(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210833119.1 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 广东工业大 学 地址 510062 广东省广州市越秀区东 风东 路729号 (72)发明人 张定　裴瑜　刘强　李杰　罗毅　 (74)专利代理 机构 佛山市禾才知识产权代理有 限公司 4 4379 专利代理师 刘羽波　陈嘉琦 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 基于半张量积的多态制造系统故障网络建 模方法及系统 (57)摘要 基于半张量积的多态制造系统故障网络建 模方法及系统， 其中方法包括以下步骤： 步骤S1： 根据故障网络分析出子节点下父节点的逻辑关 系， 确定相应节点的条件概率分布及结构矩阵； 步骤S2： 根据结构矩阵， 建立每一部分的父节点 与子节点的数学表达式； 步骤S3： 综合故障网络 中各个节 点的数学表达式， 得到整个故障网络系 统的数学表达式。 本发明从节点的逻辑关系出 发， 基于新的数学方法—半张量积， 该方法利用 概率理论解决不确定问题， 矩阵表 示系统部件间 的逻辑关系， 该方法不仅具有强大的建模能力， 可以有效地处理一般组件的故障分布， 解决组件 之间的复杂依赖关系； 并且矩阵易于使用和编程 实现， 为系统诊断等更高级和有用的分析提供了 基础。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115098984 A 2022.09.23 CN 115098984 A 1.基于半张量积的多态制造系统故障网络建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1： 根据故障网络分析出子节点下父节点的逻辑关系， 确定相应节点的条件概率 分布及结构矩阵； 步骤S2： 根据所述结构矩阵， 建立每一部分的父节点与子节点的数 学表达式； 步骤S3： 综合故障网络中各个节点的数学表达式， 得到整个故障网络系统的数学表达 式。 2.根据权利要求1使所述的基于半张量积 的多态制造系统故障网络建模方法， 其特征 在于， 所述 步骤S1中包括如下步骤： 获取子节点内各个父节点的逻辑关系以及对于子节点存在影响的工作状态， 并通过所 述逻辑关系以及工作状态构建出子节点的结构矩阵。 3.根据权利要求2所述的基于半张量积 的多态制造系统故障网络建模方法， 其特征在 于， 若故障网络系统为多态制 造系统， 则步骤S1中通过父节点的概率以及父节点对子节点 的工作状态的影响构建出 所述结构矩阵。 4.根据权利要求2或3所述的基于半张量积的多态制造系统故障网络建模方法， 其特征 在于， 步骤S2中的具体的步骤如下： 通过父节点的工作状态概率分布以及节点间的结构矩阵共同构建父节点与子节点的 数学表达式； 其中数学表达式如下表示 其中MFa为节点间的结 构矩阵， P(Fn)表示第n个父节点的工作状态概 率分布。 5.基于半张量积的多态制造系统故障网络建模系统， 使用权利要求1～4任一项所述基 于半张量积的多态制造系统故障网络 建模方法， 其特征在于， 包括结构矩阵构建模块、 表达 式获取模块以及综合模块； 所述结构矩阵构建模块用于： 根据故障网络分析出子节点下父节点的逻辑关系， 确定 相应节点的条件概 率分布及结构矩阵； 所述表达 式获取模块用于根据 所述结构矩阵， 建立每一部分的父节点与子节点的数学 表达式； 所述综合模块用于综合故障网络 中各个节点的数学表达式， 得到整个故障网络系统的 数学表达式。 6.根据权利要求5所述的基于半张量积 的多态制造系统故障网络建模系统， 其特征在 于， 还包括判断模块， 所述判断模块用于判断当前故障网络系统是否为多态制造系统。 7.根据权利要求6所述的基于半张量积 的多态制造系统故障网络建模系统， 其特征在 于， 所述结构矩阵构建模块包括第一矩阵模块以及第二矩阵模块； 所述第一矩阵模块用于构建二态制造系统中故障网络中所有子节点的结构矩阵； 所述第二矩阵模块用于构建多态制造系统中故障网络中所有子节点的结构矩阵。 8.根据权利要求6所述的基于半张量积 的多态制造系统故障网络建模系统， 其特征在 于， 表达式获取模块还包括表达构建模块， 所述表达构建模块用于通过父节点的工作状态 概率分布以及节点间的结构矩阵共同构建父节点与子节点的数 学表达式。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115098984 A 2基于半张量积的多态制造系统故障网 络建模方 法及系统 技术领域 [0001]本发明涉及网络故障诊断技术领域， 特别是基于半张量积的多态制造系统故障网 络建模方法及系统。 背景技术 [0002]随着生产系统的规模和复杂性不断增加， 会面对设备故障、 预防性停机维护、 工人 加工疲劳、 供料不 足等系统故障。 需要故障诊断快速确定故障发生的原因， 帮助技术人员及 时发现系统的故障原因与危险环节， 减少必 要维修时间， 提高系统的可靠性。 虽然目前已经 存在多种故障诊断方法， 但仍存在以下问题： [0003](1)大部分故障分析方法适用于 故障机理确定、 故障逻辑关系清晰的系统。 而对于 许多复杂系统， 有多种 可能性导致其发生故障， 上一级事件与下一级事件之间不存在确定 的因果关系， 此时普通的故障分析方法则无法有效处理。 因此需要一种能够兼顾多种复杂 情况的故障建模分析 方法。 [0004](2)现有的故障分析方法大都基于网络图模型分析计算， 缺乏一种有效的简单的 集成的数 学建模方法， 并且可易于编程实现。 发明内容 [0005]针对上述缺陷， 本发明的目的在于提出基于半张量积的多态制造系统故障网络建 模方法及系统， 以实现网络故障可编程 化， 提高网络故障机理确定的效率。 [0006]为达此目的， 本发明采用以下技术方案： 基于半张量积的多态制造系统故障网络 建模方法， 包括以下步骤： [0007]步骤S1： 根据故障网络分析出子节点下父节点的逻辑关系， 确定相应节点的条件 概率分布及结构矩阵； [0008]步骤S2： 根据所述结构矩阵， 建立每一部分的父节点与子节点的数 学表达式； [0009]步骤S3： 综合故障网络中各个节点的数学表达式， 得到整个故障网络系统的数学 表达式。 [0010]优选的， 所述 步骤S1中包括如下步骤： [0011]获取子节点内各个父节点的逻辑关系以及对于子节点存在影响的工作状态， 并通 过所述逻辑关系以及工作状态构建出子节点的结构矩阵。 [0012]优选的， 若故障网络系统为多态制造系统， 则步骤S1中通过父节点的概率以及父 节点对子节点的工作状态的影响构建出 所述结构矩阵。 [0013]优选的， 步骤S2中的具体的步骤如下： [0014]通过父节点的工作状态概率分布以及节点间的结构矩阵共同构建父节点与子节 点的数学表达式； [0015]其中数学表达式如下表示p(S)＝MFa×P(F1)×P(F2)..×P(Fn)， 其中MFa为节点间 的结构矩阵， P(Fn)表示第n个父节点的工作状态概 率分布。说　明　书 1/6 页 3 CN 115098984 A 3