加工中心的加工任務(wù)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(dǎo)致加工功能異常。由于功能結(jié)構(gòu)和固有屬性的差異，不同的子系 統(tǒng)出現(xiàn)故障所帶的風(fēng)險也不相同，一些子系統(tǒng)出現(xiàn)故障并不會給設(shè)備系統(tǒng)帶來 嚴(yán)重的影響，只需要通過修復(fù)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(shè)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(jìn)行周期性 維修和維護(hù)，才能避免高風(fēng)險故障的發(fā)生。
本章將以子系統(tǒng)故障相關(guān)性影響度、故障相關(guān)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(biāo)，考慮子系統(tǒng)間的故障相關(guān)性和故障嚴(yán)重程度，借助灰色關(guān)聯(lián)度結(jié) 合TOPSIS法（理想目標(biāo)接近程度排序法）來對子系統(tǒng)的故障風(fēng)險進(jìn)行綜合評 估評估，最后根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果對不同的子系統(tǒng)采取不同的維修和維護(hù)方式， 最大可能消除故障風(fēng)險的薄弱環(huán)節(jié)。
4.1加工中心故障風(fēng)險因素分析
4.1.1加工中心子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)故障分析
CNC加工中心子系統(tǒng)故障之間的相關(guān)性會使得初始故障的逐步蔓延引發(fā)關(guān)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(guān)聯(lián)引發(fā)的危害性進(jìn)一步擴(kuò)大的現(xiàn)象可 以看作是一種多米諾效應(yīng)，從而使得故障后果更加嚴(yán)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(yīng)，故障之間的傳遞主要是因為 機(jī)械能、熱能或者電能。如圖所示。如當(dāng)加工中心液壓系統(tǒng)中液壓栗磨損會導(dǎo) 致主軸箱平衡裝置異常，進(jìn)而引發(fā)進(jìn)給系統(tǒng)加工誤差過大。根據(jù)加工中心的功 能機(jī)構(gòu)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(hù)罩等裝置）和機(jī)械加 工裝置（主傳動、進(jìn)給傳動及刀架相關(guān)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(jī)械裝置出現(xiàn)故障，輔助裝置和部分機(jī)械裝置的故障 又會引起其他機(jī)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(jìn)行故障風(fēng)險評估，加工中心關(guān)聯(lián)故障傳遞模型如圖4.1:
4.1.2加工中心故障風(fēng)險指標(biāo)體系
數(shù)控加工中心故障風(fēng)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(dǎo)意義，對于故障風(fēng)險較高的子系統(tǒng)可以進(jìn)行重點維護(hù)，維修方式上采取定 時維修策略；對于故障風(fēng)險比較低的子系統(tǒng)可以進(jìn)行事后維修策略，這樣在有 限的資源下實現(xiàn)設(shè)備可靠性水平的最大化。故障風(fēng)險可以解釋為當(dāng)初始故障發(fā) 生之后，與該初始故障相關(guān)的一切要素（包含生產(chǎn)、設(shè)備、人員、物料）受到 的破壞的可能性（概率）和實際被破壞嚴(yán)重程度。加工中心子系統(tǒng)故障風(fēng)險主 要來自故障嚴(yán)重程度因素、故障率因素、維修因素、故障相關(guān)影響因素四種一 級因素。將四種因素進(jìn)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(guān)性影響度：指當(dāng)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(fēng)險也會越大。
X2初始故障子系統(tǒng)故障相關(guān)性被影響度：是指對應(yīng)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(fēng)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(jìn)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(fēng)險越
大。
X4后繼故障子系統(tǒng)平均維修時間：指當(dāng)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(fēng)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(fēng)險越大。
X6后繼故障子系統(tǒng)平均危害度：指當(dāng)初始故障引發(fā)的后繼故障子系統(tǒng)所對 應(yīng)的一個或多個子系統(tǒng)的平均危害度，危害度越大，故障風(fēng)險越大。
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