加工中心的加工任務是由多個子系統(tǒng)共同配合完成的,任何一個子系統(tǒng)出 現(xiàn)故障都會導致加工功能異常。由于功能結構和固有屬性的差異,不同的子系 統(tǒng)出現(xiàn)故障所帶的風險也不相同,一些子系統(tǒng)出現(xiàn)故障并不會給設備系統(tǒng)帶來 嚴重的影響,只需要通過修復性維修就能讓消除故障;而有些子系統(tǒng)…旦出現(xiàn) 故障會給設備及維修人員帶來巨大的影響,所以需要對這些子系統(tǒng)進行周期性 維修和維護,才能避免高風險故障的發(fā)生。
本章將以子系統(tǒng)故障相關性影響度、故障相關性被影響度、平均維修時間、 后繼故障單元平均維修時間、故障自身危害度、后繼故障單元平均危害度這六 個評價指標,考慮子系統(tǒng)間的故障相關性和故障嚴重程度,借助灰色關聯(lián)度結 合TOPSIS法(理想目標接近程度排序法)來對子系統(tǒng)的故障風險進行綜合評 估評估,最后根據風險評估結果對不同的子系統(tǒng)采取不同的維修和維護方式, 最大可能消除故障風險的薄弱環(huán)節(jié)。
4.1加工中心故障風險因素分析
4.1.1加工中心子系統(tǒng)關聯(lián)故障分析
CNC加工中心子系統(tǒng)故障之間的相關性會使得初始故障的逐步蔓延引發(fā)關聯(lián)鄰 近子系統(tǒng)出現(xiàn)更多的后繼故障,這就使得初始故障的危害性大大超出了子系統(tǒng) 故障本身的初始危害性,這種由于故障關聯(lián)引發(fā)的危害性進一步擴大的現(xiàn)象可 以看作是一種多米諾效應,從而使得故障后果更加嚴重的現(xiàn)象。
加工中心的故障也會出現(xiàn)類似的多米諾效應,故障之間的傳遞主要是因為 機械能、熱能或者電能。如圖所示。如當加工中心液壓系統(tǒng)中液壓栗磨損會導 致主軸箱平衡裝置異常,進而引發(fā)進給系統(tǒng)加工誤差過大。根據加工中心的功 能機構劃分,可以分為電氣數(shù)控裝置(如電氣系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng))、輔助加工裝置 (如液壓、氣壓動力、潤滑、排肩、冷卻、工作臺及防護罩等裝置)和機械加 工裝置(主傳動、進給傳動及刀架相關部件)。一般來講電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障 可能引發(fā)輔助裝置或部分機械裝置出現(xiàn)故障,輔助裝置和部分機械裝置的故障 又會引起其他機械裝置故障。本文將考慮多米諾后繼故障單元對加工中心子系 統(tǒng)進行故障風險評估,加工中心關聯(lián)故障傳遞模型如圖4.1:
4.1.2加工中心故障風險指標體系
數(shù)控加工中心故障風險評估對于尋找故障薄弱環(huán)節(jié)、制定維修策略有著重要的 指導意義,對于故障風險較高的子系統(tǒng)可以進行重點維護,維修方式上采取定 時維修策略;對于故障風險比較低的子系統(tǒng)可以進行事后維修策略,這樣在有 限的資源下實現(xiàn)設備可靠性水平的最大化。故障風險可以解釋為當初始故障發(fā) 生之后,與該初始故障相關的一切要素(包含生產、設備、人員、物料)受到 的破壞的可能性(概率)和實際被破壞嚴重程度。加工中心子系統(tǒng)故障風險主 要來自故障嚴重程度因素、故障率因素、維修因素、故障相關影響因素四種一 級因素。將四種因素進一步劃分可得到六個二級因素如圖4.3所示。
XI初始故障子系統(tǒng)故障相關性影響度:指當初始故障所在子系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后引發(fā)其他子系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率,初始故障越容易引發(fā)其他子系統(tǒng)出現(xiàn)后 繼故障,則子系統(tǒng)的故障風險也會越大。
X2初始故障子系統(tǒng)故障相關性被影響度:是指對應子系統(tǒng)受其他子系統(tǒng) 的故障影響而出現(xiàn)故障的概率,該子系統(tǒng)越容易被其他子系統(tǒng)影響,那么該子 系統(tǒng)的故障風險也越大。
X3初始故障子系統(tǒng)平均維修時間:指初始故障發(fā)生后對此故障所在的故 障單元進行維修的平均時間,平均維修時間越長,初始故障單元的故障風險越
大。
X4后繼故障子系統(tǒng)平均維修時間:指當初始故障引發(fā)的二次后繼故障所在 的各個子系統(tǒng)的平均維修時間,采用所有后繼子系統(tǒng)的平均維修的和除以后繼 故障子系統(tǒng)個數(shù),后繼子系統(tǒng)平均維修時間越長,初始故障子系統(tǒng)的故障風險 越大。
X5初始故障子系統(tǒng)危害度:指初始故障所在子系統(tǒng)的危害度,由FEMCA 分析獲得,危害度越大,故障風險越大。
X6后繼故障子系統(tǒng)平均危害度:指當初始故障引發(fā)的后繼故障子系統(tǒng)所對 應的一個或多個子系統(tǒng)的平均危害度,危害度越大,故障風險越大。
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