基于交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證工具研究

李顏若玥 李文文

摘 要：針對(duì)機(jī)器可讀標(biāo)準(zhǔn)層級(jí)驗(yàn)證的需求，以交互式電子故障診斷手冊(cè)為例，對(duì)其進(jìn)行機(jī)器可讀層級(jí)及特征分析，在此基礎(chǔ)上提出了基于交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)的功能需求，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了驗(yàn)證工具功能模塊，選取特定交互式電子故障診斷手冊(cè)進(jìn)行了驗(yàn)證工具的應(yīng)用。相關(guān)研究方法和成果可應(yīng)用于交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證，可為其他新型標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證提供參考。

關(guān)鍵詞：交互式電子故障診斷手冊(cè)，機(jī)器可讀層級(jí)，驗(yàn)證工具

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2024.06.012

0 引 言

隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化進(jìn)程的推進(jìn)，機(jī)器可讀標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展逐漸深入。機(jī)器可讀標(biāo)準(zhǔn)是一種新型標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)具備數(shù)字化形態(tài)，結(jié)構(gòu)化程度高，互操作能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，使得機(jī)器可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行識(shí)別、執(zhí)行、決策等。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容從傳統(tǒng)的文字實(shí)現(xiàn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器可讀方式，是標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代化發(fā)展的大勢(shì)所趨[1]。

2019年，ISO提出了機(jī)器可讀標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)模型的發(fā)展階段劃分，并在研究和實(shí)踐應(yīng)用不斷推進(jìn)的基礎(chǔ)上，對(duì)于相關(guān)內(nèi)容的定義和表述也進(jìn)行了優(yōu)化[2]。國(guó)際上普遍都采取這種分級(jí)模型。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容與機(jī)器的交互程度，將其劃分為5個(gè)發(fā)展階段[3，4]。以ISO的分級(jí)模型為基礎(chǔ)，在前期研究中，本團(tuán)隊(duì)對(duì)機(jī)器可識(shí)別、機(jī)器可執(zhí)行、機(jī)器可決策3個(gè)等級(jí)進(jìn)行了研究，構(gòu)建了機(jī)器可讀等級(jí)概念模型，建立了等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。目前雖然研究了機(jī)器可讀標(biāo)準(zhǔn)可識(shí)別、可執(zhí)行和可決策的3個(gè)層級(jí)，不同層級(jí)的劃分及其指標(biāo)體系概念模型，但是由于越向智能化層級(jí)發(fā)展，機(jī)器可讀標(biāo)準(zhǔn)的表現(xiàn)形式將越發(fā)個(gè)性化、定制化，對(duì)于機(jī)器可讀層級(jí)的評(píng)價(jià)及驗(yàn)證就更需要在指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)特定的對(duì)象實(shí)行特定的實(shí)踐。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃《數(shù)字化電氣文件編制 第1部分：交互式電子故障診斷手冊(cè)》[5]提出了交互式電子故障診斷手冊(cè)的相關(guān)要求。由于交互式電子故障診斷手冊(cè)具備機(jī)器可識(shí)別、可執(zhí)行和可決策的特性，本文選取其為研究對(duì)象。以交互式電子故障診斷手冊(cè)機(jī)器可讀層級(jí)的驗(yàn)證為目標(biāo)，首先介紹了交互式電子故障診斷手冊(cè)的含義，與傳統(tǒng)故障診斷手冊(cè)的區(qū)別。并對(duì)交互式電子故障診斷手冊(cè)進(jìn)行分析，研究其機(jī)器可讀層級(jí)及對(duì)應(yīng)的特征，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了針對(duì)性的驗(yàn)證工具，用于進(jìn)行交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證。所采取的驗(yàn)證方法和策略可以為后續(xù)其他新型標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證提供參考。

1 交互式電子故障診斷手冊(cè)介紹

故障診斷手冊(cè)[6 ]是介紹和描述產(chǎn)品使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障，并對(duì)這些故障的排查、診斷提供一套快速的診斷流程，以便于維修人員能夠快速、準(zhǔn)確地定位故障，查找故障原因，并在最短時(shí)間內(nèi)排除故障。傳統(tǒng)的故障診斷手冊(cè)需要維修人員根據(jù)實(shí)際發(fā)生的現(xiàn)象，對(duì)照故障手冊(cè)，人工進(jìn)行搜索和選擇，再根據(jù)故障手冊(cè)的提示逐步進(jìn)行故障的定位和排查。

