并行工程数控系统可靠性研究

数控系统可靠性是一门介于技术和管理之间的综合性学科，涉及的技术领域相当广泛。数控
系统是现代

IT 技术、控制技术、微电子技术和传统的机械技术结合的典范，同时受设计、制

造、配套、管理、储运及使用诸条件等因素的影响，在失效模式、机理及分布特性、指标确定等
方面比较复杂。

 

　　一、并行工程概述

 

　　并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、集成化处理的
系统方法和综合技术。它要求产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成
到产品报废）内各阶段的因素，如功能、制造、装配、作业调度、质量、成本、维护与用户需求
等，并强调各部门的协同工作，通过建立各决策者之间的有效的信息交流与通讯机制，综
合考虑各相关因素的影响，使后续环节中可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，并
得到解决，从而使产品在设计阶段便具有良好的可制造性、可装配性、可维护性及回收再生
等方面的特性，最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。

 

　　二、数控系统产品开发过程改进模型分析

 

　　根据可靠性工程是面向全寿命周期的和面向并行工程的思想，结合网络技术、现代管理
技术、数字化产品定义技术等，面向工厂实际，笔者提出了数控系统产品开发过程改进模型，
即并行工程的数控系统可靠性控制模型。在改进模型中，有两条并行的主线：一条主线是数
控系统产品；另一条主线是数控系统可靠性。两条主线相互联系、相互作用，构成了面向并
行工程的数控系统可靠性控制模型。

 

　　三、数控系统产品主线设计过程

 

　　数控系统产品主线包括数控系统产品从产品概念、定义到运行和维修的全寿命周期的若
干阶段。

 

　　

1.开始阶段 

　　数控系统产品，其开始阶段是数控系统产品的概念与定义。在这个阶段，定义要开发的
数控系统产品，进行产品可行性的研究，确定产品的需求和制订产品初步开发计划。在进行
数控系统产品的概念与定义阶段，要充分考虑下游过程的支持信息，包括数控系统概要设
计、工艺设计、硬件系统制造、硬件系统装配调试、软件系统设计、软件组装集成测试、数控系
统整机安装调试、用户使用维护等方面。

 

　　

2.设计阶段 

　　产品概念与定义完成后，进入数控系统产品的设计阶段，首先根据产品概念与定义提
出的要求和设想进行数控系统的概要设计。概要设计阶段，也要充分考虑硬件系统的设计、
软件系统设计、用户使用维护等下游过程的支持信息。概要设计的信息反馈回产品概念与定
义，修正不合理的产品的概念、定义和产品需求。数控系统概要设计后，分别进行硬件系统
和软件系统的设计。硬件系统包括

CNC 系统硬件部分、PLC 系统、驱动控制装置和输入/输出

装置，软件系统就是

CNC 系统软件部分。由于数控系统是通过硬件系统和软件系统共同实

现其功能的，所以，在设计过程中是相互协调的；同时，硬件和软件系统的设计反馈信息
给数控系统的概要设计，进行概要设计的修正。在数控系统详细设计阶段，硬件系统设计必
须充分考虑数控系统的工艺、制造、装配和使用维护等方面的信息，软件系统设计也需要考
虑到软件实现、测试及用户使用维护等方面的信息。

 

　　

3.制造阶段 

　　数控系统的设计过程结束后，进入制造过程。在制造过程中，软件系统需要进行软件实
现、软件组装集成测试、软件确定测试三个阶段；硬件系统要进行工艺设计、制造、元器件筛
选、装配调试四个阶段。当硬件系统和软件系统分别完成制造后，进行整机的安装调试，最