（机械设计及理论专业论文）面向制造装备生产过程的网络诊断服务系统的设计与实现.pdf

摘要 基于i i q t r a n e t i n t c r n e t 的面向制造装备生产过程的网络诊断服务系统是 随着制造业信息化的要求而提出的，它依赖的基础是计算机技术和网络通信技 术。本文将j 2 e e 等相关的w e b 技术引入到网络诊断服务系统中，结合信号分析 技术、智能诊断方法以及统计过程控制理论( s p c ，s t a t i s t i c a lp r o c e s sc o n t r 0 1 ) ，提 出并实现了具有高度信息共享性、系统开放性、操作灵活性以及服务全面性的网 络诊断服务系统的体系结构，对系统的关键技术进行了深入研究。论文的主要研 究内容如下： 1 提出了面向制造装备生产过程的网络诊断服务体系( g e b - m o n i s e r v i c e ) 。根 据制造装备生产过程的实际工况，定义了网络诊断的服务目标与功能结构模块： 利用j 2 e e 的多层分布式w e b 架构建立了系统的4 层监控诊断结构；采用j 2 e e ， x m i ，e j b 等相关技术，实现了系统的分布式服务框架。w o b - m o n i s e r v i c e 通过客 户机朋艮务器( c s ) ，浏览器服务器( b s ) 的方式在设备用户、设备供应商( 制造商) 和科研院所之间，建立了一个集制造装备运行工况信息的传输、存储、查询、显 示以及生产过程智能诊断识别为一体的开放网络服务体系。 2 创新性的设计开发了一种集成式网络应用开发平台( w e bp l a t f o r m o fi n t e g r a t e d a p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t ，简称w e b p z a 功。采用m v c 2 设计模式进行了w e b p i a d 组 织结构的设计，该平台基于j 2 s d k l 4 s e r v l e t 2 0 、j s p l 1 设计开发，其核心是 一套自定义的j a v a 类库，封装了构建大型w e b 应用程序所需的常用功能操作， 内嵌了w e b - m o n i s e r v l c e 的运行流程。该平台构建了w e b - m o n i s e r v i c e 的运行支 持环境，其良好的访问权限控制，灵活的可扩充性，完善的异常处理机制为快速 高效、统一规范地开发w e b - m o n i s e r v i e e 提供了强大的底层支持。 3 提出了基于e j b 的分布式诊断思想。信号分析程序与智能诊断算法庞大而复 杂，且方法众多，因此将其封装于j 2 e e 的核心组件b j b 中，构成多个高度结构 化的应用诊断模块，实现基于b s 模式的分布式信号处理和分布式诊断计算。 4 针对w e b - m o n i s e r v i c e 中的重要服务内容制造装备生产过程的监控与诊 断，开创性的提出了基于i n t e r n e t 的b s 模式统计过程控制( s p c ) 模型，可以根 据用户的需要提供特定的统计分析方法完成对异地生产过程的诊断，用户可以通 过浏览器完成所有操作，如对生产过程数据进行控制图、直方图、排列图、过程 能力指数等分析，在真正意义上实现了生产过程控制的网络化，为生产过程的网 络诊断开辟了新的研究方向。 5 以数控内圆磨床为监控诊断对象，提出了基于c s 模式的制造装备网络诊断 系统的网络构架，建立了系统的功能结构模型，探讨了方案实现的技术策略，并 北京工业大学工学博士学位论文 利用l a b v i e w 快速搭建了原型系统。在此基础上搭建了基于多传感器信号的砂轮 修整过程监测系统。 6 深入分析了砂轮修整机理，探讨了金刚石笔的锐利程度和修整用量对于砂轮 修整质量的影响，指出了监测金刚石笔状态的必要性。进行了基于多传感器的砂 轮修整正交实验和单因素实验，在振动加速度、电机电流和声发射等三种监测信 号中，发现声发射信号对于金刚石笔钝化状态最敏感，将其作为在线识别金刚石 笔钝化状态的特征信号。 7 深入研究了砂轮修整过程中声发射信号的产生机理及其时频特征，提出了基 于声发射信号的小波包频带能量分解的金刚石笔钝化状态特征提取方法：将高阶 累积量和双谱理论引入到金刚石笔钝化状态的特征提取中，提出了基于声发射信 号归一化双谱模对角切片的特征提取方法。构建了松散型的小波网络成功地对金 刚石笔钝化状态进行了智能识别。 8 在上述理论研究的基础上，实现了面向制造装备生产过程的网络诊断服务系 统的d e m o 系统。完成了两个网上运行实例基于b s 模式的金刚石笔钝化状 态网络识别和统计过程控制的网络分析诊断，取得了工程实际效果。 