CBR在主板維修中的應用研究

伍儒彬，蔡 瓊

(武漢工程大學 計算機科學與工程學院， 湖北 武漢 430074)

0 引 言

1982年，Roger Schark教授在《Dynamic Memory》中提出基于案例推理(Cased-Based Reasoning CBR)技術，并應用該技術開發一個CBR應用系統，該系統是一個簡答式的專家系統.它成為爾后許多CBR系統的模型和研究基礎.經過三十年的發展，CBR的優點不斷挖掘，受到越來越多的學者和企業重視.文獻[1]和[2]是將CBR與其它方法進行結合研究；而文獻[3]～[5]則是對案例庫的本身維護及應用進行研究，總的說來其應用領域有：企業決策，問題求解，系統故障診斷，天氣預報等方面.而主板維修是主板制造企業在生產過程和售后服務中的一個必不可少的環節，對不良品的處理是不少此類企業必須解決的問題，因此，將CBR技術與原理應用到主板維修中探討和研究，以從理論模型上尋求解決問題的可能性.

1 CBR的基本原理

受到人類認識事物過程中的推理記憶啟發，CBR被提出.CBR系統可看成對過去類似問題的回憶，與現有的問題作比較，給出解決現有問題的方案，也就是一種應用之前類似的求解策略來解決當前問題.它實質是用領域中現有的經驗通過推理來解決問題.一般來說，CBR的原理圖如圖1所示，它包括兩個方面：即經驗重用和經驗自學習[6].經驗的重用是指對實例庫中有相同或相似的例子作為參考來解決問題；經驗的自學習指的是當案例庫中沒有滿足的實例時，通過適當的修改，修改后的案例可以解決問題，將修改后的案例存入案例庫，作為下次使用的參考.CBR推理如下[7]：

(1)檢索(Retrieve)從案例庫中搜索相似案例.

(2)重用(Reuse)復用相似案例并求解當前問題的解決方法.

(3)修改(Revise)修改解決方法以適應解決當前問題的案例.

(4)保存(Retain)保存新案例以作備用.

圖1 CBR原理圖

從原理圖中可知，案例檢索(Retrieve)是十分關鍵的一步.需要計算案例庫中的案例與問題案例的相似程度，從而獲取待解決問題的相似案例.它的主要任務是檢索案例庫，計算案例庫中案例與問題案例的匹配程度，從而獲得新問題的相似案例.

案例重用(Reuse)[7]就是在獲取的案例中重用相似案例的解答來解決問題.簡單的說，案例重用分為復制和調整兩部分.前者，指的是拷貝(Copy)重用案例的解決方案.后者，指的是用戶對過去案例對象的信息進行分析，來判斷它與問題案例之間的不同，適當的調整(Adapt)以進行重用過去案例的適用部分.

案例修改(Revise)[7]是指對案例檢索得到的相似案例的解決方案進行修改以解決新問題的過程.案例修改通常包括方案評價和修正兩個方面，它涉及到復雜的領域知識，評價和修正一般需要人為的進行干預，由人機交互產生結果.

案例保存(Retain)[7]是為將來解決問題保留可能有用的經驗部分.

2 主板維修

在主板生產過程中(主板生產流程如圖2所示)，因料件，制程，周轉，人為等原因可能造成主板的不良.故而，不良品維修在生產中是一個不可回避的環節.而維修的成本除設備，料件是可預知的，其人力成本是波動的，同時對交貨期限也帶來一定影響.維修經驗可否復用和推廣是管理者思考的問題.首先了解一般主板工作的基本條件：(1)電壓供電正常，(2)接地信號良好，(3)時鐘頻率信號準確，(4)主要數據信號，控制信號正常，(5)Reset信號正常.如上述條件滿足，則主板能正常開機，但可能有其它功能性不良，如：打印機接口功能失效，USB接口功能失效等.其次，受工作時間，個人認知和學習水平的限制，維修經驗是一個模糊的概念.

