面向質(zhì)量的多工位制造系統(tǒng)可靠性建模和維護(hù)策略研究.pdf

1、以往的可靠性和質(zhì)量問(wèn)題大多被分開描述，少數(shù)對(duì)兩者復(fù)雜關(guān)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(chǎn)品尺寸質(zhì)量、刀具、夾具等磨損引起的性能衰退或失效故障、系統(tǒng)設(shè)計(jì)信息結(jié)合起來(lái)，描述產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)可靠性的關(guān)系，后續(xù)維護(hù)工作也無(wú)法正常有序進(jìn)行。因此，由產(chǎn)品質(zhì)量引起的系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間通常難以量化，導(dǎo)致多工位制造系統(tǒng)的可靠性被過(guò)高估計(jì)，許多刀具故障或性能衰退不能及時(shí)預(yù)測(cè)或診斷識(shí)別，造成了系統(tǒng)不必要的停機(jī)，影響了系

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

3、質(zhì)量最優(yōu)控制集/觀測(cè)集，揭示關(guān)鍵產(chǎn)品特征尺寸偏差在各工位間的傳遞、耦合關(guān)系。提出了基于敏感度分析的制造系統(tǒng)工位設(shè)計(jì)布置評(píng)價(jià)方法。在提出并建立三級(jí)層次敏感性分析指標(biāo)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了描述關(guān)鍵產(chǎn)品特征尺寸偏差模型的系統(tǒng)分析流程和算法。解決了關(guān)鍵產(chǎn)品特征尺寸偏差傳遞邏輯關(guān)系分析和建模等難題。
　　 (2)定量描述質(zhì)量可靠性交互作用并建立多工位制造系統(tǒng)質(zhì)量可靠性集成模型針對(duì)多工位制造系統(tǒng)中產(chǎn)品質(zhì)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(zhì)量可靠性交互作用，將產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)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(jìn)而量化描述了反映產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵產(chǎn)品特征尺寸偏差和制造過(guò)程中刀具故障和性能衰退間的交互關(guān)系，提出了基于狀態(tài)空間建模方法的、聯(lián)接產(chǎn)品質(zhì)量和制造系統(tǒng)故障和性能衰退之間明確數(shù)學(xué)關(guān)系的建模理論和方法。逐步由申聯(lián)系統(tǒng)擴(kuò)展至并聯(lián)和串并聯(lián)混合系統(tǒng)，揭示多個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)品特征分布下的產(chǎn)品質(zhì)量和制造系統(tǒng)可靠性之間關(guān)系的

5、耦合、傳遞屬性。將多工位制造環(huán)境下產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)制造系統(tǒng)可靠性作用的定性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為對(duì)其行為的定量分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)制造系統(tǒng)可靠性的評(píng)估、分析和改進(jìn)，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(chǎn)品質(zhì)量損失和制造系統(tǒng)刀具貶值成本的多部件系統(tǒng)維護(hù)策略優(yōu)化方法針對(duì)傳統(tǒng)維護(hù)策略優(yōu)化模型僅僅考慮維護(hù)本身費(fèi)用，未能包含制造過(guò)程中刀具的故障、性能衰退等過(guò)程波動(dòng)所引起的產(chǎn)品質(zhì)量損失，提出并建立了制造系統(tǒng)要素狀態(tài)變量和關(guān)鍵產(chǎn)品特征

6、尺寸偏差的交互模型，綜合考慮包含因制造過(guò)程波動(dòng)帶來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量損失、刀具故障引起生產(chǎn)率損失、維護(hù)費(fèi)用等因素。以長(zhǎng)期費(fèi)用最小為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)包含產(chǎn)品質(zhì)量損失和制造過(guò)程中刀具貶值成本的多部件制造系統(tǒng)維護(hù)策略進(jìn)行優(yōu)化分析。
　　 通過(guò)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(píng)估和分析、以及相應(yīng)的制造系統(tǒng)維護(hù)策略制定、優(yōu)化、改進(jìn)中存在的核心問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)分析、建模、評(píng)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(yùn)行，為多