关键词网络诊断服务；生产过程；j 2 e e ：声发射；金刚石笔钝化；s p c i i a b s t r a c t w i t ht h en e e do ft h em a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o n ，t h ew e b b a s e d d i a g n o s i ss e r v i c e s y s t e mf o rm a n u f a c t u r i n ge q u i p m e n t sa n dp r o c e s sw a sp u tf o l w v a r d j 2 e ea n dr e l a t e d w e bt e c h n i q u e sw e r ei n t r o d u c e di n t ot h ew e bb a s e d d i a g n o s t i c s e r v i c e s y s t e m c o m b i n i n g w i t ht h ed i g i t a ls i g n a lp r o c e s s ，i n t e l l i g e n td i a g n o s t i cm e t h o da n d t h et h e o r y o fs t a t i s t i c a l p r o c e s sc o n t r o l ( s p c ) t h ew e bb a s e dd i a g n o s t i cs e r v i c es y s t e mw a s d e v e l o p e d t o p r o v i d ei n f o r m a t i o n s h a r e d ， i n t e r n e t o p e n e d ，o p e r a b l e a n d c o m p r e h e n s i v es e r v i c e a d d i t i o n a l l y , t h ek e yt e c h n i q u et or e a l i z et h es y s t e mw a s i n v e s t i g a t e d t h em a i n r e s e a r c hw c r k sa r el i s t e da sf o l l o w s ： 1 t h ew e bb a s e d d i a g n o s i s a n ds e r v i c es y s t e mf o r m a n u f a c t u r i n gp r o c e s s n a m e da s w e b m o n i s e r v i c ew a s f r s t l yp u tf o r w a r d a c c o r d i n g t ot h ea c t u a l r u n n i n g c o n d i t i o n so ft h em a n u f a c t u r i n ge q u i p m e n t s ，t h eg o a lo ft h ew e bb a s e dd i a g n o s i s s e r v i c ea n df u n c t i o nm o d u l e sw e r ed e f i n e d ；t h e4 - l a y e r m o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i s s t r u c t u r eb a s e do nj 2 e e ；u s i n gj 2 e e ，x m l ，c o r b aa n ds oo n t h ed i s t r i b u t e ds e r v i c e f r a m ew a sr e a l i z e d u s i n gc l i e n t s e r v e r ( c s ) a n db r o w s e r s e r v e r ( b s ) m o d e s ，a n o p e nw e bb a s e ds e r v i c es y s t e mw h i c hh a dd a t at r a n s f e r r i n g ，s t o r i n g ，i n q u i r i n ga n d d i s p l a y i n g a b i l i t i e sa n d i n t e l t i g e n td i a g n o s i s & i d e n t i f i c a t i o nd u r i n gm a n u f a c t u r i n g p r o c e s sw a sd e v e l o p e da m o n ge q u i p m e n tu s e r s ，m a n u f a c t u r e r sa n ds c i e n t i f i ci n s t i t u t e s ， 2 aw e bp l a t f o r mo fi n t e g r a t e da p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n tn a m e d 阡0 6 p 翻dw a s d e v e l o p e dw h o s eo r g a n i z a t i o n w a sd e s i g n e db vm v c 2m o d e t h ec o r eo ft h e p l a t f o r m w a s as e t o f u s e r - d e f i n e d i a v ac l a s sb a s e do nj 2 s d k l ，4 s e r v l e t 2 ，0 、j s p l 1 。