MDH80加工中心可靠性分配前期準備
4.2可靠性分配前期準備可靠性分配技術(shù)己經(jīng)發(fā)展了很多年，在很多領(lǐng)域取得了比較顯著的成果，比如電子 設備的可靠性分配技術(shù)己經(jīng)應用的很廣泛了。但是因為加工中心具有其特殊性，因此要 選擇與其相匹配的可靠性分配方法。在進行可靠性分配前，還要對加工中心做一些基礎(chǔ) 性分析。4.2.1加工中心可靠性框圖可靠性框圖是以直觀的圖形來描述加工中心各個子系統(tǒng)可靠性之間的邏輯關(guān)系。它 是完成可靠性分配的基礎(chǔ)。制定可靠性框圖，可以明確加工中心各子系統(tǒng)之間的可靠性 邏輯和數(shù)學關(guān)系，以方便設計人員制定合理的可靠性分配策略。在可靠性框圖中，通常一個方格對應于一個功能單元。在制定加工中心可靠性框圖 時，本文定義一個方格表示一個子系統(tǒng)。這些方格之間的連線并不代表其實際的物理或 功能上的聯(lián)接方式，只是表明它們之間關(guān)于整機失效的邏輯關(guān)系。幾種常見的可靠性框 圖模型[45]表現(xiàn)形式如下：(1)并聯(lián)系統(tǒng)模型。當一個系統(tǒng)中的所有子功能單元都發(fā)生故障時，該復雜系統(tǒng) 才會失效，這種系統(tǒng)就屬于并聯(lián)系統(tǒng)模型。它的可靠性框圖如圖4.1所示。(2)串聯(lián)系統(tǒng)模型。當一個系統(tǒng)中任意一個子功能單元發(fā)生故障，該復雜系統(tǒng)就 會失效，這種系統(tǒng)就屬于串聯(lián)系統(tǒng)模型。它的可靠性框圖如圖4.2所示。(3)混聯(lián)系統(tǒng)模型。混聯(lián)系統(tǒng)指的是由串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)共同組成的系統(tǒng)。它包括 串-并聯(lián)系統(tǒng)和并-串聯(lián)系統(tǒng)，其可靠性框圖如圖4.3和圖4.4所示。(4)k/n表決系統(tǒng)模型。如果系統(tǒng)中有n個功能單元，其中至少有k個功能單元 正常工作，系統(tǒng)才能正常工作，這種系統(tǒng)就被稱為k/n表決系統(tǒng)。也可以理解為如果有 多于n-k個功能單元失效，該系統(tǒng)就會失效。其可靠性框圖如下：根據(jù)加工中心的特點可知，加工中心任何一個子系統(tǒng)發(fā)生故障，加工中心都不能繼 續(xù)工作。因此加工中心可以看做是由所有子系統(tǒng)作為功能單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)模型， MDH80加工中心的可靠性框圖如下：4.2.2可靠性分配指標定量分析一個產(chǎn)品的可靠性就需要先規(guī)定產(chǎn)品的可靠性評價指標。常見的可靠性評 價指標有很多種，比如可靠度、故障率、平均失效前時間等。在工程中，通常用平均故 障間隔時間作為精工機床或加工中心的可靠性評價指標。平均故障間隔時間的英文名稱 是meantimebetweenfailures，英文簡稱是MTBF。故障間隔時間就是后一個故障的開始 時間減去前一個故障的結(jié)束時間。在計算MDH80加工中心的平均故障間隔時間時要用 到生產(chǎn)線上所有的MDH80加工中心的故障時間數(shù)據(jù)，而不是某一臺的[46]。這樣的樣本 空間較大，計算出的結(jié)果比較準確。當解決了加工中心所有因設計和裝配造成的故障后， 再計算MTBF是比較準確的。故障間隔時間與故障率是成反比的。根據(jù)本條生產(chǎn)線上MDH80加工中心在早期失效期的表現(xiàn)和國產(chǎn)加工中心的通常能 夠達到的可靠性水平，本文將可靠性分配指標定為：新設計出的加工中心在偶然失效期 內(nèi)MTBF要達到550小時。4.2.3常見的可靠性分配方法能夠完成可靠性分配的方法有很多，這些方法己經(jīng)應用到了很多的工程領(lǐng)域，本節(jié) 將介紹幾種常用的可靠性分配方法。(1)等分配法該方法適用于由性質(zhì)基本相同的功能單元組成的系統(tǒng)。這里的相同性質(zhì)指的是成 本、技術(shù)水平、重要程度、復雜程度都差不多。這種分配方法主要是為了避免在串聯(lián)系 統(tǒng)中出現(xiàn)可靠性較差的功能單元，而其他功能單元卻分配了較高的可靠性。如果出現(xiàn)這 種情況，該串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性水平要取決于這個可靠性水平最弱的單元。因此用等分配 法可以防止出現(xiàn)這種可靠性指標被浪費的情況。在等分配法中，系統(tǒng)中的所有功能單元 應該分配給相同的可靠性水平。顯然，等分配法比較容易操作。(2)AGREE分配法上世紀50年代后期，美國為了解決電子設備的可靠性問題提出了 AGREE分配法。 AGREE法綜合考慮了系統(tǒng)中各個功能單元的復雜性、重要性、實際工作時間之間的差 別和它們對總系統(tǒng)失效的影響[47]。這種方法很適合于串聯(lián)系統(tǒng)。其中各個單元的復雜性 指的是該功能單元中所含的零件數(shù)與系統(tǒng)零件總數(shù)的比，零件越多的功能單元越復雜。 重要性指的是該功能單元的故障數(shù)與系統(tǒng)總故障數(shù)之間的數(shù)量比。在進行可靠性分配 時，某功能單元分配到的故障率比重應該與重要性成反比，與復雜性成正比。這種方法 對電子設備的可靠性發(fā)展起到了很重要的作用，在工程領(lǐng)域應用的很廣泛。它的分配思 想也影響了可靠性理論的發(fā)展。(3)比例組合法比例組合法的基本思想是根據(jù)老產(chǎn)品的各個子單元的故障率所占比重來指導新產(chǎn) 品的可靠性分配方案。這種方法需要為新產(chǎn)品選擇同類型的老產(chǎn)品，新產(chǎn)品和老產(chǎn)品必 須很相似，而新產(chǎn)品只是要求達到更低的故障率。比例組合法要求新產(chǎn)品各個子單元故 障率的比與老產(chǎn)品各個子單元故障率的比相同。因此只要計算出老產(chǎn)品各個子單元的故 障率的比再乘以新產(chǎn)品的故障率指標就可以完成新產(chǎn)品各個子單元的故障率分配。這種 方法主要適應于串聯(lián)模型。