面向質量的多工位制造系統(tǒng)可靠性建模和維護策略研究.pdf

1、以往的可靠性和質量問題大多被分開描述，少數對兩者復雜關系的研究還局限于定性描述或局限于單工位的制造系統(tǒng)環(huán)境中。很少有研究提出量化模型將產品尺寸質量、刀具、夾具等磨損引起的性能衰退或失效故障、系統(tǒng)設計信息結合起來，描述產品質量和系統(tǒng)可靠性的關系，后續(xù)維護工作也無法正常有序進行。因此，由產品質量引起的系統(tǒng)停機時間通常難以量化，導致多工位制造系統(tǒng)的可靠性被過高估計，許多刀具故障或性能衰退不能及時預測或診斷識別，造成了系統(tǒng)不必要的停機，影響了系

2、統(tǒng)生產效率。
　　 基于前人的研究成果和一定的實際工程經驗，本論文在面向質量的多工位制造系統(tǒng)可靠性建模和維護策略研究中做出的主要研究成果如下：
　　 (1)開發(fā)反映產品質量影響的關鍵產品特征尺寸偏差分析系統(tǒng)流程與算法針對多工位制造系統(tǒng)強時空效應、多輸入多輸出、時變、不連續(xù)本質、概率化特性、不同加工特征層次上的遞階性等特點，提取對系統(tǒng)可靠性和產品質量有重大影響的關鍵產品特征，建立反映制造過程中刀具故障和性能衰退作用下的產品

3、質量最優(yōu)控制集/觀測集，揭示關鍵產品特征尺寸偏差在各工位間的傳遞、耦合關系。提出了基于敏感度分析的制造系統(tǒng)工位設計布置評價方法。在提出并建立三級層次敏感性分析指標的基礎上，開發(fā)了描述關鍵產品特征尺寸偏差模型的系統(tǒng)分析流程和算法。解決了關鍵產品特征尺寸偏差傳遞邏輯關系分析和建模等難題。
　　 (2)定量描述質量可靠性交互作用并建立多工位制造系統(tǒng)質量可靠性集成模型針對多工位制造系統(tǒng)中產品質量和刀具故障和性能衰退的交互作用，區(qū)別于傳統(tǒng)

4、的系統(tǒng)可靠性分析建模方法，提出了多工位制造系統(tǒng)特有的質量可靠性交互作用，將產品質量對制造系統(tǒng)可靠性的影響納入所提出并建立的系統(tǒng)可靠性集成模型中。進而量化描述了反映產品質量的關鍵產品特征尺寸偏差和制造過程中刀具故障和性能衰退間的交互關系，提出了基于狀態(tài)空間建模方法的、聯(lián)接產品質量和制造系統(tǒng)故障和性能衰退之間明確數學關系的建模理論和方法。逐步由申聯(lián)系統(tǒng)擴展至并聯(lián)和串并聯(lián)混合系統(tǒng)，揭示多個關鍵產品特征分布下的產品質量和制造系統(tǒng)可靠性之間關系的

5、耦合、傳遞屬性。將多工位制造環(huán)境下產品質量對制造系統(tǒng)可靠性作用的定性認識轉化為對其行為的定量分析，實現對制造系統(tǒng)可靠性的評估、分析和改進，豐富和完善了制造系統(tǒng)的可靠性建模理論和分析方法。
　　 (3)提出包含產品質量損失和制造系統(tǒng)刀具貶值成本的多部件系統(tǒng)維護策略優(yōu)化方法針對傳統(tǒng)維護策略優(yōu)化模型僅僅考慮維護本身費用，未能包含制造過程中刀具的故障、性能衰退等過程波動所引起的產品質量損失，提出并建立了制造系統(tǒng)要素狀態(tài)變量和關鍵產品特征

6、尺寸偏差的交互模型，綜合考慮包含因制造過程波動帶來的產品質量損失、刀具故障引起生產率損失、維護費用等因素。以長期費用最小為優(yōu)化目標，對包含產品質量損失和制造過程中刀具貶值成本的多部件制造系統(tǒng)維護策略進行優(yōu)化分析。
　　 通過本論文的研究可以很好地解決多工位制造系統(tǒng)制造可靠性建模、評估和分析、以及相應的制造系統(tǒng)維護策略制定、優(yōu)化、改進中存在的核心問題，實現分析、建模、評估、決策和優(yōu)化一體化，確保系統(tǒng)在高精度高可靠性模式下運行，為多