基于动态相关故障的数控机床可靠性分析与评价研究

将故障相关性理论引入数控机床可靠性研究领域，进行动态相关故障的数控机床的可靠性分析与评价技术研究。开辟故障相关下的数控机床可靠性试验最优策略、故障机理分析、可靠性建模、可靠性评价及基于极大相关类的可靠性仿真预测技术。用故障相关矩阵、故障相关图、Copula函数以及Weibull非致命冲击混合模型等进行相关故障下数控机床可靠性试验、分析和预测技术研究。综合故障随机性、故障相关性、故障模式影响与危害等因素对数控机床进行可靠性评价。消除传统的可靠性分析方法中只考虑独立故障而造成的分析结果的误差，完善数控机床可靠性分析和评价的理论体系。

数控机床功能先进性和结构复杂性导致其故障存在相关性，一个单元或子系统出现故障，可能致使系统其他部分发生故障，引起多米诺效应，且各子系统之间故障相关关系存在动态时变性。传统机床可靠性研究是以故障独立假设为基础展开的，这使得故障分析与可靠性建模存在较大误差。因此，根据工程实际，进行基于动态相关故障的数控机床可靠性分析与评价研究具有重要意义。.本项目将故障相关性理论引入数控机床可靠性研究领域，进行动态相关故障的数控机床可靠性分析与评价技术研究，开辟故障相关下的数控机床故障分析、可靠性建模、评价及预测技术。.（1）可靠性分析技术.根据产品故障模式机理分析建立子系统间故障关联矩阵，得到数控车床故障关键子系统是液压和刀架系统，加工中心关键子系统为刀库及机械手和主轴系统。借助图论中邻接矩阵、可达矩阵对故障有向图进行矩阵化处理；引入网络节点重要度理论，借助Pagerank算法和Markov概率转移矩阵，计算子系统被影响度，确定故障源，即关键子系统，为可靠性改进设计指明方向。.考虑故障时间相关及系统随机截尾试验影响，应用平均秩次法修正故障顺序，建立各子系统可靠性模型；以此为边缘分布，以Gumbel Copula为连接函数建立系统可靠性模型，将其与串联系统可靠度模型比较，证明该建模方法是合理有效的。.（2）可靠性评价技术.引入网络层次分析法(Analytic Network Process，ANP)建立故障模式ANP模型，根据1-9标度法建立判断矩阵，通过矩阵计算和一致性检验计算各故障模式影响度，结合故障发生频次、平均故障率等因素计算各故障模式危害度，并确定故障模式权重系数。据此对故障时间进行修正，结合各子系统可靠性模型，引入Gumbel Copula连接函数，构建系统可靠度模型并进行评价，得出加工中心平均故障间隔时间为916h。.（3）可靠性预测.由机床发生故障确定故障集F，由故障间因果关系绘出故障关联图，经矩阵化处理得邻接矩阵A和可达矩阵M，进行M区域分解，同一区域内要素即为一个极大相关类；根据类内相关，类间独立原则，实现关联故障解耦；建立基于故障相关的各极大相关类可靠性模型；结合系统N个极大相关类可靠度模型乘积进行可靠性预测。