圖2 主板生產流程圖

企業為使成本變得更可控，交貨期限符合合同要求，ICT(in circuit test,線路板內路測試)測試應運而生，但其高昂的價格和需要專人維護，增加了企業的生產成本.假若產品的訂單量可觀，其產品成本增加是微量的(例如：500萬片的訂單增加的設備和人工成本為1 000萬元，則單個產品的價格上升2元/片，成本價格上漲是可接受的)，但隨著產品多樣性和客制化程度的深入，更多的企業選擇人工維修.

3 CBR在主板維修中的應用實例

主板維修的最終結果有兩種.一種是找出原因維修成良品；另一種是無法找出不良原因，申請報廢(兩個特例：PCB斷線，氧化亦屬于此列.)為便于研究，約定：將每一塊不良主板都作為一個案例分析，同時人為誤判(測試人員將良品判定為不良)不作研究.

在基于框架表示的案例推理中，框架表述應清晰，簡潔，其難點是所建立的框架怎樣才能全面表述案例.一般來說，主板維修的案例表示有以下內容：(1)案例的基本信息，(2)案例的特征，(3)案例的解決方法和結果.

主板維修過程中，有一種不良現象為：不開機.按維修的一般流程如圖，以不開機現象為例，用框架表示法表達知識，并進行推理.

由前述的主板工作條件可知，可能造成主板不開機的原因如下:(1)供電電壓不正常，(2)接地信號不良，(3)時鐘頻率信號錯誤，(4)主要數據信號，控制信號不正常，(5)Reset信號不正常.

依據維修的特點，采用框架知識表示方法表達如下：

框架名：不開機(代碼001)

主板ID號：W1232456789

主板架構：Intel 845系列

主板所屬機種：A機種

主要電壓：

查詢電壓判斷子框架進行處理，(結果為正?；虿徽?

復位信號：

查詢復位信號判斷子框架進行處理，(結果為正?；虿徽?

時鐘頻率信號：

查詢時鐘信號判斷子框架進行處理，(結果為正?；虿徽?

接地信號：

查詢接地信號判斷子框架進行處理，(結果為正?；虿徽?

數據信號：

查詢數據信號判斷子框架進行處理，(結果為正?；虿徽?

維修時間：2010年12月20日×時×分

維修工程師ID號：Y0012

維修處理結果：由子框架返回一個結果或多個結果

該框架中，主板ID號，主板架構，主板所屬機種，維修時間，維修工程師ID號的信息均由企業的SFIS(Shop-Floor Information System 現場信息整合系統)系統導入.由于造成不開機的原因眾多，因此分成多個子系統來完成該框架的描述，每個子系統檢測某一方面的特性并給出處理辦法和結果.

以下列出三個子框架，電壓判斷子框架，復位信號判斷子框架，時鐘頻率信號判斷子框架來作分析：

框架名：電壓判斷處理

主板ID號：W1232456789

主板架構：Intel 845系列

電壓Vcore： 電壓范圍值，典型電路

電壓Vcc 1.5 V：電壓范圍值，典型電路

電壓Vcc 2.5 V：電壓范圍值，典型電路

電壓Vcc 1.8 V：電壓范圍值，典型電路

電壓Vcc 3.3 V：電壓范圍值，典型電路

。。。。。。 。。。。。。

判斷與處理結果：某電壓值不正常，更換電子元件

(如MOS管)后正?；蛩须妷褐嫡?/p>

(結果返回到上一級調用框架)

在電壓判斷子框架中，主要判斷各類電壓的供給是否正常.圖3是Vcore電壓供電電路，用示波器檢測Vcore電壓，測量A，B兩點的電壓值，其中Vcore的值應處在A點與B點的值之間，若A、B兩點的值為零或過高，則CPU不能正常工作，首先確定A與B兩點對應的場效應管工作是否正常，再確定HIP芯片是否工作正常，最后再判斷ISL芯片是否工作正常.若判定某一芯片工作不正常，應取下，再判斷是否對其它的連接芯片或電子元件造成損壞.若圖3中HIP損壞有可能造成A點的場效應管損壞.