i n w h i c hs o m ef r e q u e n t l yu s e df u n c t i o n sw e r ee n c a p s u l a t e da n dt h ew o r k i n gf l o wo ft h e p 殆6 一m o n i s e r v i c ew a s i n c l u d e d w o r k i n g a st h en m t i m ee n v i r o n m e n to ft h e w e b m o n i s e r v i c e w e b p 朋dp r o v i d e dat o t a ls o l u t i o nt od e v e l o p 耽6 m o n i s e r v i c e e f f i c i e n t l ya n dn o r m a t i v e l yb a s e do ni t sg o o dc o n t r o lo fa c c e s s i o nr i g h t s 、f l e x i b l e e x t e n s i o na n dp e r f e c tf a u l th a n d l i n gs y s t e m 3 ad i s t r i b u t e dd i a g n o s i si d e aw a sp u tf o r w a r d t ot a k eaf u l la d v a n t a g eo fv a r i a b l e s i g n a la n a l y s i sp r o g r a m sa n dc o m p l e xi n t e l l i g e n td i a g n o s i sa l g o r i t h m s ，t h ei n t e l l i g e n t d i a g n o s i s a n di d e n t i f i c a t i o nm e t h o d sw e r ee n c a p s u l a t e d 、v i t he j bb vw h i c ht h e b r o w s e r s e r v e rb a s e dd i s t r i b u t e ds i g n a lp r o c e s sa n dd i a g n o s i sw e r er e a l i z e d 4 a i m i n ga tt h em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i sf o rt h em a n u f a c t u r i n gp r o c e s s ，ak e yp a r t o fs e r v i c ep r o v i d e db v 耽b m o n i s e r v i c e t h ei n t e r n e tb a s e ds p cm o d e lw a sf i r s t l y p r e s e n t e d ，b yw h i c h t h ew e bb a s e dc o n t r o l l i n go f m a n u f a c t u r i n gq u a l i t i e sa n dp r o c e s s w a sr e a l i z e di n d e e d t h eb sb a s e ds p cm o d e lc a np r o v i d es o m es p e c i f i cs t a t i s t i c a l a n a l y s i s m e 山o d st of i n i s ht h ec o n t r o la n dd i a g n o s i so fr e m o t em a n u f a c t u r i n g p r o c e s s ，b e s i d e s ，i t c a no f f e rd a t a a n a l y s i su s i n g c o n t r o l - c h a r t s ，h i s t o g r a m s ， a r r a y c h a r t sa n dp r o c e s sp o w e re x p o n e n t s 5 b a s e do nt h en u m e r i c a lc o n t r o l l e di n t e m a lg r i n d i