一方面，由于技術(shù)、工藝、材料等的不斷進(jìn)步，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，故障診斷難度逐步增加。傳統(tǒng)故障診斷手冊(cè)在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)體積龐大、機(jī)動(dòng)性差、數(shù)量巨大、效率低下等問(wèn)題。另一方面，隨著數(shù)字化進(jìn)程的推進(jìn)，要求在整個(gè)過(guò)程中機(jī)器的參與度逐步提升，在最大限度內(nèi)減少人力的消耗，人員僅在必須且關(guān)鍵的點(diǎn)位介入。在此前提下，中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心[5 ]提出了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃《數(shù)字化電氣文件編制 第1部分：交互式電子故障診斷手冊(cè)》，該標(biāo)準(zhǔn)將規(guī)定交互式電子故障診斷手冊(cè)的編寫(xiě)基本要求、編寫(xiě)內(nèi)容要求、故障診斷方案、故障診斷步驟及手冊(cè)發(fā)布要求等，以使得交互式電子故障手冊(cè)的編制、發(fā)布和使用實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

交互式電子故障診斷手冊(cè)采用信息技術(shù)的手段，以產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的編制技術(shù)，開(kāi)發(fā)的故障診斷手冊(cè)有助于提高故障診斷效率，減少誤判斷，縮短故障排除時(shí)間。交互式電子故障診斷手冊(cè)是以計(jì)算機(jī)軟件的形式發(fā)揮效用。將其部署在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，當(dāng)故障發(fā)生后，通過(guò)傳感器檢測(cè)，并發(fā)送故障代碼信息，交互式電子故障診斷手冊(cè)系統(tǒng)接收相關(guān)信息后，調(diào)取相關(guān)診斷信息，與人員進(jìn)行交互，引導(dǎo)維修人員的故障診斷和排除工作。交互式電子故障診斷手冊(cè)克服了傳統(tǒng)紙質(zhì)或開(kāi)放數(shù)據(jù)格式故障診斷手冊(cè)在使用中的不足。

2 交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可讀層級(jí)及特征

為實(shí)現(xiàn)交互式電子故障診斷手冊(cè)機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證的目的，首先需要對(duì)其機(jī)器可讀層級(jí)及相應(yīng)層級(jí)特征進(jìn)行研究分析，提取驗(yàn)證要點(diǎn)，為后續(xù)驗(yàn)證工具的開(kāi)發(fā)提供需求輸入。本文結(jié)合交互式電子故障診斷手冊(cè)的功能，分析各功能的實(shí)現(xiàn)方式及技術(shù)特點(diǎn)，從機(jī)器可識(shí)別、機(jī)器可執(zhí)行和機(jī)器可決策3個(gè)層級(jí)對(duì)于交互式電子故障診斷手冊(cè)進(jìn)行了特征分析。

2.1 機(jī)器可識(shí)別

交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可識(shí)別能力，表現(xiàn)在故障代碼的可識(shí)別、故障代碼唯一性以及故障信息復(fù)用性。故障代碼可識(shí)別，即針對(duì)特定產(chǎn)品，每一個(gè)故障都有其特定的編號(hào)，稱之為故障代碼。故障發(fā)生時(shí)，傳感器檢測(cè)到后，會(huì)發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，包含故障代碼信息，系統(tǒng)可以識(shí)別到該故障代碼，調(diào)取相應(yīng)的信息，以便后續(xù)和維修人員進(jìn)行交互。故障代碼唯一性，即故障和故障代碼必須一一對(duì)應(yīng)，這是機(jī)器可識(shí)別的基礎(chǔ)要求。故障信息可復(fù)用，是指每一個(gè)故障背后都涉及相應(yīng)的故障診斷排查信息，不同故障的診斷信息可能會(huì)存在重復(fù)的部分，同一條信息可以在不同故障診斷信息中重復(fù)使用。

2.2 機(jī)器可執(zhí)行

交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可執(zhí)行能力，是指系統(tǒng)在接收到故障代碼信息或者人為輸入故障代碼/故障關(guān)鍵詞后，系統(tǒng)將輸出故障診斷準(zhǔn)備內(nèi)容，需要維修人員進(jìn)行安全注意事項(xiàng)的閱讀和確認(rèn)，工作環(huán)境的確認(rèn)，個(gè)人保護(hù)設(shè)備是否正確穿戴等信息的確認(rèn)。人員確認(rèn)所有準(zhǔn)備事項(xiàng)并反饋給系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)取后續(xù)故障診斷方案。即系統(tǒng)根據(jù)輸入信息及人員反饋信息，進(jìn)行相應(yīng)操作的過(guò)程，為交互式電子故障診斷手冊(cè)可執(zhí)行能力的體現(xiàn)。

