自动化制造系统的可靠性分析

1）系统可靠性分析的目的

自动化制造系统是具有高柔性和高度自动化的生产加工线，它至少应具备如下基本功能：

（1）自动变换加工程序。

（2）自动完成多品种零件族加工。

（3）对作业计划和加工顺序能够按某些策略随机应变。

（4）高效率自动换刀。

（5）自动监测、质量自动控制和故障自动诊断等。

这些功能是否能得到可靠保证，与自动化制造系统设计和运行质量有极大关系。自动化制造系统的设计可靠性是实现其功能的基础，运行可靠性是实现功能的保证，两者共同决定了系统的可靠性。设计可靠性分析可以预测自动化制造系统可靠性的预期水平，并可对系统的可靠性进行合理分配。运行可靠性分析则是确定自动化制造系统实际达到的可靠性水平是否与技术任务书规定的相符。因此，对自动化制造系统设计和运行可靠性进行分析显得十分必要。这项工作不仅是对设计和运行可靠性的评价，也为设计和运行的不足之处给出了分析的依据。可靠性分析的目的就在于计算所设计的自动化制造系统所能达到的可靠度、可用度、MTBF（mean time between failures，平均无故障间隔时间）等可靠性指标，为系统的可靠运行和进行可靠性设计提供必要的依据，是系统设计不可缺少的重要环节。

2）系统可靠性分析的主要内容

系统可靠性分析的主要内容，如表4-5所示。

表4-5　系统可靠性分析内容

3）自动化制造系统可靠性分析的特点与一般要求

（1）自动化制造系统可靠性分析的特点。对自动化制造系统设计与运行进行可靠性分析时，必须考虑下列特点：

①自动化制造系统是一种多功能系统，各功能起着不同的作用，因此，对各种功能有不同程度的可靠性要求；

②在自动化制造系统运行中可能发生异常情况（紧急、危险），这些异常情况是系统工作故障或错误的产物，它们可导致系统功能和性能的严重破坏（事故）；(www.xing528.com)

③参与自动化制造系统工作的有各种保障机构和人员，这些保障机构和人员对自动控制系统的可靠性水平都可能有不同程度的影响；

④每一套自动化制造系统由大量各种不同的组元（硬件、软件和人员）组成，在完成自动化制造系统的某一功能时一般有多种不同的组元参与工作，而同一个组元也可能同时参与完成几种功能。

（2）自动化制造系统可靠性分析的一般要求。分析自动化制造系统设计和运行的可靠性时，应按照自动化制造系统的每种功能，采用适当的方法单独地对可靠性基础数据进行统计处理，求得系统的可靠性指标数值，如可靠度、失效率和平均寿命等，从而对整个系统的可靠性进行评估。必要时，还应进行系统发生紧急情况的可靠性分析。

①由于自动化制造系统是一个复杂的系统，在描述系统的失效模式时，要尽量以零部件故障模式来表征，只有在难以用零部件故障模式进行描述或无法确认是某一零部件发生故障时，才可以用子系统或系统本身的故障模式进行描述。

②失效模式及影响分析是自动化制造系统可靠性分析方法之一，自动化制造系统用户应根据同自动化制造系统设计方所达成的协议编制自动化制造系统功能一览表，由合同承包商（设计方和生产厂）提供详细的失效模式及影响分析一览表（根据此表对具体的自动化制造系统提出可靠性要求以及失效模式判别准则），并列入自动化制造系统技术任务书。

③自动化制造系统设计方必须向自动化制造系统用户提供详细的故障树分析，以此作为管理人员和维修人员的指南。

④为了合理地、科学地分析自动化制造系统设计与运行的可靠性，必须对自动化制造系统所有的自动化制造模块逐一完成下列工作：a.每一自动化制造模块的可靠性数据收集、可靠性指标确定以及维修性设计，人机工程设计、安全性设计、以期达到高的可靠性，最终完成可靠性分配；b.每个自动化制造模块的可靠性均应单独获得定量描述、分析和评估；c.分析、确定自动化制造模块的失效模式；d.给出自动化制造模块故障树，并考虑自动化制造模块的所有元件对于失常状态具有一种互相补偿的功能，可以防止失常状态在完成相应功能时变成故障，或将其不良后果降低到最低限度。

⑤在自动化制造系统设计和运行的各个阶段应对自动化制造系统可靠性进行分析，做到：a.在研制自动化制造系统过程中应对系统可靠性进行设计（先验）分析，在自动化制造系统试运行和工业运行中应对系统可靠性进行实验（事后）分析；b.在自动化制造系统设计与运行的各阶段对其可靠性进行分析时，是否要考虑自动化制造系统软件和人员工作可靠性，应由自动化制造系统技术任务书予以规定。

⑥在编写自动化制造系统技术任务书时，应指出为保证新研制（或新型的）自动化制造系统而规定的可靠性及所要做的一系列工作，并把这些工作编制成《自动化制造系统可靠性保障计划》。

4）自动化制造系统可靠性分析有关的术语定义

自动化制造系统可靠性分析有关的术语定义，如表4-6所示。

表4-6　可靠性分析有关的术语定义

（续表）