n gm a c h i n e ，t h ef r a m eo fc s m o d em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i ss y s t e mf o rm a n u f a c t u r i n gp r o c e s sw a sp r e s e n t e d ，a n d i i i ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ，j ：奎三些銮兰三：堡土兰竺鲨兰 t h ep r o t o t y p es y s t e mw a sd e v e l o p e db yl a b v i e wo nw h i c ht h eo n l i n em u l t i s e n s o r f u s i o nd a s e oa r e s s l n gp r o c e s sm o n i t o r i n g s y s t e mw a ss e t u p 6 t h e d r e s s i n gm e c h a n i s mw a s s t u d i e d a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed r e s s i n g q u a l i t y a n dt h ed i a m o n ds h a r p n e s sr a t i ow i t h d r e s s i n gc o n d i t i o n s w a se x p l o r e d a d d i t i o n a l l y , t h en e c e s s i t yo fm o n i t o r i n go ft h ed i a m o n ds h a r p n e s sr a t i od u r i n g d r e s s i n gp r o c e s sw a sa p p r o v e d t h r o u g ht h ea n a l y s i so fo g h o d o x ya n ds i n g l ef a c t o r e x p e r i m e n t a t i o n o f d r e s s i n gp r o c e s s ，t h ea c o u s t i ce m i s s i o n ( a e ) s i g n a lw a sd i s c o v e r e d t ob et h em o s ts e n s i t i v es i g n a lt ot h ed i a m o n db l u n t n e s sa m o n gt h em o n i t o r i n gs i g n a l s s u c ha sv i b r a t i o na c c e l e r a t i o n ，m o t o rc u r r e n ts i g n a l s t h u st h ea e s i g n a lw a sr e g a r d e d a st h ef e a t u r es i g n a lf o rd e t e c t i n gt h ed i a m o n d s h a r p n e s s r a t i o 7 b a s e do na n a l y s i st ot h eg e n e r a t i o nm e c h a n i s ma n dt i m e f r e q u e n c yo f a e s i g n a l s t h ep o w e rs p e c t r u md e c o m p o s i t i o nw i t hw a v e l e tp a c k e tm e t h o d sw a si n v e s t i g a t e dt o e x t r a c tt h ed i a m o n db l u n tf e a t u r e c o n s i d e r i n gt h en o n - s t a t i o n a r ys p e c i a l t i e so fa e s i g n a l s ，t h ed i a m o n db l u n tf e a t u r ee x t r a c t i o nm e t h o d b a s e do n b i s p e c t r u mw a s s t u d i e d f u r t h e r m o r e ，t h ed i a m o n db l u n tf e a t t i r e e x t r a c t i o nm e t h o db a s e do nm a i nd i a g o n a l s l i c eo fn o r m a l i z e db i s p e c t r u mm a g n i t u d