本章研宄了一種混合編程方法，用戶以及企業(yè)通過該方法能夠直接對現(xiàn)場采 集的故障數(shù)據(jù)進行建模與分析，并且能夠直觀的觀測由于數(shù)據(jù)的變化而導(dǎo)致的模 型參數(shù)與圖形的變化。
Matlab是集數(shù)值分析、矩陣分析、信號處理以及圖形處理的高性能的編程軟 件，其計算以及圖形生成能力較強，但是Matlab的可視化界面功能比較弱，不 能及時的觀察由于數(shù)據(jù)的變化而導(dǎo)致的參數(shù)以及模型的變化，只能根據(jù)數(shù)據(jù)的變 化被動從新運行程序求取參數(shù)，然后根據(jù)參數(shù)求取模型。
在可靠性數(shù)據(jù)中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)是對數(shù)量更多的產(chǎn)品進行收集，能更真實地的反 應(yīng)刀庫及機械手的狀況，因此現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析結(jié)果更權(quán)威的對產(chǎn)品的設(shè)計和制造 給予評價，能夠更真實地反應(yīng)產(chǎn)品趨于成熟期的可靠性水平。由此可見，現(xiàn)場數(shù) 據(jù)是很重要的可靠性數(shù)據(jù)，對其進行收集也是必不可少的。
裝備制造業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)，其發(fā)展水平體現(xiàn)了一個國家的工業(yè)化水平，是 國家綜合實力和國際競爭力的主要象征，具有極其重要的戰(zhàn)略意義[1]。而裝備制 造業(yè)的基礎(chǔ)則是精工機床，精工機床發(fā)展水平的高低直接決定著裝備制造業(yè)整個 行業(yè)的水平。一個國家精工機床業(yè)的水平己經(jīng)成為衡量該國制造業(yè)水平、工業(yè)現(xiàn) 代化程度和國家綜合競爭力的重要標志，直接關(guān)系到國家經(jīng)濟建設(shè)和國防安全及 戰(zhàn)略地位[2][3]。
現(xiàn)場數(shù)據(jù)是產(chǎn)品的可靠性研究的基礎(chǔ)，但由于研發(fā)周期短、試驗成本高，企 業(yè)難以獲得足夠的可靠性數(shù)據(jù)[1()][49]，導(dǎo)致試驗單位獲得數(shù)據(jù)的難度增大，不能 從研發(fā)企業(yè)中直接獲得大量的試驗數(shù)據(jù)。這就要求試驗單位在產(chǎn)品出廠后派人進 行時時跟蹤記錄，從生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)到用戶企業(yè)采集故障數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)。圓 盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)作為加工中心的關(guān)鍵功能部件之一，其可靠性水平是影響 機床整機的可靠性水平的主要因素之一。但是考慮到加工中心現(xiàn)場的實際情況： 加工時間包括換刀時間和工步持續(xù)時間這兩部分，換刀時間比較短，一般在 5s~10s之間，工步持續(xù)時間比較長，一般在3min~2h之間，故相對于工步持續(xù) 時間，換刀時間比較短，導(dǎo)致現(xiàn)場故障周期拉長，采集效率不高。這就要求除了 在現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)外，試驗單位應(yīng)該在實驗室的條件下，對其進行加速試驗，快速 激發(fā)其潛在故障，使故障在短時間內(nèi)暴露出來，提高故障數(shù)據(jù)采集效率。
