数控机床可靠性技术设计体系

　   1 可靠性设计的意义

　　众所周知，产品的可靠性首先是设计出来，其次才是制造出来的[1]。据统计，产品设计阶段对可靠性的贡献率可达70%～80%，可见产品的固有可靠性主要是由设计决定的，设计环节赋予了产品“先天优劣”的本质特性。产品的安全可靠性是机电产品设计时必须满足的主要指标之一，只有在产品设计阶段就充分考虑了可靠性，再由制造和管理来保证，才能有效地提高产品的可靠性、降低成本、实现产品结构优化，提高产品的可用性。 

　　为了实现可靠性设计的目的，除了可靠性建模、可靠性分析和可靠性分配等可靠性设计的基本内容外，还有必要在企业建立一个系统、全面的可靠性设计体系，并实现体系的有效运行。 

　　可靠性设计体系的建立和运行需要与产品研发过程紧密结合，其主要内容包括可靠性设计准则的建立和应用、可靠性数据的收集与分析、建立可靠性模型、对可靠性指标进行分配与预计、对可靠性特性进行分析以及对设计方案的可靠性进行评审和验证等。前两者为可靠性设计体系的前期准备工作，然后在此基础上开展可靠性建模、可靠性预计和分配、可靠性分析等工作，最后在产品设计完成后进行可靠性评审和验证，找到薄弱环节并反馈给产品设计进行循环改进和优化。在可靠性设计过程中借助可靠性相关的软件和工具，可提高设计工作的精度和效率，降低设计成本，最大限度的保证产品地固有可靠性特性。

　　2 可靠性设计体系框架 

　　产品的可靠性设计是从预防的角度出发，结合产品研发流程(见图1)，在产品研发过程中运用可靠性设计准则、可靠性预计和分配、可靠性分析、可靠性评审、可靠性试验等技术和管理手段，确保产品的固有可靠性。为达到这个目标，可以在企业建立如图2所示的产品可靠性设计体系架构，图中虚线部分表示相应的可靠性工作需要在当前的工程设计基础上开展，箭头表示各可靠性工作之间的数据流。

　　结合图1和图2可以看出，可靠性设计与产品工程设计之间存在广泛的数据交互：一方面依据当前的工程设计方案获取开展可靠性工作所需要的基本信息，如可靠性建模、FMECA和FTA技术等都必须以工程设计方案为基础才能进行;另一方面将可靠性设计分析结果反馈到产品的工程设计中去，如通过可靠性分配将整机可靠性指标合理的分配到各组成单元，利用FMECA和FTA技术找到产品设计方案中的薄弱环节，采取设计更改等补救措施进一步优化设计方案，通过可靠性评审和试验，最后形成制造工艺文件、工艺规范和标准。