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基于故障相关的数控车床可靠性分配研究

基于故障相关的数控车床可靠性分配研究

作者：许振长春工业大学

学位级别：硕士

在我国装备制造业快速发展的今天,如何加快装备制造业的现代化进程,已成为当前国家面临的一个重大课题。数控机床被称为制造业的“工业母机”,其可靠性水平尤为关键。而在数控机床中数控车床占有较大比重,因此,为改进其可靠性,对数控车... 详细信息

在我国装备制造业快速发展的今天,如何加快装备制造业的现代化进程,已成为当前国家面临的一个重大课题。数控机床被称为制造业的“工业母机”,其可靠性水平尤为关键。而在数控机床中数控车床占有较大比重,因此,为改进其可靠性,对数控车床的可靠性分配开展深入研究具有十分重要的意义。通过现场信息数据表明,故障独立假设无法反映数控车床实际的工作运行状况,建立的可靠性分配模型存在一定的偏差。因此,如何建立一种充分考虑故障相关的可靠性分配方法成为亟待解决的问题。本文以数控车床为研究对象开展研究,主要完成以下研究工作:一、建立基于故障相关的数控车床子系统可靠性模型。综合利用Bootstrap与极大似然法,对分布模型进行参数估计。依托数控车床运维数据和结构特征,采用故障有向图及邻接矩阵对数控车床各子系统间的故障相关性进行了分析。基于故障率影响构建推导了故障相关子系统可靠性模型。通过Pagerank算法优化分析了子系统的被影响度,并获得各子系统的故障相关子系统可靠性模型。以D检验差值,相对误差及准确因子三种评价准则验证了基于故障相关子系统可靠性模型的准确性和有效性。二、基于欧氏距离的数控车床FMECA(Failure Mode Effects and Criticality Analysis)分析。针对数控车床中关键子系统难以识别等问题,采用了故障部位分析、故障模式分析及故障原因分析对数控车床进行定性与定量分析,确定了数控车床的关键子系统并识别出薄弱部位。为有效解决风险优先数方法中由于各指标权重导致的危害度等值无法排序的情况,引入故障向量进行基于欧氏距离的危害度分析,为进一步可靠性分配提供依据。三、提出了一种基于故障相关的可靠性分配方法。将子系统危害性、复杂度、维修性和重要度作为数控车床可靠性分配的影响指标,其权重的大小直接影响分配结果。文中采用距离函数对各指标进行权重优化,降低灰关联法带来的主观随意性及IEW-VIKOR(Information Entropy Weight,IEW;Vlsekriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje,VIKOR)法的客观随机误差的影响。结合故障相关理论对数控车床进行了可靠性分配,通过与故障独立、等同分配和AGREE分配的结果对比分析,基于故障相关的可靠性分配能够在有效保证系统可靠性要求的情况下,降低各子系统的可靠性要求。基于故障相关的可靠性分配结果能够有效降低可靠性设计成本,为进一步进行可靠性改进提供了理论指导。

关键词：数控车床可靠性分配故障相关性 FMECA 综合赋权法

基于灵敏度分析的系统可靠性稳健分配优化方法

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系统工程理论与实践 2017年第7期37卷 1903-1909页

作者：唐承郭书祥莫延彧空军工程大学理学院西安710051 空军工程大学航空航天工程学院西安710038

在系统可靠性分配中,考虑单元可靠度的不确定性已是可靠性分配的现实需要.为了提高系统可靠性分配优化的质量,将稳健理论引入可靠性分配中,提出基于单元可靠性灵敏度的系统可靠性稳健分配方法.将单元可靠性灵敏度溶入系统可靠性分配模... 详细信息

在系统可靠性分配中,考虑单元可靠度的不确定性已是可靠性分配的现实需要.为了提高系统可靠性分配优化的质量,将稳健理论引入可靠性分配中,提出基于单元可靠性灵敏度的系统可靠性稳健分配方法.将单元可靠性灵敏度溶入系统可靠性分配模型之中,建立系统可靠性稳健分配模型.在此基础上,采用粒子群-序列二次规划算法对该模型进行优化设计,该混合算法既保持了粒子群算法全局收敛的特点,又补充了序列二次规划法精确求解的能力,因此该混合算法可以快速获取全局最优解.通过对发动机曲柄连杆机构进行可靠性稳健分配设计,验证了可靠性稳健分配模型的合理性和混合算法的寻优能力.对结果分析表明,所提方法可以较好解决单元可靠度不确定时的可靠性分配问题,混合算法具有较强的全局搜索能力,分配优化结果具有较强的稳健性.

