基于网络离散事件序列的数字制造网络故障诊断方法研究

制造网络是数字制造系统的重要组成部份，相当多的数字制造系统故障由网络故障引起。本项目重点研究数字制造网络的离散事件序列的获取、特征分析及建模，提出数字制造系统的网络故障诊断方法。通过研究常见制造系统机械、电磁及信息干扰源对制造网络的实时性能影响，提出基于单一网络离散事件序列的制造网络故障早期检测方法；通过对基于分散采集的多个离散事件序列的数据融合和特征分析的研究，提出制造网络故障（特别是复杂暂态连接性(intermittent connection)故障）的在线隔离及定位方法；通过研究基于分散采集的多个离散事件序列的制造系统在线自动建模方法；将网络故障事件与系统模型进行自动因果分析，探索基于网络观测的制造网络的自动故障根本原因分析方法。本项目研究成果将有望应用于数字网络制造系统及其制造过程的调控和维护，研究工作具有重要的学术价值和应用前景。

制造网络是数字制造系统的重要组成部份,相当多的数字制造系统故障由网络故障引起。本项目重点研究数字制造网络的离散事件序列的获取、特征分析及建模,提出数字制造系统的网络故障诊断方法。课题的主要研究内容和成果有：(1)创建了基于硬件在环的网络制造系统模拟平台。研制了研究网络故障所需的数据采集系统的软硬件系统，并通过实验研究分析了典型故障尤其是暂态连接故障导致的错误帧的随机分布特征。(2)研究了基于单一离散事件序列的制造网络故障特征提取方法及网络故障早期检测方法。提出了基于GZIP模型的网络错误帧随机模型及其参数估计方法。研究了网络故障在离散事件序列的变化模式特征，提出了网络故障早期监测报警阈值的自动设置算法。(3)研究了制造网络故障位于总线支线时的在线故障隔离及定位方法，提出了GZIP模型参数的置信区间估计算法，通过分析不同节点的离散事件序列的统计特征差别，建立了故障位于总线支线时的定位分析步骤。(4)研究了基于数据驱动的制造系统故障的根本原因分析的方法。提出了两步法分析网络系统故障根本原因分析的方法，通过建立融合多个离散事件数据的伪周期模型事件模型及贝叶斯网络，分析故障事件与系统事件的因果相关性，发现系统故障的根本原因。(5)扩展研究开发了具有仿真暂态连接故障功能的网络仿真系统，通过与实际系统运行数据的对比分析，验证了网络系统仿真软件的有效性。通过本项目科学问题的解决及研究目标的实现, 探索了数字制造系统网络故障的产生根源及其运行及分布规律,建立了基于离散事件序列的数字制造系统网络故障诊断方法，为推动该领域研究及其理论、方法及技术的进展，进一步提高数字制造系统的调试与维护水平，具有重要的学术价值和广阔的应用前景。本项目的主要成果有：共发表SCI检索的国际期刊论文4篇(含录用3篇)，EI检索的国际会议论文4篇，申请国内发明专利2两项；共培养硕士研究生5人，其中已毕业1人，另有两人将于本项目结题后2月内答辩。另还有1篇期刊论文正在大修后的第二轮审评中（投稿至IEEE-TIE，SCI刊源）。