eo fa es i g n a lw a sp r o p o s e d t oi d e n t i f yt h e d i a m o n ds h a r p n e s sr a t i oo n l i n ea c c u r a t e l y , w a v e l e tp a c k e tb a s e db pn e u r a ln e t w o r k w a s d e v e l o p e d 8 o nt l l eb a s i so ft h es t u d ya b o v e ad e m o s y s t e mo fw e b - m o n i s e r v i c e w a s d e v e l o p e d t w ow e b r u n n i n ge x a m p l e sh a d b e e nf i n i s h e d ：o n ew a st h ew e bb a s e dd e t e c t i o no ft h e d i a m o n ds h a r p n e s sr a t i o ，t h eo t h e rw a st h ew e bb a s e da n a l y s i so fs p c ，b yw h i c ht h e e n g i n e e r i n gp r a c t i c a la p p l i c a t i o no f 阮6 一m o n i s e r v i c e w a s a p p r o v e d k e yw o r d s w e bb a s e dd i a g n o s i ss e r v i c e ，m a n u f a c t u r i n gp r o c e s s ，j 2 e e ，a c o u s t i c e m i s s i o n ，d e t e c t i o no f t h ed i a m o n ds h a r p n e s sr a t i o ，s p c i v 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的院明并表示了谢意。 签名：金! 崆日期 关于论文使用授权的说明 知。六厶争 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：l 金i 嫂导师签名 日期：旦堡：委：乒 第1 章绪论 1 1 课题的提出及其研究意义 数字化和网络化技术的发展正呈方兴未艾之势，数字化技术已渗透到了各行 各业。基于数字化的计算机、通信设施等种种信息技术的组合使得数字化的进程 越来越快，构建数字化、网络化社会成为全球发展的热点。现代企业正面临全球 化日益激烈的竞争，2 i 世纪制造业全球化、市场竞争激烈化成为制造业发展的 趋势。制造业全球化主要表现在企业制造的分散化以及客户和设备供应商的国际 化，这就要求周一企业内部的不同工作组之间，企业与设备供应商之间以及企业 与客户之间协同工作、共享信息。市场竞争激烈化表现在制造业将从传统的单一 工厂及个别设备为主的竞争转变为完全协约化分散工厂为主的相互合作生产体 系。高质量的生产能力和产品以及良好的售后服务成为企业在市场竞争中获胜 的关键，因此企业必须能够对生产设备及售出产品提供完善的服务和技术支持， 并对产品的故障提供及时、灵活的在线维修。所有这些都对建立制造业网络诊断 服务系统提出了需求。 面向制造装备生产过程的网络诊断服务系统是根据制造业信息化的要求而 提出的，其核心是种应用于工厂的分布式计算机控制系统d c s i s t r i b u t e d c o n t r o ls y s t e m ) 与m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 集成的计算机网络系统， 可以完成制造设备运行状态数据采集、传输、信号分析、趋势分析、诊断查询等 多项任务，这些任务由多台处于不同地理位置、工作环境的机器共同完成，借助 于企业i n t r a n e t 和互联网i n t e m e t ，做到信息的流通和共享。对于设备制造厂家而 言，购买其产品的客户分散在各地，有时仅仅只是因为客户操作不当而引起的小 问题，出于缺乏沟通和现场第一手资料，厂家不得不耗费大量的人力财力却事倍 功半。对于设备使用方而言，用户更注重的是对生产过程的监控，如刀具的磨损， 加工中异常状态的检测，统计过程控制s p c ( s t a t i s t i c a l p r o c e s s c o n t r 0 1 ) 等，但是， 由于目前我国企业内部专业技术人员比较少，设备出现故障或生产过程出现异常 时，专家由于地域等原因不能及时到位，无法为设备厂家和设备用户提供准确、 及时的服务，往往会对双方都造成巨大的经济损失。而通过基于i n t r a n e t i n t e m e t 的网络诊断服务系统，可以使设备厂家对其产品在用户方的运行状态进行有效的 诊断，直接掌握设备运行工况信息的第一手资料，实现对远端生产过程、生产设 备的监视和控制，使得相关人员随时随地能了解和控制设备运行，可以及时发现 北京工业大学工学博士学位论文 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! il i r a ! 