[发明专利]考虑故障相关的数控机床可靠性评估方法

说明书

本发明属于数控机床技术领域，涉及一种考虑故障相关的数控机床可靠性评估方法，包括下述步骤：1、将整个数控机床划分为N个组件，建立各个组件与故障间隔时间对应关系；2、构建数控机床组件状态空间图并求解各组件处于各状态概率；3、利用极大相关类方法对数控机床组件进行相关类划分；4、借助copula函数求解关联组件的联合可靠度函数；5、构建独立组件u_独函数和关联组件集合u_联函数表达式；6、构建数控机床整机系统的u_系统函数以及数控机床系统可靠度函数。本发明考虑了存在相互影响系统组件对串联系统可靠性建模的影响，与传统独立系统可靠性模型相比更实时、更符合实际。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，涉及一种数控机床可靠性评估方法，提供一种考虑故障相关的数控机床可靠性评估方法，具体涉及组件故障分布模型建立、关联组件划分、关联组件相关系数分析、关联组件联合可靠度模型建立，在此基础上建立整机可靠度模型，评估整机时变可靠度。

背景技术

动态性(或时变性)和相关性是现代复杂系统的典型特征。数控机床作为集机、电、液等多技术于一体的复杂系统。由于其结构复杂，同时系统组件发生故障时并非相互独立，而是存在着一定依赖关系。这不仅严重地影响了数控机床所发挥的安全作用，同时也使得系统的可靠性分析与建模变得尤为复杂。因此，如何准确评估数控机床可靠性，提高机床可靠度成为保障数控机床运行的重要课题。

根据现有文献研究，动态可靠性建模分析大多针对较为复杂的系统。动态可靠性建模理论与方法主要有:状态空间分析法、动态故障树、随机Petri网、Monte Carlo仿真法。上述动态可靠性建模方法各有特点，但是这些方法建模的过程中，组件的失效率常被视为一个确定的己知量，很难反映真实情况。

数控机床属于复杂系统，其运行机理复杂，各子系统发生故障时相互关联。因此传统独立串联系统可靠性模型存在偏差，传统方法在数控机床可靠性评估中不再适用。

发明内容

针对现有技术因忽略系统组件故障相关性建立可靠度模型而导致整机可靠度评估存在的缺陷，本发明提供一种基于半马尔科夫过程(Semi-Markov Process，SMP)模型的数控机床动态可靠度评估方法，利用该方法对数控机床进行可靠性评估，更实时、更符合实际。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：一种考虑故障相关的数控机床可靠性评估方法，包括下述步骤：

步骤一、将整个数控机床划分为N个组件；根据采集的数控机床现场故障信息，借助于数据计算、故障致因分析和系统结构功能方面的相关经验确定故障间隔时间，建立各个组件与故障间隔时间对应关系；

步骤二、结合历史经验，构建数控机床组件状态空间图。利用半马尔科夫过程模型求解各组件处于各状态概率；

步骤三、根据故障相关分析建立组件故障相关图，并用极大相关类方法对数控机床组件进行相关类划分；

步骤四、利用copula函数求解关联组件的联合可靠度函数，借助粒子群算法分析关联组件的相关系数；并依此求得组件的联合可靠度值；

步骤五、依据通用生成函数(Universal Generating Function，UGF)的定义，构建独立组件u_独函数和关联组件集合u_联函数表达式；

步骤六、构建数控机床整机系统的u_系统函数以及数控机床系统可靠度函数，分析整机的动态可靠度；

步骤一中，建立各个组件与故障间隔时间对应关系主要分析各组件故障间隔时间变化规律，采用数理统计方法拟合各组件故障间隔时间服从的分布形式。具体步骤如下：