2.3 機(jī)器可決策

交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可決策能力，是指系統(tǒng)在接收到故障代碼信息或者人為輸入故障代碼/故障關(guān)鍵詞后，維修人員可以根據(jù)實(shí)際使用情況選擇故障診斷優(yōu)選條件，包括故障診斷定位由外到內(nèi)，故障診斷定位由易到難，或者歷史發(fā)生概率由大到小等。交互式電子故障診斷手冊(cè)會(huì)給出基于優(yōu)選條件的故障診斷方案排序。即系統(tǒng)根據(jù)輸入信息及故障診斷優(yōu)選條件，給出不同的故障診斷方案順序，為交互式電子故障診斷手冊(cè)可決策能力的體現(xiàn)。

3 機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證工具

3.1 功能需求分析

開(kāi)發(fā)一套獨(dú)立的基于交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)驗(yàn)證測(cè)試功能包含交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可識(shí)別、可執(zhí)行和可決策能力。通過(guò)用例測(cè)試，以演示驗(yàn)證的方式，在系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的驗(yàn)證過(guò)程及結(jié)果的展示。

此次開(kāi)發(fā)的基于交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)，在對(duì)于交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可讀層級(jí)和特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)各層級(jí)的驗(yàn)證提出了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需求，以需求為依據(jù)，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的功能模塊。

基于交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)共包含5部分，第一部分是首頁(yè)，對(duì)于本系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行視頻介紹。第二部分是機(jī)器可識(shí)別驗(yàn)證模塊，包括“故障代碼可識(shí)別驗(yàn)證”“故障代碼唯一性驗(yàn)證”和“故障信息復(fù)用性驗(yàn)證”3個(gè)子菜單欄。第三、第四部分是機(jī)器可執(zhí)行驗(yàn)證和可決策驗(yàn)證模塊。最后一部分是測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊。

3.2 驗(yàn)證工具設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

3.2.1 功能模塊

（1）可識(shí)別驗(yàn)證測(cè)試

1）故障代碼可識(shí)別驗(yàn)證

選擇故障代碼測(cè)試用例，實(shí)現(xiàn)輸入故障代碼后可輸出對(duì)應(yīng)故障描述的過(guò)程。圖1為交互式電子故障診斷手冊(cè)故障代碼可識(shí)別驗(yàn)證流程圖。

2）故障代碼唯一性驗(yàn)證

圖2為交互式電子故障診斷手冊(cè)故障代碼唯一性驗(yàn)證流程。輸入故障代碼或故障關(guān)鍵詞，系統(tǒng)查詢是否找到唯一匹配項(xiàng)，并給出相應(yīng)的結(jié)果。

3）故障信息復(fù)用驗(yàn)證

圖3是交互式電子故障診斷手冊(cè)故障信息復(fù)用驗(yàn)證流程圖。輸入多個(gè)故障代碼，系統(tǒng)給出對(duì)應(yīng)的故障描述和診斷方案。進(jìn)行完所有的測(cè)試用例的運(yùn)行后，系統(tǒng)對(duì)于診斷方案復(fù)用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并給出反饋說(shuō)明。

（2）可執(zhí)行驗(yàn)證測(cè)試

圖4是交互式電子故障診斷手冊(cè)可執(zhí)行驗(yàn)證流程圖。輸入故障代碼或故障關(guān)鍵詞，系統(tǒng)輸出故障診斷準(zhǔn)備內(nèi)容，確認(rèn)后調(diào)取故障診斷方案。

（3）可決策驗(yàn)證

圖5為交互式電子故障診斷手冊(cè)可決策驗(yàn)證流程圖。輸入故障代碼或故障關(guān)鍵詞后，顯示可以選擇優(yōu)選條件的選擇框，選擇不同的優(yōu)選條件并顯示不同的優(yōu)選故障診斷方案，同時(shí)系統(tǒng)給出反饋說(shuō)明：“發(fā)生了某故障，根據(jù)某優(yōu)選條件，優(yōu)選的故障診斷方案排序如下?！?/p>

3.2.2 頁(yè)面設(shè)計(jì)