问题和有针对性地解决问题。在设备处于异常状态时，技术人员可以不在现场， 而直接通过网络快速对数据信息进行分析诊断，并及时向用户反馈信息，采取措 施排除故障，实现“移动的是数据而不是人”，从而可以在很大程度上避免设备 制造厂商的售后服务及设备维护人员疲于奔命的“救火队员”行为起到事半 功倍的效果”1 。另外，当生产过程出现异常时，可以通过网络为设备用户提供领 域专家服务，用户只需要通过简单的w e b 交互，就可以达到对生产过程的诊断、 识别和控制。由此，制造装备网络诊断服务系统利用现代的信息传输载体网 络，为设备制造厂家、设备使用方、诊断专家之同的信息沟通搭设了桥梁，便于 获取多方面的信息，积累和综合各方面的经验、知识，服务于设计、运行、维修； 同时亦可为分散在各地的设备用户和制造厂家的相关技术人员提供在线信息共 享、咨询、数据库查询等服务，提高企业员工的业务素质f 3 8 。因此，研究和 开发制造装备网络诊断服务系统具有现实意义。 本学位论文的选题为北京工业大学同无锡机床厂的科技合作项目一“x l j i 远程网络服务系统”，该课题为北京市先进制造技术重点实验室和北京市自然科 学基金重点资助项目。本学位论文的任务就是建立一个基于i a t r a n e t i n t e r n e t 的， 提供制造装备运行状态及其生产过程监测与诊断的网络服务系统，以设备状态监 测与诊断理论及生产过程控制理论为基础，以最新的网络集成技术、 r t t e m e t 技 术、数据库技术、数据通讯技术为手段，开发出一套集制造设备状态监测与分析、 生产过程诊断与控制、网络数据通信、数据库管理于一体的开放式网络软件系统。 1 2 课题的国内外研究进展与发展趋势 1 2 1 设备网络监控与诊断技术的国内外研究进展与发展趋势 设备监测与诊断技术的发展经历如下几个阶段 9 】： i 1 人工离线监测与诊断方式：有经验的设备维护人员或工程技术人员利用常规 监测仪表或者较复杂的分析仪器对设备进行人工巡检，根据自己的经验对设备的 状态以及发展趋势等做出判断。这种监测方式，只能对设备傲一些简易的诊断。 2 1 单机集中式在线监测与诊断系统：主要由一台计算机来完成数据的采集、信 号处理、特征提取和故障识别。这类系统集主要功能于体，维护方便且投资较 少。由于采用单台微机，因此系统所能监测的测点数目有限，巡检周期长，系统 功能受到诸多限制。 3 1 分布式在线监测与诊断系统：这类系统综合了单机系统的优点，采用多台微 机通过传统的计算机通信手段( 如r s 一2 3 2 ) 形成个完整的诊断网络。下位机主要 用于数据采集和信号的预处理，上位机负责信号的精密分析和数据管理，上、下 位机各司其职，提高了系统的功能。由于采用分布式技术，系统相对复杂，技术 难度大，且投资高。 4 ) 基于客户机朋日务器模式( c s 模式) 的远程分布式在线监测与诊断系统，这类系 统采用i n t r a n e t 技术，实施远程诊断，能充分利用更多的技术支持和数据共享， 大大提高了系统诊断命中率。这种方式在个专用、独立、封闭的系统中，是一 个很好的系统建立方法。但是随着计算机网络技术的发展，各种不同平台之间实 现互联，促使软件设计采用开放性原则。因此这种c s 结构在系统集成时存在以 下问题： ( 1 ) 传统c s 方法建立在不同应用平台上的应用系统很难集成。 ( 2 ) 由不同丌发者开发的建立在相同应用平台上的应用集成时也很困难。 ( 3 ) 建立在相同应用平台上的应用集成时，每个客户机上必须集成所有应用 的客户程序。 传统c s 方法的用户应用功能( 计算) 主要在c l i e n t 方。在应用集成时，客户 机功能变得很大，称作胖客户机，与客户机相比，服务器方功能相应简单f 称为 瘦服务器) 。任伺被集成的应用功能在修改与扩充时，除了相关服务器程序需要 修改与扩充外，所有客户机都必须修改和扩充。 5 1 基于b s 模式的i n t e m e t 的设备远程监测技术结合了设备监测诊断技术与计算 机网络通信技术，它通过在企业的关键设备上建立状态监测测点，采集设备运行 状态数据，在技术力量较强的科研单位建立网络诊断服务中心，使用户通过浏览 器就可以对设备进行分析诊断。 基于i n t e r n e t 的网络诊断研究工作最先是从医学领域开始的，1 9 8 8 年开放式 远程医疗系统的概念在美国提出，人们普遍认为一个开放式远程医疗系统应包括 远程诊断、专家会诊、信息服务、在线检测和远程学习几部分。1 9 9 4 年9 月 s y s o p t i c s 公司在美国国会山庄向克林顿总统演示了一个基于因特网的全国保健 试验示范系统；1 9 9 5 年1 月美国俄克拉荷马州的远程医疗系统投入使用，它把5 4 家乡村医院与州中心医院联系在一起，并通过计算机网络将c t 、x 光片等病人 临床检验结果送到州中心医院诊断，这样病人在入网的任何一家乡村小医院就诊 都能得到专家级的诊断；国内上海医科大学在上海地区也建立了一个类似的远程 诊疗系统。