并行工程數(shù)控系統(tǒng)可靠性研究

數(shù)控系統(tǒng)可靠性是一門介于技術(shù)和管理之間的綜合性學(xué)科，涉及的技術(shù)領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代IT技術(shù)、控制技術(shù)、微電子技術(shù)和傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)結(jié)合的典范，同時(shí)受設(shè)計(jì)、制造、配套、管理、儲(chǔ)運(yùn)及使用諸條件等因素的影響，在失效模式、機(jī)理及分布特性、指標(biāo)確定等方面比較復(fù)雜。

一、并行工程概述

并行工程是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）進(jìn)行并行、集成化處理的系統(tǒng)方法和綜合技術(shù)。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期（從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢）內(nèi)各階段的因素，如功能、制造、裝配、作業(yè)調(diào)度、質(zhì)量、成本、維護(hù)與用戶需求等，并強(qiáng)調(diào)各部門的協(xié)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(jī)制，綜合考慮各相關(guān)因素的影響，使后續(xù)環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的問題在設(shè)計(jì)的早期階段就被發(fā)現(xiàn)，并得到解決，從而使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段便具有良好的可制造性、可裝配性、可維護(hù)性及回收再生等方面的特性，最大限度地減少設(shè)計(jì)反復(fù)，縮短設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備和制造時(shí)間。

二、數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程改進(jìn)模型分析

根據(jù)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(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、數(shù)字化產(chǎn)品定義技術(shù)等，面向工廠實(shí)際，筆者提出了數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程改進(jìn)模型，即并行工程的數(shù)控系統(tǒng)可靠性控制模型。在改進(jìn)模型中，有兩條并行的主線：一條主線是數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品；另一條主線是數(shù)控系統(tǒng)可靠性。兩條主線相互聯(lián)系、相互作用，構(gòu)成了面向并行工程的數(shù)控系統(tǒng)可靠性控制模型。

三、數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品主線設(shè)計(jì)過程

數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品主線包括數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品從產(chǎn)品概念、定義到運(yùn)行和維修的全壽命周期的若干階段。

1.開始階段

數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，其開始階段是數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的概念與定義。在這個(gè)階段，定義要開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，進(jìn)行產(chǎn)品可行性的研究，確定產(chǎn)品的需求和制訂產(chǎn)品初步開發(fā)計(jì)劃。在進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)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(shù)控系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)制造、硬件系統(tǒng)裝配調(diào)試、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件組裝集成測(cè)試、數(shù)控系統(tǒng)整機(jī)安裝調(diào)試、用戶使用維護(hù)等方面。

2.設(shè)計(jì)階段

產(chǎn)品概念與定義完成后，進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，首先根據(jù)產(chǎn)品概念與定義提出的要求和設(shè)想進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì)。概要設(shè)計(jì)階段，也要充分考慮硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、用戶使用維護(hù)等下游過程的支持信息。概要設(shè)計(jì)的信息反饋回產(chǎn)品概念與定義，修正不合理的產(chǎn)品的概念、定義和產(chǎn)品需求。數(shù)控系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)后，分別進(jìn)行硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)包括CNC系統(tǒng)硬件部分、PLC系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)控制裝置和輸入/輸出裝置，軟件系統(tǒng)就是CNC系統(tǒng)軟件部分。由于數(shù)控系統(tǒng)是通過硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)其功能的，所以，在設(shè)計(jì)過程中是相互協(xié)調(diào)的；同時(shí)，硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)反饋信息給數(shù)控系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì)，進(jìn)行概要設(shè)計(jì)的修正。在數(shù)控系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須充分考慮數(shù)控系統(tǒng)的工藝、制造、裝配和使用維護(hù)等方面的信息，軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)也需要考慮到軟件實(shí)現(xiàn)、測(cè)試及用戶使用維護(hù)等方面的信息。

3.制造階段

數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程結(jié)束后，進(jìn)入制造過程。在制造過程中，軟件系統(tǒng)需要進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)、軟件組裝集成測(cè)試、軟件確定測(cè)試三個(gè)階段；硬件系統(tǒng)要進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)、制造、元器件篩選、裝配調(diào)試四個(gè)階段。當(dāng)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)分別完成制造后，進(jìn)行整機(jī)的安裝調(diào)試，最后到用戶處使用，直至報(bào)廢處理，完成數(shù)控系統(tǒng)的全壽命周期。

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（作者單位：廣東省河源市高級(jí)技工學(xué)校）