[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

摘要

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评估方法，属于质量与可靠性工程领域。本发明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。

主权项

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，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；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；所述的工艺系统故障Q‑C判据包括：1基于制造质量(Q)的故障判据：1.1所制造产品质量特性指标之一超出设计文件和工艺文件规定的范围；1.2工艺过程输入和输出参数超出规定的范围；1.3检验工序未遵守企业技术文件规定的检验标准；2基于生产率(C)的故障判据包括：2.1生产节拍低于规定水平；2.2在规定的期限内没有完成规定的产量；2.3工装设备发生故障导致工艺系统停止运行；2.4技术维护、更换工具、等停工时间超过规定量；2.5产品制造成本、劳动量、材料、工具、燃料动力等资源消耗量超过定额；所述的建立工艺系统工作能力状态准则是基于上述工艺系统故障Q‑C判据，如果工艺系统同时满足以下条件：就认为工艺系统S(t)有工作能力；式中：为允许的工艺系统状态集；Q(t)、C(t)分别为t时刻的质量参数、生产率参数允许值的集；分别为工艺系统有工作能力的质量参数、生产率参数和资源消耗量参数允许值的集。步骤三：基于可靠性逻辑框图的串联、并联和混联三种模式，提出多参数、多工序的工艺系统无故障概率的工艺系统可靠性计量模型；所述串联方式是一种工艺组合方式，要求工艺系统的所有工序都处于有工作能力状态，工艺系统则处于无故障状态；所述并联方式是一种工艺组合方式，只要工艺系统中一个工序处于有工作能力状态，工艺系统则处于无故障状态，只有工艺系统中所有工序同时处于无工作能力状态，才会导致工艺系统故障，相比串联方式，并联方式下的工艺系统的可靠性具有一定的储备；所述混联方式是一种工艺组合方式，是由许多串联和并联工序组成的混合系统，可简化为“串‑并联”系统、“并‑串联”系统两种；步骤四：基于设置检验和不设置检验两种状态，给出多参数、多工序的工艺系统可靠性计量的数学表述；所述的工艺系统可靠性计量的数学表述是指工艺系统的无故障概率；所述的设置检验状态下的工艺系统可靠性计量是指考虑检验工序的工艺系统无故障概率测算，如果生产过程中设置检验工序，则工艺系统第j个参数达到规定值的概率为：Pkj(t)＝Pj(t)[1‑βj(t)]；式中，βj为第j个参数的检验风险，如果工艺系统m个参数彼此独立、设置检验且检验风险β值分别为β1(t)、β2(t)、…，βm(t)，则工艺系统无故障的概率为：所述的不设置检验状态下的工艺系统可靠性计量是指不考虑检验工序的工艺系统无故障概率测算，不考虑检验工序的情况下工作时间T内，工艺系统第j个参数无故障的条件为：对于所有t∈(0，T),QLj≤Yj(t)≤QUj，其中，QLj、QUj分别为技术标准文件中规定的第j个参数的偏差下限和偏差上限，Yj(t)为t时刻第j个参数，记工作时间T内工艺系统第j个参数无故障的概率：Pj(t)＝P{QLj≤Yj(t)≤QUj}，在工作时间T内：1)串联工艺系统的可靠性，即全部m个参数(彼此独立)同时无故障的概率：2)并联工艺系统的可靠性，即全部m个参数(彼此独立)中只需有一个以上无故障，因此，工艺系统的无故障概率：3)混联工艺系统的可靠性，分“串‑并联”和“并‑串联”两种情形给出：①“串‑并联”工艺系统的无故障概率:②“并‑串联”工艺系统的无故障概率: