[发明专利]数控机床全生命周期重要性测度分析方法

摘要

本发明涉及一种数控机床全生命周期重要性测度分析方法。首先进行子系统划分，通过最小二乘法进行子系统可靠性建模；由于采集的数据涵盖早期故障期和偶然故障期，因此采用分段威布尔建立整机模型，分段函数第一、二阶段分别描述早期故障期、偶然故障期，根据整机模型建立子系统可靠性动态重要性测度模型；统计分析两阶段故障次数和故障停时，分析子系统失效临界和运行临界重要性测度。最后对比阐明单独采用故障次数确定关键子系统的片面性，并详细分析早期故障期和偶然故障期子系统重要性测度变化，基于时间变化的观点确定不同时期关键子系统，为工程设计人员有针对性地采取纠正措施以提高数控机床可靠性和维修人员制定维修策略提供依据。

主权项

一种数控机床全生命周期重要性测度分析方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：根据数控机床结构和功能特性对其进行子系统划分；步骤2：由于故障数据在采集是从机床出厂交付用户使用即开始记录，所采集的数据包括故障早期故障期和偶然故障期的数据，所以对获得故障时刻数据采用两阶段威布尔分布描述更为合理；分布函数的第一阶段理解为数控机床早期故障期的分布模型，第二阶段理解为数控机床偶然故障期的分布模型，分段威布尔模型的可靠性函数为：通过对故障数据的模型初选，数据拟合以及假设检验，得到数控车床的故障数据的两阶段威布尔分布模型，同时确定系数和早期故障期和偶然故障期的分界点；根据上面的分析可知，在小时内为机床的早期故障期，在小时开始为偶然故障期；并通过最小二乘法建立数控机床子系统可靠度函数：步骤3：分别考虑早期故障期和偶然故障期机床各子系统对整机的重要程度，建立数控机床子系统可靠性重要性测度动态模型，数控机床子系统重要性测度是一个随时间变化的量，这与系统运行状态是相吻合的，随着时间的发展，原来相对不重要的子系统可能变成重要的子系统，对于一个子系统对系统正常的可靠性重要性测度表示为：对于一个独立元件组成的关联系统则有：根据上式可知，通过子系统i的可靠性对于系统可靠性的增长速率来衡量子系统i对系统可靠性的重要性测度，即：式中：——子系统的可靠性重要性测度——系统可靠度函数——子系统可靠度函数；由于可靠性重要性测度表示的是系统可靠度对子系统可靠度的变化率，上式的物理意义为：对于系统中任意两个子系统的可靠性重要性测度与，若，则说明提高子系统的可靠性水平对系统可靠性水平提高的贡献更大，从而间接表明子系统比更重要，即越大，部件可靠度的变化引起系统可靠度的变化越大；因此，改进可靠性重要性测度较大的子系统并提高其可靠度，可使系统的可靠度有较大的改善；通过matlab画出各子系统对整机的可靠性重要性测度曲线；步骤4：对数控机床所有故障进行分析，确定各故障发生部位，统计数控机床子系统和整机故障发生次数及每次故障的停机时间，进而建立数控机床子系统失效临界重要性测度和子系统运行临界重要性测度，其表达式如下：通过步骤1中的整机可靠性建模发现，在小时内为早期故障期，超过小时数控机床运行达到偶然故障期，因此需要对子系统失效临界重要性测度和子系统运行临界重要性测度分别在早期故障期和偶然故障期进行分析；步骤5：根据子系统失效临界重要性测度、子系统运行临界重要性测度和可靠性重要性测度综合分析数控机床在早期故障期和偶然故障的关键子系统，为数控机床可靠性设计、可靠性改进、制定维修策略提供依据。