驗(yàn)證工具系統(tǒng)界面如圖6所示。左側(cè)是可識(shí)別驗(yàn)證、可執(zhí)行驗(yàn)證和可決策驗(yàn)證等各個(gè)模塊的菜單欄及其子菜單欄。針對(duì)可識(shí)別、可執(zhí)行、可決策驗(yàn)證3個(gè)功能模塊，詳細(xì)的界面設(shè)計(jì)為左側(cè)保留菜單欄，中間為故障代碼輸入框以及故障查詢率排名前15的故障列表，右側(cè)則為相關(guān)驗(yàn)證的說(shuō)明及對(duì)應(yīng)的圖1～圖5所示的驗(yàn)證流程。

3.2.3 相關(guān)數(shù)據(jù)表

每次進(jìn)行驗(yàn)證操作后，相關(guān)的數(shù)據(jù)由測(cè)試工具進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)，并在測(cè)試結(jié)果模塊進(jìn)行展示。測(cè)試結(jié)果部分設(shè)計(jì)了表格和餅狀圖的統(tǒng)計(jì)形式，將驗(yàn)證項(xiàng)目及驗(yàn)證次數(shù)，其中的成功次數(shù)和失敗次數(shù)以及所占總驗(yàn)證次數(shù)的百分比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和展示，給出交互式電子故障診斷手冊(cè)機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證的結(jié)果。

3.3 驗(yàn)證工具應(yīng)用

選取了根據(jù)某型汽車的故障診斷信息實(shí)現(xiàn)的交互式電子故障診斷手冊(cè)，采用驗(yàn)證工具進(jìn)行驗(yàn)證的應(yīng)用。按照不同的機(jī)器可讀層級(jí)，分別利用驗(yàn)證工具進(jìn)行了交互式電子故障診斷手冊(cè)機(jī)器可讀可識(shí)別、可執(zhí)行、可決策驗(yàn)證測(cè)試。表1和圖7給出了經(jīng)過(guò)3層級(jí)驗(yàn)證測(cè)試后的結(jié)果統(tǒng)計(jì)。對(duì)于故障代碼可識(shí)別驗(yàn)證，總共進(jìn)行了14個(gè)用例的測(cè)試，其中11次實(shí)現(xiàn)了故障代碼的可識(shí)別。對(duì)于故障診斷方案可復(fù)用驗(yàn)證，所有測(cè)試用例的故障診斷信息中有18條信息進(jìn)行了復(fù)用。對(duì)于故障代碼唯一性驗(yàn)證，共進(jìn)行了11個(gè)用例的測(cè)試，其中10個(gè)故障代碼信息都是唯一的，1個(gè)故障代碼對(duì)應(yīng)了兩個(gè)故障，不符合唯一性要求。對(duì)于機(jī)器可執(zhí)行驗(yàn)證，共進(jìn)行了11個(gè)用例的測(cè)試，7次調(diào)取了故障診斷先決事項(xiàng)，經(jīng)過(guò)人員交互后進(jìn)行下一步故障診斷，4次沒(méi)有成功調(diào)取故障診斷先決事項(xiàng)。對(duì)于機(jī)器可決策驗(yàn)證，共進(jìn)行了6個(gè)用例測(cè)試，其中5次根據(jù)所選的優(yōu)選條件，故障診斷信息排序發(fā)生了變化，1次雖然選擇了優(yōu)選信息，但未給出優(yōu)選的故障診斷信息排序。

4 結(jié) 論

本文針對(duì)新型標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器可讀可識(shí)別、可執(zhí)行和可決策的層級(jí)驗(yàn)證問(wèn)題，以交互式電子故障診斷手冊(cè)為對(duì)象，分析了其機(jī)器可讀各個(gè)層級(jí)的能力要求及相應(yīng)特征，提出了驗(yàn)證需求和驗(yàn)證方法，以需求為導(dǎo)向，方法為輸入，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的驗(yàn)證工具，用于進(jìn)行交互式電子故障診斷手冊(cè)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證。由于機(jī)器可讀標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)形式根據(jù)具體的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象會(huì)存在一定的差異性，機(jī)器可識(shí)別、可執(zhí)行和可決策的實(shí)現(xiàn)方式也存在一定區(qū)別，但是通用的機(jī)器可讀能力等級(jí)和要求是一致的，因此本論文的研究可以作為特例，后續(xù)可對(duì)相關(guān)方法進(jìn)行延伸和借鑒，為其他新型標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器可讀層級(jí)驗(yàn)證提供參考。