[發明專利]一種基于FMEA分析的數控機床可靠性綜合分配方法

有效

• 申請號: 201510358432.4
• 申請日: 2015-06-24
• 公開（公告）號: CN104992011B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 張義民;楊周;朱云鵬
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種基于FMEA分析的數控機床可靠性綜合分配方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、設置目標數控機床的目標可靠度，并確定目標數控機床所包括的子系統，及每個子系統的可靠性評價指標和失效模式；

步驟2、判斷可靠性評價指標中是否包含子系統相關失效嚴重度，即是否考需要考慮故障相關性的影響，若是，則執行步驟3，否則執行步驟4；

步驟3、根據目標數控機床子系統的失效概率，獲得子系統相關失效嚴重度；

步驟3-1、統計目標數控機床子系統的失效概率；

步驟3-2、采用極大似然估計法獲得任意兩個子系統的相關系數；

步驟3-3、建立目標數控機床子系統的相關系數矩陣；

步驟3-4、根據相關系數矩陣計算獲得子系統相關失效嚴重度；

步驟4、結合實際情況，采用FMEA分析方法確定每個子系統中不同失效模式的FMEA評價值，包括不同失效模式的失效嚴重度和不同失效模式的失效頻率，根據上述失效嚴重度和失效頻率，進一步獲得所有子系統的相對失效嚴重度平均值和相對失效頻率平均值；步驟5、將FMEA分析方法中的嚴重程度和失效程度進行分區，包括低、中、高三區；

步驟6、判斷每個子系統的相對失效嚴重度平均值和相對失效頻率平均值所屬分區，并設定該分區內子系統的可靠性分區度；

步驟7、根據不同分區所設定的子系統的可靠性分區度和三階轉換函數，將每個子系統的嚴重度和失效率有線性關系轉換為非線性關系；

步驟8、根據轉換后獲得的每個子系統失效嚴重度和失效頻率，及其他可靠性評價指標，獲得每個子系統在不同可靠性評價指標下的分配系數和不同可靠性評價指標的分配權重，進而獲得子系統分配向量；

步驟9、根據獲得的子系統分配向量，獲得最終每個子系統的可靠度，具體如下：

當可靠性評價指標中不包括子系統相關失效嚴重度時，具體如下：

步驟9-1、將步驟1所設定的目標可靠度轉換為目標失效率，根據子系統分配向量和目標失效率，獲得每個子系統的失效率；

步驟9-2、將每個子系統的失效率轉換為可靠度，即獲得最終每個子系統的可靠度；

當可靠性評價指標中包括子系統相關失效嚴重度時，具體如下：

步驟9-a、根據子系統分配向量，獲得子系統失效率比值；

步驟9-b、根據步驟1所設定的目標可靠度、子系統的相關系數、子系統的故障相關關系和子系統失效率比值，獲得每個子系統的失效率；

步驟9-b所述的根據步驟1所設定的目標可靠度、子系統的相關系數、子系統的故障相關關系和子系統失效率比值，獲得每個子系統的失效率，具體公式如下：

其中，R_s^*(t)表示設定的目標可靠度，m表示具有相關性的子系統個數，s表示相互獨立的子系統個數，n表示子系統的個數，R_i(t)表示相關第i子系統的可靠度，λ_i表示第i個子系統失效率比值，a_i表示分配向量的第i個元素，a₁表示分配向量的第1個元素，t表示時間，表示不相關第子系統的可靠度，表示具有故障相關性的子系統序數；表示具有故障獨立的子系統序數；θ表示相關系數；

步驟9-c、將每個子系統的失效率轉換為可靠度，即獲得最終每個子系統的可靠度；

步驟10、根據所獲得的每個子系統的可靠度，設計目標機床。

2.根據權利要求1所述的基于FMEA分析的數控機床可靠性綜合分配方法，其特征在于，步驟4所述的根據上述失效嚴重度和失效頻率，進一步獲得所有子系統的相對失效嚴重度平均值和相對失效頻率平均值，具體為：在每個子系統不同失效模式的失效嚴重度中選擇最大值作為相對失效嚴重度，再獲得所有子系統的相對失效嚴重度平均值；在每個子系統不同失效模式的失效頻率中選擇最大值作為相對失效頻率，再獲得所有子系統的相對失效頻率平均值。

3.根據權利要求1所述的基于FMEA分析的數控機床可靠性綜合分配方法，其特征在于，步驟5所述的低區取值范圍為1～3級，中區取值范圍為4～7級，高區取值范圍為8～10級。