[发明专利]基于无故障概率的多参数多工序工艺系统可靠性计量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于无故障概率的多参数多工序工艺系统可靠性测量方法，具体是通过分析多参数多工序工艺系统可靠性影响关系，建立工艺系统故障判据与工作能力状态准则、多参数多工序工艺系统可靠性计算方法，可以为开展工艺设计、编制工艺规程、改进工艺过程、优化工艺系统，提升产品制造过程能力和产品质量的一致性、稳定性，提供基于数据驱动的定量化技术支撑和决策依据，对于确保设计目标实现和提高生产效率具有重要的意义，属于质量与可靠性工程领域。

背景技术

工艺系统是在规定的生产条件下用于执行规定的工艺过程或工序，以及功能上相互关联的工装设备、材料、毛坯、半成品等生产对象和施工人员等形成的系统。早在上世纪80年代，钱学森同志就提出：产品的质量及可靠性是设计出来的，是制造出来的，是管理出来的。其中，设计的任务是决定产品的固有质量与可靠性，制造的任务是使产品尽可能接近最好以达到设计的固有质量与可靠性。

一些机构和学者对工艺可靠性进行了研究，例如，前苏联的列舍托夫等人开展了关于机器设备的工艺可靠性研究，讨论了加工精度的可靠性问题，指出机床的精度可靠性受调准的保持、弹性变形、温度变形、毛坯精度等多种因素的影响。北京航空航天大学的付桂翠等分析了工艺系统﹑工艺过程产品输出参数﹑产品使用性能﹑产品可靠性四者的关系；上海交通大学孙继文等研究了面向产品尺寸质量的制造系统可靠性建模与分析方法，分析了多工位制造系统中关键产品特征测量偏差与制造系统要素故障、性能衰退的交叉作用，给出了“若不考虑产品质量、制造系统要素故障和性能衰退的交叉作用,系统可靠性将被过高估计”的研究结果；国防科技大学的梁亮研究了快速响应制造系统可靠性的定义及系统可靠性计算方法，针对产品开发过程，通过对任务过程的分析提出了系统可靠性建模的思路和方法，针对负指数分析在可靠性建模中的局限性，基于PH分布开展产品开发过程可靠性建模研究，考虑研制时间服从任意分布的情形分别建立了串行、并行以及重叠关系的产品开发过程可靠性模型。

以上方法注重工艺系统影响关系分析，但没有针对多参数、多工序工艺系统给出量化评估的数学模型和表达，本发明基于对工艺要素、工艺过程、工艺输出参数、性能参数和产品可靠性等的影响分析，建立了多参数多工序工艺系统可靠性影响关系模型；基于制造质量和生产率两个维度，建立了多参数工艺系统故障判据与工作能力状态准则；基于可靠性逻辑框图的串联、并联和混联三种模式，提出了多工序工艺系统无故障概率的工艺系统可靠性计量方法；基于设置检验和不设置检验两种状态，研究了多参数多工序工艺系统可靠性评估的数学表述、算例，从而为开展工艺设计、编制工艺规程、改进工艺过程、优化工艺系统，提升产品制造过程能力和产品质量的一致性、稳定性，提供基于数据驱动的定量化技术支撑和决策依据。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种基于无故障概率的多参数多工序工艺系统可靠性测量方法，该方法通过分析多参数多工序工艺系统可靠性影响关系，建立工艺系统故障判据与工作能力状态准则、多参数多工序工艺系统可靠性计算方法，为开展工艺设计、编制工艺规程、改进工艺过程、优化工艺系统，提升产品制造过程能力和产品质量的一致性、稳定性，提供基于数据驱动的定量化技术支撑和决策依据。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种基于无故障概率的多参数多工序工艺系统可靠性测量方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一：基于对工艺要素、工艺过程、工艺输出参数、产品性能参数和产品可靠性5个维度，建立多参数、多工序的工艺系统的产品可靠性影响关系的拓扑结构模型；

所述工艺要素包括5M1E，即人、机、料、法、环、测要素；

所述工艺过程包括机械加工、化学过程、胶接、表面处理、装配过程；

所述工艺输出参数包括几何尺寸、形位公差、表面质量、残余应力、强度、金相组织参数；

所述产品性能参数包括抗腐蚀性、疲劳强度、互换性、耐磨性参数

所述产品可靠性的衡量指标包括产品寿命、平均故障间隔时间MTBF、平均维修时间MMT指标；

模型中任意一条链路，例如，“加工方法(工艺要素)-装配(工艺过程)-表面质量(工艺输出参数)-疲劳强度(产品性能参数)-平均故障间隔时间MTBF(产品可靠性)”，既是规划和实现产品质量形成过程的工作链路，又是发现和持续改进产品质量问题的工作链路。

步骤二：基于制造质量(Q)和生产率(C)两个维度，建立多参数、多工序的工艺系统的故障Q-C判据与工作能力状态准则；