关键词：系统可靠性可靠性分配灵敏度分析稳健分配粒子群算法序列二次规划法

基于神经网络和再制造因子的再制造机床可靠性分配方法

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计算机集成制造系统 2021年第4期27卷 1052-1061页

作者：杜彦斌吴国奥许磊重庆工商大学制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室重庆400067 重庆工商大学国家智能制造服务国际科技合作基地重庆400067 重庆工商大学管理科学与工程学院重庆400067

为了保障和提高再制造机床的可靠性,提出一种基于神经网络和再制造因子的再制造机床可靠性分配方法。该分配方法根据可靠性逐级分配的思想,建立再制造机床故障树模型,将再制造机床的故障划分为系统级、子系统级和零部件级;训练三层前馈... 详细信息

为了保障和提高再制造机床的可靠性,提出一种基于神经网络和再制造因子的再制造机床可靠性分配方法。该分配方法根据可靠性逐级分配的思想,建立再制造机床故障树模型,将再制造机床的故障划分为系统级、子系统级和零部件级;训练三层前馈神经网络,将整机可靠性目标从系统级分配到子系统级;基于多层模糊评价确定再制造因子,提出再制造因子与概率重要度结合的可靠性分配方法,将可靠性从子系统级分配到零部件级;以数控滚齿机再制造为工程算例,将可靠性目标分配到再制造滚齿机各个零部件。结果表明,该方法可以保证再制造机床达到可靠性目标并实现可靠性提升。

关键词：再制造机床可靠性分配故障树模型神经网络再制造因子

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可靠性分配在无损检测仪器中的应用

装备制造技术 2022年第10期 23-25页

作者：黄春明中广核检测技术有限公司江苏苏州215000

以自主研制无损检测仪器为对象,提出一种可靠性指标分配方法,并通过可靠性预计结果对分配结果进行了验证。介绍可靠性分配的目的、分配方法的选择原则和分配流程,以及可靠性分配结果的验证策略。通过对本仪器可靠性要求和研制状态分析,... 详细信息

以自主研制无损检测仪器为对象,提出一种可靠性指标分配方法,并通过可靠性预计结果对分配结果进行了验证。介绍可靠性分配的目的、分配方法的选择原则和分配流程,以及可靠性分配结果的验证策略。通过对本仪器可靠性要求和研制状态分析,选取评分分配法作为可靠性指标的分配方法;通过建立基本可靠性模型和数学模型,将可靠性指标值分配至仪器各组成单元,最后将分配值与可靠性预计值进行了比较,验证了可靠性分配方法及分配值的合理性。结果表明,合适的可靠性分配方法可以实现可靠性指标的有效分配,为设计阶段元器件选型和外协件选择提供可靠性要求依据,为可靠性设计提供理论支撑,并可以为后续仪器样机顺利通过可靠性试验提供前期保障。

关键词：无损检测仪器可靠性分配 MTBF

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可靠性分配在核电厂设计中的应用研究

科技风 2022年第33期 65-67页

作者：杨丽芳陈树明中国原子能科学研究院北京102413

可靠性工程在武器装备及航空航天领域应用广泛,而且已形成标准规范。核电厂一直强调安全性,在设计建造一座核电厂安全性设计分析必不可少。但是可靠性设计在核电厂的应用研究甚少,本文按照国军标中可靠性的定义,对照定义了核电厂的可靠... 详细信息

可靠性工程在武器装备及航空航天领域应用广泛,而且已形成标准规范。核电厂一直强调安全性,在设计建造一座核电厂安全性设计分析必不可少。但是可靠性设计在核电厂的应用研究甚少,本文按照国军标中可靠性的定义,对照定义了核电厂的可靠性,根据给出的核电厂定量指标,借鉴已有的经验数据,综合权衡给出核电厂的可靠度指标,然后根据现有数据,利用可靠性分配方法中的比例组合法,得到核电厂相关设备可靠性指标。该方法可简便、准确地计算出各单元的可靠度,使系统(设备)设计者在满足核电厂总指标可靠度条件下,明确自己的任务要求,合理的设计、选材和生产,设法达到系统(设备)的可靠性要求。

关键词：可靠性可靠性分配安全性核电厂

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考虑二层因素影响的综合因子可靠性分配法

中国机械工程 2019年第19期30卷 2301-2305页

作者：张强李坚谢里阳何雪浤东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室

为了处理考虑多层影响因素下的复杂机械系统可靠性分配问题,分析了传统的综合因子可靠性分配方法,提出了一种考虑二层因素影响的综合因子可靠性分配法,即对传统的可靠性影响因素进行层次划分,建立考虑二层因素影响的全局指标数学模型,... 详细信息