设备故障诊断与人类的疾病诊断是相似的，从技术上说能实现远程医 疗诊断也就能实现远程设备诊断。远程医疗诊断采用的系统体系结构、信息传输 方法和异地专家会渗组织、实现形式等都可为远程设备诊断所采用和借鉴。但由 于重视程度不够和投入的科研资金少、人力不足等原因，与医疗行业已取得的显 著成果相比，工业领域的远程诊断工作进展相对较慢。1 9 9 7 年1 月，首届基于 因特网的工业远程诊断研讨会由斯坦福大学和麻省理工学院联合主办，有来自 3 0 个公司和研究机构的5 0 多位代表到会。会议主要讨论了远程诊断系统连接丌 放式体系、诊断信息规程、传输协议，以及对用户的合法限制，并对未来技术发 展作了展望。会上确定由斯坦福大学和麻省n q - 学院合作开发基于因特网的下 代远程诊断示范系统该项工作得到了制造业、计算机业和仪表业的b o e i n g ， f o r d 、s e g a t e 、i n t e l 、s u n 、h p 等1 2 家大公司的支持和通力合作，并很快建立 了一个限于合作者间的远程诊断示范体系t e s t b e d 。t e s t b e d 采用嵌入式w e b 组网 用实时j a v a 和b a y e s i a n n e t 实现远程信息交换和渗断推理：从该项目对外开放 内容和项目组1 9 9 7 年底的研究总绐报告来看，系统离实用还有很大距离，许多 研究内容也还只是一个提法。此外，密执安大学也在积极开展针对机械加工的远 程诊断和制造系统的研究工作，并在因特网上设立了一个宣传站点。另外，许多 国际组织，如 m i m o s a ( m a c h i n e r y i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n to p e ns y s t e m sa l l i a n c e ) ， m f t p ( s o c i e t y f o r m a c h i n e r y f a i l u r ep r e v e n t i o nt e c h n o l o g y ) ， c o m a d e m ( c o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n de n g i n e e r i n gm a n a g e m e n t ) ， v i b r a d o m r t s d t u t e 等f l l i ，也纷纷通过网络进行设备故障诊断咨询和技术推广工 作，并制定了一些信息交换格式和标准。许多大公司在他们的产品中也加入了因 特网功能，如n e n t l y 公司的计算机在线设备运行状态监测系统 d a t a m a n a g e r 2 0 0 0 可以通过网络动态数据交换翻e t d d e ) 的方式向远程终端发送 设备运行状态；n a t i o n a l i n s t r u m e n t s 公司在其虚拟仪器产品l a b v i e w 中新增了因 特网模块，可以通过w w w 、e m a i l 、f t p 方式发送测试数据。丹麦b & k 公司开 发的c o m p a s s 系统可以通过卫星通讯对设备进行监测和远程诊断。美国的w h e c 公司通过电话线为大型回转机械提供远程诊断服务 1 2 】。美国高技术开发署也正 在开发基于网络的机械远程诊断预测系统。 国内的西安交大轴承所早在1 9 9 3 年开始建立基于m o d e m - - 电话线的远程监 测诊断系统f 】3 。辽置b 石油化纤公司也开展了这方面的研究工作 1 4 】。此外，上 海交通大学和哈尔滨工业大学都在向国外先进水平看齐，已开始或准备开始从事 工业领域的远程诊断研究工作；华中理工大学也于1 9 9 9 年初开始了前期研究工 作，并于同年1 1 月在因特网上设立了一个远程诊断宣传站点，向国内介绍远程 诊断技术，并以技术示范的方式向用户提供有限的远程诊断服务。 此外，东南大学的史金飞等针对制造业的敏捷制造模式，分析了敏捷制造环 境对质量控制的要求，建立了基于i n t e r n e t 的敏捷制造远程质量控制系统，实现 了快速柔性分布式远程质量控制”；黄磊等提出了远程诊断专家系统与远程信号 处理系统，建立了基于i n t e m e t 的远程机械故障诊断系统“：熊良才等针对宝钢 集团2 0 5 0 热轧生产线中f 2 精轧机的状态监测与故障诊断，采用i n t e m e t 技术， 设计了基于客户机胃艮务器模式的状态监测程序和数据库服务程序、数据库管理 系统，实现了轧机分布式的状态监测与故障诊断“；何岭松等提出了基于i n t e r n e t 的设备故障远程协作诊断技术“，同时开展了设备故障诊断网上开放实验室的建 设“。钱苏翔等利用c o r b a 技术，建立了基于c o r b a 的分布式故障诊断系统， 应用于某化工高速离心空压机组的状态监测与故障诊断“，史金飞等建立了基于 w e b 分布式质量控制系统应用于跃进汽车集团公司的分布式质量控制。