并行工程數控系統可靠性研究

數控系統可靠性是一門介于技術和管理之間的綜合性學科，涉及的技術領域相當廣泛。數控系統是現代IT技術、控制技術、微電子技術和傳統的機械技術結合的典范，同時受設計、制造、配套、管理、儲運及使用諸條件等因素的影響，在失效模式、機理及分布特性、指標確定等方面比較復雜。

一、并行工程概述

并行工程是對產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、集成化處理的系統方法和綜合技術。它要求產品開發人員從一開始就考慮到產品全生命周期（從概念形成到產品報廢）內各階段的因素，如功能、制造、裝配、作業調度、質量、成本、維護與用戶需求等，并強調各部門的協同工作，通過建立各決策者之間的有效的信息交流與通訊機制，綜合考慮各相關因素的影響，使后續環節中可能出現的問題在設計的早期階段就被發現，并得到解決，從而使產品在設計階段便具有良好的可制造性、可裝配性、可維護性及回收再生等方面的特性，最大限度地減少設計反復，縮短設計、生產準備和制造時間。

二、數控系統產品開發過程改進模型分析

根據可靠性工程是面向全壽命周期的和面向并行工程的思想，結合網絡技術、現代管理技術、數字化產品定義技術等，面向工廠實際，筆者提出了數控系統產品開發過程改進模型，即并行工程的數控系統可靠性控制模型。在改進模型中，有兩條并行的主線：一條主線是數控系統產品；另一條主線是數控系統可靠性。兩條主線相互聯系、相互作用，構成了面向并行工程的數控系統可靠性控制模型。

三、數控系統產品主線設計過程

數控系統產品主線包括數控系統產品從產品概念、定義到運行和維修的全壽命周期的若干階段。

1.開始階段

數控系統產品，其開始階段是數控系統產品的概念與定義。在這個階段，定義要開發的數控系統產品，進行產品可行性的研究，確定產品的需求和制訂產品初步開發計劃。在進行數控系統產品的概念與定義階段，要充分考慮下游過程的支持信息，包括數控系統概要設計、工藝設計、硬件系統制造、硬件系統裝配調試、軟件系統設計、軟件組裝集成測試、數控系統整機安裝調試、用戶使用維護等方面。

2.設計階段

產品概念與定義完成后，進入數控系統產品的設計階段，首先根據產品概念與定義提出的要求和設想進行數控系統的概要設計。概要設計階段，也要充分考慮硬件系統的設計、軟件系統設計、用戶使用維護等下游過程的支持信息。概要設計的信息反饋回產品概念與定義，修正不合理的產品的概念、定義和產品需求。數控系統概要設計后，分別進行硬件系統和軟件系統的設計。硬件系統包括CNC系統硬件部分、PLC系統、驅動控制裝置和輸入/輸出裝置，軟件系統就是CNC系統軟件部分。由于數控系統是通過硬件系統和軟件系統共同實現其功能的，所以，在設計過程中是相互協調的；同時，硬件和軟件系統的設計反饋信息給數控系統的概要設計，進行概要設計的修正。在數控系統詳細設計階段，硬件系統設計必須充分考慮數控系統的工藝、制造、裝配和使用維護等方面的信息，軟件系統設計也需要考慮到軟件實現、測試及用戶使用維護等方面的信息。

3.制造階段

數控系統的設計過程結束后，進入制造過程。在制造過程中，軟件系統需要進行軟件實現、軟件組裝集成測試、軟件確定測試三個階段；硬件系統要進行工藝設計、制造、元器件篩選、裝配調試四個階段。當硬件系統和軟件系統分別完成制造后，進行整機的安裝調試，最后到用戶處使用，直至報廢處理，完成數控系統的全壽命周期。

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（作者單位：廣東省河源市高級技工學校）