为了处理考虑多层影响因素下的复杂机械系统可靠性分配问题,分析了传统的综合因子可靠性分配方法,提出了一种考虑二层因素影响的综合因子可靠性分配法,即对传统的可靠性影响因素进行层次划分,建立考虑二层因素影响的全局指标数学模型,进而确定各子系统的全局指标权重,分配得到各子系统的可靠度。通过一个工程案例说明了该方法的具体应用并证明了其简单有效性。

关键词：多层次综合因子分配法可靠性分配航空发动机

基于Monte Carlo和启发式算法的网络可靠性分配

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北京理工大学学报 2014年第7期34卷 695-700页

作者：李瑞莹李枚楠北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191

在AGREE分配法的基础上,提出一种基于Monte Carlo仿真和启发式算法的网络可靠性分配方法,实现了对网络部件重要度和网络可靠性的仿真计算,并采用启发式算法迭代实现了网络可靠性分配.该方法适合对拓扑结构复杂的网络进行可靠性分配工作... 详细信息

在AGREE分配法的基础上,提出一种基于Monte Carlo仿真和启发式算法的网络可靠性分配方法,实现了对网络部件重要度和网络可靠性的仿真计算,并采用启发式算法迭代实现了网络可靠性分配.该方法适合对拓扑结构复杂的网络进行可靠性分配工作,可有效解决网络部件重要度计算复杂性问题.以中国教育网(CERNET)骨干网为案例,应用本方法实现了75%网络节点连通可靠性指标的分配,并通过与基于解析计算得出结果的对比分析,证明了本方法的有效性和实用性.

关键词：网络可靠性分配 Monte Carlo仿真启发式算法 AGREE法

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基于线性松弛规划的系统可靠性分配决策分析

机械工程学报 2015年第18期51卷 204-212页

作者：张永进孙有朝刘小弟南京航空航天大学民航学院南京211106 安徽工业大学数理科学与工程学院马鞍山243002

把产品系统设计要求的可靠性指标逐层分配到下一级系统或零部件是产品设计与管理的一个非常重要环节。从底层部件的工艺设计与顾客重要度偏好出发,考虑一种可靠性工艺水平对应一个实际生产成本,而不是一个精确的'成本-可靠性'函数关系... 详细信息

把产品系统设计要求的可靠性指标逐层分配到下一级系统或零部件是产品设计与管理的一个非常重要环节。从底层部件的工艺设计与顾客重要度偏好出发,考虑一种可靠性工艺水平对应一个实际生产成本,而不是一个精确的'成本-可靠性'函数关系。基于离散'重要度-可靠性-成本'数据集,以系统最低可靠性要求为基本约束条件,以底层部件工艺方案选取标识0与1为二元决策变量,应用非线性整数规划方法,建立成本与重要性权衡值最小时系统可靠性分配的0-1整数规划决策模型,分别给出等效串联与并联单一结构下部件优选方案及其等价的线性规划,以及等效串-并与并-串混合结构下部件优选方案及其线性松弛规划。为快速搜索混合结构产品的非线性规划的最优解,建立线性松弛规划的寻优路径及遗传算法流程。给出混合结构产品的算例分析,验证了决策方案的可行性及算法的有效性。

关键词：可靠性分配重要度线性松弛 0-1整数规划遗传算法

星载天线展开机构系统可靠性分配的未确知方法

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南京理工大学学报 2007年第5期31卷 579-584页

作者：梁震涛陈建军胡太彬西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

针对星载天线展开机构系统设计初期可靠性数据缺乏的情况,提出了系统可靠性分配的未确知方法。在综合评分为权的系统可靠性加权分配法的基础上,将未确知信息引入可靠性分配的权系数矩阵中,建立了星载天线展开机构系统可靠性分配的未确... 详细信息

针对星载天线展开机构系统设计初期可靠性数据缺乏的情况,提出了系统可靠性分配的未确知方法。在综合评分为权的系统可靠性加权分配法的基础上,将未确知信息引入可靠性分配的权系数矩阵中,建立了星载天线展开机构系统可靠性分配的未确知模型。利用未确知有理数的运算规则,推导出系统可靠性分配的未确知权系数表达式。最后,以某星载天线展开机构系统为实际算例,给出系统可靠性分配的可能值和可信度的计算结果和对应不同累积可信度的分配结果,表明了该方法的可行性和有效性。

关键词：星载天线展开机构可靠性分配未确知方法加权分配法