“，史天运 等提出一种适合于f m s 全线智能化状态监测与故障诊断的总体框架及具体实施 策略，包括f m s 设备故障机理分析、监测策略、监测诊断系统总体结构、信号 拾取、状态表述与分类、故障智能化识别、综合决策与离线精密诊断，袁洪芳等 提出了基于i n t e m e t 的f m s 远程故障诊断系统的总体框架及具体的信号采集和传 输方法，提高了全球规范服务能力”。同济大学开发了中德政府合作项目一制 造企业多媒体远程服务系统”，作为远程服务系统的开发者，同济大学为上海大 众汽车有限公司的冲压生产线提供了远程服务支持，其系统中的远程服务用户界 面采用w e b 页面形式，整个系统采用层次框架，集成视频会议系统模块、数据 库系统模块、数据采集模块和故障诊断模块。 1 2 2j 2 e e 技术的引入及其在网络监控与诊断技术中的应用 基于i n t e r n e t i n t r a n e t 的网络监控珍断系统对制造装备及其生产过程进 行分析诊断时，会由于本地分析诊断资源的不足和服务器负载等原因而调集网络 上的其他诊断服务资源，将诊断任务调拨给不同的分析诊断服务器进行分布式的 诊断计算，这就不可避免地要用到分布式计算技术；而各诊断程序可能在不同的 平台上运行，所以要求系统还必须具备跨平台性；由于生产过程的复杂性和诊断 对象的多样性，又需要系统的诊断分析方法具有可重组性和可扩充性。因此，网 络诊断系统必须采用一种基于w e b 的分布式技术以满足制造设备对诊断系统商 可靠性的要求，并克服现有诊断系统中存在的通用性差、分析手段不完备、平台 独立性差、系统扩充能力差等缺陷。 当前主流的基于w e b 的分布式计算平台有s u n 公司的j 2 e e ，o m g 的c o r b a 平 台以及：t i c r o s o f t 的w i n d o w sd n a 平台。 c o r b a 平台具有的平台无关性、语言无关性使它得到广泛的使用，尤其是它 的分布式计算环境的基础通讯协议i i o p 和它定义的各种服务已经成为事实上的 标准，但是，因为c o r b a 的最初设计目标是“粘合”各种异构的系统而不是企业 计算环境，同时又缺少有实力的公司真正有力的支持，它在构建完整的企业级计 算平台方面的进展缓慢。 m i c r o s o f t 的w i n d o w sd n a 平台，由于m i c r o s o f t 的w i n d o w s 系列操作系统 在低端服务器和桌面计算市场上的成功，也得到大量的使用。它的平台局限性极 大地限制了它在企业级计算环境中的应用。 j 2 e e ( j a v a2p 1 a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n ) 是一种以j a v a 2 平台来简化企 业解决方案，开发部署和管理相关复杂问题的体系结构，其基于j a v a 的分布式 多层应用开发模型，特别适合企业级应用的开发、配置和管理，并且不受具体软 硬件体系结构的约束。平台独立的、基于组件的j 2 e e 解决方案不会被束缚在任 何一个厂商的产品和a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 上。这种分层 模型支持团队开发，项目组可由多种类型人员构成，如开发业务逻辑的e j b 人员 和开发h t m l 页面的w e b 设计人员。该系统其实是许多组件的集合，包括客户端 的a p p l e t ，w e b 服务器上的s e r v l e t j s p 等，还有应用服务器上的g j g 等。而这 一切恰恰满足了网络诊断服务系统的分布式诊断以及系统跨平台的要求，由此， j 2 e e 技术为网络诊断服务系统提供了完整的解决方案。 国内外已有科研院所和大公司开始致力于基于j 2 e e 的网络监控诊断系统的 研究，但由于j 2 e e 本身就是非常新的一门技术，因此研究还处于起步阶段。目 前国内外有关基于j 2 e e 的网络诊断系统的研究进展如下： s u n 公司所倡导的用j a 、，a 技术实现工厂的e m a n u f a c t u r i n g 计划。”，旨在构 建一个协作式的基于i n t r a n e f f i n t e r n e t 的企业生产管理决策支持系统，主要包括企 业制造设备及产品的信息管理、制造过程监控、产品质量控制、设备监测与诊断、 产品设计与生产计划管理以及供应链管理等。美国p u r d u e 大学的p a u l i “”等人用 j a v a 技术构建了基于i n t e m e t 的热力、通风设备的网络监测系统，该系统通过 r s 一4 8 5 网络采集温度、湿度、压力、电流等传感器信号，通过拨号网络将数据 传送到服务器端，用户可以登录该系统的w e b 页面，通过浏览器向服务器提交 诸如设备运行状态参数查询，采样信号分析，以及设备运行控制等请求，其w 曲 s e r v e r 端采用c g i 编程实现对用户请求的处理。美国g e 公司的f a n u c a u t o m a t i o n o ”成功的将j 2 e e 技术应用到工厂的产品加工过程监控以及供应链管 理当中，通过其c i m p l i c i t y h m l 系统，技术人员可以通过浏览