleitung......................................................................................... 15 Problemstellung und Zielsetzung ............................................. ..

Spis treści

1 Einleitung.- 2 Problemstellung und Zielsetzung.- 2.1 Einführung in die Koordinatenmeßtechnik.- 2.1.1 Grundprinzip der 3D-Meßtechnik.- 2.1.2 Arbeitsweise und Aufbau von Koordinatenmeßgeräten.- 2.2 Integration von Koordinatenmeßgeräten in flexible Fertigungssysteme.- 2.3 Zuverlässigkeit integrierter Fertigungssysteme und Situation der Koordinatenmeßgeräte.- 2.4 Konzept für einen störungsarmen Betrieb von CNC-Koordinatenmeßgeräten.- 2.5 Ziele der Arbeit.- 3 Stand der Forschung und Technik.- 3.1 Selbstheilungsmechanismen bei automatischen Meßabläufen.- 3.1.1 Möglichkeiten und Grenzen der Selbstheilung.- 3.1.2 Ansätze für Selbstheilungsmechanismen.- 3.2 Wissensbasierte Diagnosesysteme.- 3.2.1 Zum Begriff der Diagnose.- 3.2.2 Historische Entwicklung der Diagnoseverfahren.- 3.2.3 Modelle zur Repräsentation von Wissen über technische Systeme.- 3.2.4 Klassifikation und Bewertung möglicher Diagnoseverfahren für CNC-Koordinatenmeßgeräte.- 3.2.5 Quantitative und qualitative Verfahren zur Modellierung technischer Systeme.- 3.3 Methoden der qualitativen Modellierung.- 3.3.1 Qualitative Beschreibung statischer und dynamischer Systemeigenschaften.- 3.3.2 Grundsätzliche Möglichkeiten zur Auswahl der Systemkonstituenten.- 3.3.2.1 Der komponentenorientierte Ansatz (ENVISION).- 3.3.2.2 Der prozeßorientierte Ansatz (QPT).- 3.3.2.3 Der constraintorientierte Ansatz (QSIM).- 3.3.3 Weitere Ansätze.- 3.4 Diagnose mit QR-Methoden am Beispiel HELIX.- 3.5 Weitere Arbeiten über modellgestützte Diagnosesysteme.- 3.6 Offene Problempunkte.- 4 Anforderungen an ein Selbstheilungs-und Diagnose-system.- 4.1 Forderungen an das Gesamtkonzept.- 4.2 Forderungen an die Selbstheilung von Ablaufstörungen.- 4.3 Forderungen an das Diagnosesystem für schwerwiegende Störungen des Koordinatenmeßgerätes.- 5 Ein Modell zur Selbstheilung und Diagnose fertigungs-integrierter Koordinatenmeßgeräte.- 5.1 Überblick.- 5.2 Konzept der Selbstheilung.- 5.2.1 Elemente der Selbstheilung.- 5.2.1.1 Freifahren der Tasterkonfiguration.- 5.2.1.2 Überprüfen der Tasterkonfiguration.- 5.2.1.3 Wiederholen von Aktionen.- 5.2.1.4 Wechsel der Tasterkonfiguration.- 5.2.1.5 Wechsel des Werkstücks.- 5.2.1.6 Fortsetzung der unterbrochenen Messung eines Werkstücks.- 5.2.2 Die Aktionsplanung.- 5.2.2.1 Mögliche Zustände und Zustandsübergänge des Koordinaten-meßgerätes während eines Meßlaufs.- 5.2.2.2 Ableitung der Zustandsbeschreibung aus der Störfallmeldung.- 5.2.2.3 Wege durch den Zustandsraum.- 5.3 Das hybride Diagnosesystem.- 5.3.1 Überblick über die Architektur des Expertensystems.- 5.3.2 Modellbildung und modellgestützte Diagnose.- 5.3.2.1 Repräsentation der Struktur.- 5.3.2.2 Repräsentation des inneren Verhaltens von Komponenten.- 5.3.2.3 Repräsentation der Wechselwirkung zwischen den Komponenten.- 5.2.3.4 Eigenschaften des gewählten Modellierungsansatzes.- 5.2.3.5 Der modellgestützte Diagnosealgorithmus.- 5.3.2.6 Der Diagnosefortschritt und seine Bewertung.- 5.3.2.7 Bearbeitungsstatus und Testauswahl.- 5.3.3 Modellbildung und empirisch-assoziative Diagnose.- 5.3.3.1 Prinzipielle Vorgehensweise.- 5.3.3.2 Der empiriegestütze Diagnosealgorithmus.- 5.3.3.3 Der Diagnosefortschritt und seine Bewertung.- 5.3.3.4 Bearbeitungsstatus und Testauswahl.- 5.3.4 Wechsel zwischen empirisch-assoziativer und modellgestützter Diagnose.- 5.3.5 Die statische Wissensbasis.- 5.3.5.1 Übersicht über das zu verwaltende Wissen.- 5.3.5.2 Die Objektklassen.- 5.3.6 Die dynamische Wissensbasis.- 5.3.6.1 Möglichkeiten zur systeminternen Kommunikation.- 5.3.6.2 Der Aufbau der dynamischen Wissensbasis.- 5.3.7 Gültigkeit der Zustandsgrößen.- 5.3.7.1 Möglichkeiten und Grenzen von Temporal Reasoning.- 5.3.7.2 Nonmonotonic Reasoning -Notwendigkeit und Umsetzung.- 5.3.8 Der Diagnoseablauf im hybriden System.- 5.3.8.1 Zentrale Koordination versus Individualität.- 5.3.8.2 Vergabe des Hypothesenstatus.- 5.3.8.3 Auswahl der aktuellen Arbeitshypothese.- 5.3.8.4 Kriterien zur Testauswahl.- 5.4 Integration von Selbstheilung und Diagnose.- 6 Realisierung des wissensbasierten Systems und Einbindung in die Fertigungsumgebung.- 6.1 Funktionsstruktur des integrierten Selbstheilungs-und Diagnosesystems.- 6.2 Ablaufbezogene Funktionalität des Expertensystems.- 6.2.1 Informationsverhalten bei Selbstheilung.- 6.2.2 Informationsverhalten bei Diagnose.- 6.3 Mechanismen der Wissensakquisition.- 6.3.1 Der Objekteditor.- 6.3.2 Empirie aus Fallbeispielen.- 6.4 Einbindung des Selbstheilungs-und Diagnosesystems in die Informationsstruktur eines flexiblen Fertigungssystems.- 6.4.1 Funktionale Einbindung.- 6.4.2 Kommunikative Einbindung und Implementierung.- 7 Piloteinsatz und Bewertung.- 7.1 Die Selbstheilung.- 7.1.1 Durchführung der Versuche zur Selbstheilung unterbrochener Meßläufe.- 7.1.2 Bewertung der Ergebnisse.- 7.2 Die Diagnose.- 7.2.1 Ausgangssituation für die Wissensakquisition über das Koordinatenmeßgerät.- 7.2.2 Beispielhaftes Vorgehen bei der Modellierung.- 7.2.3 Durchführung von Diagnosesitzungen.- 7.2.4 Bewertung der Ergebnisse.- 7.3 Integration von Selbstheilung und Diagnose.- 7.4 Bewertung für weitere Entwicklungen.- 8 Zusammenfassung.- 9 Literatur.- 10 Anhang.- 10.1 Begriffe aus der Theorie technischer Systeme und ihre Relation zur Diagnose A-1.- 10.2 Beispiel aus der statischen Wissensbasis A-6.- 10.3 Beispiel aus der dynamischen Wissensbasis A-9.