[发明专利]一种基于任务可靠度的多态制造系统剩余寿命预测方法

说明书

本发明提供一种基于任务可靠度的多态制造系统剩余寿命预测方法，具体步骤是：一、基于制造系统结构和生产任务需求，确定影响任务可靠性的制造设备和工序；二、确定产品关键质量特性和相关参数；三、计算各制造设备的性能状态分布函数；四、计算产品质量状态函数；五、计算制造系统任务可靠度；六、计算制造系统剩余寿命期望；七、比较不同可靠度下的制造系统剩余寿命；该方法考虑了制造设备退化导致的在制品质量状态下滑所导致的制造系统功能输出退化，从根本上弥补了传统制造系统剩余寿命评估方法中忽略制造系统任务需求的不足。具有很好的实用价值。

技术领域

本发明提供了一种基于任务可靠度的多态制造系统剩余寿命预测方法，属于可靠性建模与分析技术领域。

背景技术

作为国家生产力水平的直接体现，制造业支撑着国家经济的健康、稳定的发展。而制造系统包含着制造业最核心技术和设备，其性能水平、智能化水平和可靠性水平，都直接决定产品的生产率和质量水平，影响了企业的竞争力。传统对多态制造系统的健康状态检测技术主要通过收集制造设备自身的动态运行数据，提取设备运行信息，识别设备故障模式，进而对设备的退化趋势和剩余使用寿命进行预测。

基于系统工程的思想，多态制造系统不仅包含了制造设备及其动态运行信息，同样包含着作为输入的生产任务要求和作为输出的在制品信息，三者共同表征了多态制造系统的健康状态，且存在紧密的联系。生产企业根据任务需求确定制造系统中制造设备的组成和结构，同时确定对制造设备性能状态和在制品的要求。因此，在对制造系统进行可靠性建模时，其故障内涵不仅包含制造设备的故障，同时也涵盖被制造产品质量的下滑。随着制造设备产生性能状态退化，其下游的在制品将会产生一定程度的质量偏差，导致在制品的质量状态下滑。当在制品在整个制造系统中各工位的偏差累积超过一定阈值时，产品的质量状态将不再能满足生产任务要求，导致制造系统输出合格产品的功能失效。制造系统的任务可靠性定义：制造系统在规定的生产条件下和规定的周期内持续完成生产任务要求的能力。制造系统任务可靠性的评估分析是实现有效性能状态监测和剩余寿命预测的前提，对于保证生产效率和产品高质量水平具有关键性作用。因此，如何有效从系统的层次和生产任务的角度对制造系统的可靠性水平进行建模分析，并准确给出系统剩余寿命已成为制造领域中所面临的关键问题。

当前对于制造系统故障诊断和剩余寿命预测的研究多数围绕单独的制造设备进行，利用大数据分析技术从制造设备的动态数据中提取运行信息和故障模式，建立性能状态模型，并基于模型对制造设备的性能退化趋势进行预测。这类分析方法从制造设备自身故障的角度考虑了可靠性和剩余寿命等参数指标，但是忽略了制造系统的功能属性，没有考虑制造设备的输出，即在制品的质量状态对于制造系统完成生产任务能力的表征作用。针对目前制造系统的可靠性建模和剩余寿命预测方法不能准确描述制造系统在生产任务要求下的性能状态，无法为制造系统维修策略提供有效参考的现象，本申请在生产任务剖面下分析制造系统需要满足的整体性能指标，基于制造系统的物理构成和在制品的质量偏差数据，系统评价制造系统完成规定生产任务的能力，弥补了忽略在制品质量状态的传统制造设备性能状态评估方法的不足。面向智能制造的制造业发展和转型，对于制造系统的智能化水平提出了更高的要求，开展面向制造系统任务可靠度的剩余寿命预测方法研究对于提升智能制造系统对制造设备、生产任务、在制品等多要素的全面感知和分析将起到重要的推动作用。为此，本发明给出了一种基于任务可靠度的多态制造系统剩余寿命预测方法，用于提高多态制造系统剩余寿命预测的有效性和准确度，为制造系统的预防性维修提供指导。

发明内容

(1)本发明的目的：