圖3 Vcore電壓供電電路

圖4是將Vcc3電壓轉為Vcc1.5，用以提供Vcc1.5電壓，電路中只用到一個電子元件，判斷過程與外部聯系不大，只需要確定Vcc3電壓正常，此時Vcc1.5不正常，則考慮圖中電壓轉換元件是否損壞.圖4中Vout的計算公式為

Vout=1.25*(1+R2/R1)+50 μA*R2

圖4 Vcc3電壓轉Vcc1.5電路

框架名：復位信號判斷處理

主板ID號：W1232456789

主板架構：Intel 845系列

復位信號1：PCI復位信號，典型電路

復位信號2：ISA復位信號，典型電路

復位信號3：南橋復位信號，典型電路

。。。。。。 。。。。。。

判斷與處理結果：某復位信號不正常，更換電子元件

(如南橋)后正?；蛩袕臀恍盘栒?/p>

(結果返回到上一級調用框架)

在復位信號判斷子框架中，主要判斷兩方面：是否有復位信號和有復位信號時信號正常與否，找到PCI槽位的第11 PIN進行確認，而ISA復位信號則是在ISA槽位第2 PIN進行確認，而南橋的復位信號一般都有延伸出來，如圖5所示，只要在對應的芯片連接上找到該PIN腳，在開機時進行檢測.

圖5 復位信號邏輯示意圖

框架名：時鐘頻率信號判斷處理

主板ID號：W1232456789

主板架構：Intel 845系列

時鐘頻率信號1：14.318M，典型電路

時鐘頻率信號2：PCICLK33M，典型電路

時鐘頻率信號3：USBCLK48M，典型電路

。。。。。。 。。。。。。

判斷與處理結果：某復位信號不正常，更換電子元件

(如晶振)后正?；蛩袕臀恍盘栒?/p>

(結果返回到上一級調用框架)

在時鐘頻率信號判斷處理子框架中，主要用來判斷各類時鐘頻率信號是否正常.如圖6所示的電路，首先確認晶振Y是否工作正常(一般為14.318 MHz，具體以實際電路為參照)，再來判斷各種時鐘頻率信號是否正常，最后延伸到各終端電路.在圖6所示的電路中，若CLK信號不正?；蛭刺峁r鐘頻率信號，而晶振Y，接地和電壓工作正常，就可判定為ICS芯片不良.

圖6 時鐘頻率信號電路

現假若某片主板不開機送至維修站，維修工程師按一般流程進行檢測，確定原因所在.當其基本工作電壓正常，而某一個時鐘信號(假設14.318)不正常，利用設備進行檢測，確認為PCB斷線，則進入“主板報廢審批”(參考主板報廢審批框架).(或確認為提供14.318頻率的晶振不良，更換料件后再進行維修判斷,返回到不開機框架里至少有一條14.318時鐘信號不良，更換晶振后時鐘信號正常)

框架名：主板報廢審批

主板ID號：W1232456789

主板架構：Intel 845系列

主板所屬機種：A機種

申請報廢時間：2010年12月20日×時×分

申請報廢工程師ID號：Y0012

申請報廢原因：無法維修或PCB斷線，氧化

審批處理結果：同意(產品轉報廢庫)

不同意(產品轉不良品待分析庫)

(結果返回到調用框架)

4 結 語

將CBR引用到主板維修中是一種探討和嘗試，基于CBR的知識學習模式是增量，不斷擴大的，特別是造成主板不良現象的原因有多種.一方面，能不斷的積累經驗和知識，對后續的案例提供解決方法和思維模式，為新手的培訓提供了平臺和幫助，并有利于維修工程師提高工作效率；另一方面，若無限制的將所有案例都保存，必將增加新案例尋求解決方案時的檢索成本，同時運行效率下降.又因為主板維修的記錄必須全面保存下來，以便于以后的品質追蹤，所以如何全面的保留解決方案且具有較高的運行效率有待深究，這將是下一個階段的研究方向和重點.

參考文獻：

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[4] 張雷，左洪福.基于本體的案例表示和CBR系統結構研究[J].山東理工大學學報(自然科學版)，2006，20(4)：48-51.

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