[发明专利]基于FAHP的数控机床直线进给系统可靠性分配方法

说明书

本发明公开了一种基于FAHP的数控机床直线进给系统可靠性分配方法，包括：根据可靠性分配影响因素与数控机床直线进给系统零部件建立层次分析结构模型；构造判断矩阵；计算各影响因素的权重值；确定各影响因素的隶属矩阵；基于模糊变换算法，计算各零部件应分配的平均故障率；进行零部件MTBF可靠性分配。本发明有效利用层次分析法在处理多种因素时的综合评价分析能力，将其应用于数控机床直线进给系统可靠性分配问题中，能够充分利用各种定量和定性数据，结合模糊变换算法改进层次分析法，将系统MTBF目标要求值分配到各个零部件，以此对各零部件的设计、制造、安装、检测、维护与管理等环节进行优化改进，进而有效提升数控机床整机可靠性水平。

技术领域

本发明属于数控机床直线进给系统可靠性分配领域，特别涉及一种基于FAHP(模糊层次分析法)的数控机床直线进给系统可靠性分配方法。

背景技术

数控机床直线进给系统是数控机床的重要组成部分之一，在其众多性能指标中，可靠性指标至关重要。目前，国产数控机床直线进给系统的使用性能与国外相比还有较大差距，尤其表现在可靠性方面。系统可靠性是指系统在规定的工作条件和任务时间内完成其指定功能的能力。可靠性分配是一个工程决策问题，是将系统总的可靠性目标值逐步分解，分解给各个零部件。根据产品的可靠性设计原理，可靠性分配起始于设计研发阶段，是可靠性设计的重要任务之一，对于一个装备或产品来讲，基本可靠性指标分配过低会增加维护保障成本甚至影响安全使用，过高则会浪费较多研制时间和经费，因此选择合理的分配方法具有十分重要的意义。在数控机床直线进给系统的设计和开发的过程中，可靠性分配都是一项需要反复进行的任务，其目的是利用有限的资源来实现整个系统的可靠性目标。

目前，比较常用的可靠性分配方法有比例组合分配法、评分分配法、直接分配法、AGREE分配法和层次分析法。其中，比例组合分配法适用于有可参考的具有一定数据基础的物理模型；评分分配法的准确性较依赖评分人员的能力且适用于数据较少的情况；直接分配法适用接于设计前的粗略分配，准确性不高；AGREE分配法可实现产品各部件间分配的相对准确性；单一的层次分析法，其判断矩阵须满足一致性要求，则需要对判断矩阵进行修改来达到要求，比较麻烦，工作量较大且不灵活。因此，现阶段国内对数控机床直线进给系统的可靠性分配尚不能很好解决，考虑因素不够全面，分配效率不高、通用性不强、可操作性不强，不能很好地改进设计思路和方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，充分利用层次分析法定量定性的数据综合分析能力，提供一种基于模糊层次分析法的数控机床直线进给系统可靠性分配方法，根据可靠性分配相关影响因素的重要程度对数控机床直线进给系统进行可靠性分配，简化计算过程，提高结果准确率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于FAHP的数控机床直线进给系统可靠性分配方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，根据可靠性分配影响因素与数控机床直线进给系统零部件建立层次分析结构模型；

步骤2，构造判断矩阵；

步骤3，计算各影响因素的权重值；

步骤4，确定各影响因素的隶属矩阵；

步骤5，基于模糊变换算法，计算各零部件应分配的平均故障率；

步骤6、进行数控机床直线进给系统零部件平均故障间隔时间MTBF可靠性分配。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)综合考虑了数控机床直线进给系统可靠性分配中的各影响因素，充分利用了可靠性分配相关因素的各种数据，方法全面可靠，提高数控机床直线进给系统可靠性分配的可操作性和准确性；2)采用层次分析法构建判断矩阵，确定了各影响因素的权重，且权重值计算简洁明确；3)引入模糊变换算法，改进层次分析法，求解出各零部件平均故障率和MTBF_j值，使得数控机床直线进给系统的可靠性分配更加准确，且方法易行、结果准确。