國內(nèi)對可靠性這門學(xué)科的研宄可以追溯到20世紀五十年代，相對于美國、 德國、日本、加拿大等工業(yè)發(fā)達國家，我國的可靠性研宄起步晚，但在國際發(fā)展 的大環(huán)境下，我國對可靠性的研宄突飛猛進。20世紀80年代，我國相繼成立了 部級和*********可靠性機構(gòu)：1981年成立了中國電子產(chǎn)品可靠性信息交換中心， 1985年成立了航空設(shè)備可靠性信息通信網(wǎng)，1987年成立了中國機械工業(yè)可靠性 技術(shù)研究中心，1988年成立了國防科工委質(zhì)量與可靠性中心與信息交換網(wǎng)，1989 年成立了中國軍用電子產(chǎn)品可靠性委員會，1990年成立了中國質(zhì)協(xié)可靠性專業(yè) 委員會，1994年國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)出關(guān)于加強產(chǎn)品可靠性工作的若干意見的通 知mnw?，F(xiàn)今，國家高度重視可靠性在各個領(lǐng)域的發(fā)展，將可靠性技術(shù)應(yīng)用到 產(chǎn)品的研發(fā)、制造以及使用的各個階段。在精工機床領(lǐng)域，國家將精工裝備的可 靠性技術(shù)研究列為科技重大專項，針對精工機床的可靠性預(yù)測、預(yù)警、設(shè)計以及 可靠性的建模、評估和分配方法等方面展開了深入的研究。
試驗臺控制系統(tǒng)主要包括兩部分：1.下位機PLC控制。2.上位機VB程序控 制。PLC通過控制繼電器線圈的得電與失電來控制繼電器觸電（常開觸點閉合, 常閉觸點斷開），進而控制試驗臺的機械系統(tǒng)，以此完成自動換刀的動作。上位 機VB程序通過RS232串口實現(xiàn)與PLC通訊的，通過HostLink模式來直接給PLC 賦值以及讀取PLC返回來的數(shù)據(jù)。上位機具有時時顯示刀庫運行狀態(tài)以及記錄 刀庫運行數(shù)據(jù)的能力。
本章針對不同類型的試驗數(shù)據(jù)的分析方法進行了研宄。從整體上來講，試驗 數(shù)據(jù)分為兩種類型：一種為盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)。根據(jù)樣本量的不 同，實驗室故障數(shù)據(jù)和現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)采用不用的建模分析方法，前者由于樣本量 小，一般采用貝葉斯分布模型，后者由于樣本量大，一般采用常用分布模型；另 一種為自動換刀系統(tǒng)換刀頻率。根據(jù)采集數(shù)據(jù)的難易程度，實驗室和現(xiàn)場頻率數(shù) 據(jù)分布采用直接計算法和近似求取法。通過實驗室換刀頻率與現(xiàn)場換刀頻率的對比分析，發(fā)現(xiàn)實驗室換刀頻率要比現(xiàn)場換刀頻率高，有利于在短時間內(nèi)激發(fā)自動 換刀系統(tǒng)的潛在故障，暴露換刀系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。
本文搭建了鏈式刀庫及機械手可靠性試驗系統(tǒng)，進行了鏈式刀庫及機械手實 驗室可靠性試驗，實現(xiàn)了鏈式刀庫的頻繁換刀，暴露了鏈式刀庫及機械手設(shè)計缺 陷或薄弱環(huán)節(jié)，并在接下來的文章中對鏈式刀庫及機械手實驗室試驗和現(xiàn)場試驗 分別制定了試驗方案和數(shù)據(jù)收集方法，制定了數(shù)據(jù)收集所需的運行記錄表、故障 記錄表、加工工序記錄表等，并在文章第五章對所收集的數(shù)據(jù)進行了建模分析, 得出了服從的分布模型，并分析出了系統(tǒng)的薄軟環(huán)節(jié)，得出了鏈式刀庫及機械手 的可靠性水平，為精工機床整機可靠性的提高提供了依據(jù)。
國外對可靠性技術(shù)的研宄可以追溯到二戰(zhàn)時期，當時的軍方高層對軍用物品 如戰(zhàn)斗機、炮彈以及槍械等的高故障率十分關(guān)注，可靠性由此而產(chǎn)生。美國軍部 在上個世界五十年代開始系統(tǒng)的從事可靠性研宄，1952年美國成立AGREE小組， 即電子設(shè)備可靠性咨詢，拉開了可靠性研宄的序幕。到1957年，AGREE報告首 次比較完整的闡述了可靠性的理論與研宄方向[12]。從此，可靠性工程發(fā)展為一門 獨立的工程學(xué)科[13]。這時的可靠性研究主要是針對電子產(chǎn)品，其他領(lǐng)域涉獵的很 少，還很空白。