数控机床的故障诊断与维修一直是困扰操作、维修人员的难题。由于数控机床的安全性和工作可靠性对于生产单位的效益直接产生很大的影响，所以对数控机床进行状态监测以实现故障诊断和维修变得十分重要。鉴于以上情况本文的着眼点就放在了数控机床机械故障诊断系统的研究上，建立数控机床基于专家系统的故障诊断系统，采用人工智能技术来予以实现。
　　1 专家系统的结构
　　数控车床故障诊断专家系统主要由知识库、数据库、推理机、知识获取部分、解释部分、人机接口等部分组成，内部结构如图1所示。
　　1.1知识的表示
　　在该专家系统中知识库的机器学习方法是机械学习，即将这些规则不做任何处理，直接将其输入到故障诊断专家系统中。本系统知识库通过对数控车床工作原理、具体结构的细致分析，得到了诊断知识。把每一种故障状态按照故障原因的不同而分成多条记录。
　　故障诊断系统的知识库主要包括5个部分：诊断故障树、诊断规则库、故障原因、检测提示以及故障对策，由3个文件构成：故障树文件、规则库文件、故障对策文件。诊断故障树文件主要是诊断对象的故障类型内容和可能导致这些故障发生的原因说明；故障规则库文件主要是故障诊断推理过程中所用的规则内容；故障对策文件主要包括各个规则相对应的排除对策以及规则中各个条件项的检测过程提示信息。
　　1.2知识的管理
　　知识库管理主要包括浏览知识库、建立知识库、扩展知识库、添加规则、修改规则和删除规则等功能子模块。现在以添加规则为例解释此车床故障诊断专家系统是怎样管理知识库的。
　　故障树节点的添加操作不仅涉及故障树文件的操作，还包括了对规则库文件的操作；对于规则库文件的新规则添加和规则删除操作也同时必须对故障树文件中相关内容进行修改。知识库的编辑为用户提供了一个增添、删除、修改的工具，同时为了保证只有用户指定的具有权限的技术人员才能进行知识库编辑。首先，点擊“故障树管理”按钮，然后，进行相应的故障树的操作；点击按钮后，进入故障树管理界面。要对故障树进行操作，须点击相应的按钮，按下“故障树添加”按钮；另外，此处需选取“故障树”部分的相应项添加到树的故障现象位置，假设选取故障现象“主轴工作异常”，一旦在 “子节点”处的空白框内输入了内容，将使得“添加规则”、“确认输入”按钮发生作用，将输入焦点转移到“添加规则”按钮，按下回车键，进入添加规则界面。按照要求，输入相应的项，若需要“传感器位置”，可通过下拉框选取。完成认为合格了的规则添加，就可以按下上图中的“确认输入”按钮，结束本层的操作。返回后，通过点击“确认操作”按钮就可以添加故障树操作。
　　1.3推理机的设计
　　根据此数控车床的故障诊断的特点，推理机构造主要考虑了以下几点。
　　（1）推理方向
　　本系统采用了正向推理的控制方式，用户可根据机床出现的故障寻找产生故障的原因。通过对用户输入的关键词和诊断知识库中的信息进行匹配，推理得到对应的记录，然后显示故障原因和对应的处理方法。
　　（2）搜索方法
　　采用有限深度优先搜索方法，它不是只要求未被搜索的子节点总是往“深度”搜索，而是给定一个深度限制系数，当往下搜索的深度差达到深度限制系数时，就适当回溯，这样就可以减少搜索的工作量。
　　（3）不确定性
　　故障现象一般不能以确定的方式表示，需要给每个规则子句附加一个可信度[0，1]。
　　（4）解释器的设计
　　这部分功能模块负责回答用户提出的各种问题，包括与系统推理有关的问题和与推理无关的关于系统自身的问题。它可对推理路线和含义给出必要的清晰地解释，是实现系统透明性的主要模块，同时也便于专家系统和知识工程师及时发现知识库中的错误。
　　2系统的实现
　　本系统用C语言在windows上开发了数控机床故障诊断专家系统的用户界面。启动系统即可显示界面。用户可根据菜单提示运行系统，在系统运行过程中可以在工具栏上或者菜单上选择操作，该知识库目前仍在进一步扩充，由于增加、删除诊断知识的方便性，该系统实际上相当于一个专家系统骨架，可以不断充实并完善。
　　系统进行诊断时，只需将选择相关的故障现象和检测数据，系统就会得出结论。
　　参考文献：
　　基于专家系统的数控机床故障诊断技术研究.史晋芳
　　数控车床故障诊断专家系统的研究. 李世班 贾文友
　　数字化制造系统故障诊断方法的研究. 王世刚 沙勇 滕方清
　　基于故障诊断专家系统的数控机床故障诊断.王春生 李朝强 李素娟
　　基于实例推理的数控机床故障诊断技术研究.杨有君 王侃夫
　　机床故障诊断系统知识表示的研究. 张龙 熊国良 李嶷