GB∕T 38195-2019 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 可靠性管理

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犖狌犿犲狉犻犮犪犾犮狅狀狋狉狅犾狊狔狊狋犲犿狅犳犿犪犮犺犻狀犲狋狅狅犾—犚犲犾犻犪犫犻犾犻狋狔犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋

２０１９１０１８??２０２００５０１??

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目次

前言Ⅰ…………………………

１范圍

１………………………

２規(guī)范性引用文件

１…………………………

３術(shù)語和定義

１………………

４可靠性管理

２………………

４．１概述２

…………………

４．２內(nèi)容２

…………………

４．３原則３

…………………

４．４規(guī)劃３

…………………

４．５標(biāo)準(zhǔn)３

…………………

４．６數(shù)據(jù)３

…………………

４．７機(jī)構(gòu)４

…………………

４．８全生命周期的可靠性管理４

…………

４．８．１概述４

……………

４．８．２立項(xiàng)階段４

………………………

４．８．３設(shè)計(jì)階段５

………………………

４．８．４制造與試驗(yàn)階段５

………………

４．８．５使用與維護(hù)階段５

………………

附錄Ａ（資料性附錄）數(shù)據(jù)７………………

附錄Ｂ（資料性附錄）元器件可靠性管理９………………

參考文獻(xiàn)１０……………………

犌犅／犜３８１９５—２０１９

前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９給出的規(guī)則起草。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（ＳＡＣ／ＴＣ３６７）歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：華中科技大學(xué)、武漢華中數(shù)控股份有限公司、廣州數(shù)控設(shè)備有限公司、北京航空航

天大學(xué)、沈陽高精數(shù)控智能技術(shù)股份有限公司、浙江中控研究院有限公司、北京航天數(shù)控系統(tǒng)有限公司、

長春禹衡光學(xué)有限公司、國家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心。

本標(biāo)準(zhǔn)起草人：張航軍、金健、陳吉紅、張玉潔、高連生、吳文江、邵志強(qiáng)、潘再生、張志云、馬春玲、

趙欽志、薛瑞娟。

Ⅰ

犌犅／犜３８１９５—２０１９

機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可靠性管理

１范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可靠性管理的內(nèi)容、原則、規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)、機(jī)構(gòu)及機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品

全生命周期可靠性管理的要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)（以下簡稱數(shù)控系統(tǒng)或產(chǎn)品）。

２規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

ＧＢ／Ｔ２６２２０—２０１０工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成機(jī)床數(shù)值控制數(shù)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件

ＧＢ／Ｔ３２２４５機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可靠性測試與評定

３術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

３．１

機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)狀狌犿犲狉犻犮犪犾犮狅狀狋狉狅犾狊狔狊狋犲犿狅犳犿犪犮犺犻狀犲狋狅狅犾

采用數(shù)值控制方式控制機(jī)床加工功能的控制系統(tǒng)。

注１：改寫ＧＢ／Ｔ２６２２０—２０１０，定義３．１。

注２：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)一般包含硬件裝置和相應(yīng)的軟件。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)主要由數(shù)控裝置（也稱控制單元）、驅(qū)動裝置

（電動機(jī)的驅(qū)動單元和電動機(jī)、傳感器）等組成。數(shù)控裝置是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的主要部分，主要包括微處理器、運(yùn)

動（位置）控制器、存儲器、輸入／輸出（Ｉ／Ｏ）接口與通信、人機(jī)界面（顯示與鍵盤）、操動按鈕（按鍵）等硬件（和／

或電路）以及他們相應(yīng)的控制軟件。

注３：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)有多種分類方法。根據(jù)功能的不同，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)通常分為簡易型、高性能型和普及型三種；根

據(jù)應(yīng)用工藝的不同，可分為專用和通用數(shù)控系統(tǒng)兩種；根據(jù)反饋控制形式的不同，可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制

兩種；根據(jù)加工控制方式的不同，可分為點(diǎn)位控制、直線控制和輪廓控制三種。

３．２

可靠性狉犲犾犻犪犫犻犾犻狋狔

數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。

注１：通常認(rèn)為數(shù)控系統(tǒng)在時(shí)間區(qū)間的始端處于能完成要求的功能的狀態(tài)?？煽啃缘牧恐惦m然在客觀上是存在的，

但實(shí)際上通常利用有限的樣本觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到其估計(jì)值?？煽啃缘牧恐狄卜Q為可靠度。

注２：改寫ＧＢ／Ｔ２９５４５—２０１３，定義３．１。

３．３

可靠性管理狉犲犾犻犪犫犻犾犻狋狔犿犪狀犪犵犲犿犲狀狋

為確定和達(dá)到要求的產(chǎn)品可靠性特性所需的各項(xiàng)管理活動的總稱。

３．４

維修犿犪犻狀狋犲狀犪狀犮犲

為保持或恢復(fù)產(chǎn)品處于能完成要求功能的狀態(tài)而進(jìn)行的所有技術(shù)和管理活動的組合，包括監(jiān)督

１

犌犅／犜３８１９５—２０１９

活動。

［ＧＢ／Ｔ２９００．１３—２００８，定義１９１０７０１］

３．５

全生命周期犪犾犾犾犻犳犲犮狔犮犾犲

產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、儲運(yùn)、調(diào)試、使用、維護(hù)、維修到報(bào)廢回收等的全過程。

３．６

失效犳犪犻犾狌狉犲

產(chǎn)品完成要求的功能的能力的中斷。

注１：失效后產(chǎn)品處于故障狀態(tài)。

注２：“ｆａｉｌｕｒｅ（失效）”與“ｆａｕｌｔ（故障）”的區(qū)別在于，失效是一次事件，故障是一種狀態(tài)。

注３：這里定義的“失效”，不適用于僅由軟件構(gòu)成的產(chǎn)品。

［ＧＢ／Ｔ２９００．１３—２００８，定義１９１０４０１］

３．７

故障犳犪狌犾狋

產(chǎn)品不能完成要求的功能的狀態(tài)。預(yù)防性維修或其他計(jì)劃的行動或因缺乏外部資源的情況除外。

注：故障通常是產(chǎn)品自身失效引起的，但即便失效未發(fā)生，故障也可能存在。

［ＧＢ／Ｔ２９００．１３—２００８，定義１９１０５０１］

３．８

故障數(shù)據(jù)犳犪狌犾狋犱犪狋犪

產(chǎn)品出現(xiàn)故障的相關(guān)信息。

注：包括時(shí)間、內(nèi)容、現(xiàn)象、原因等。

３．９

平均故障間工作時(shí)間犿犲犪狀狅狆犲狉犪狋犻狀犵狋犻犿犲犫犲狋狑犲犲狀犳犪犻犾狌狉犲狊；犕犜犅犉

相鄰故障間工作時(shí)間的數(shù)學(xué)期望，也指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間或平均故障間隔時(shí)間。

注：改寫ＧＢ／Ｔ２９００．１３—２００８，定義１９１１２０９。

３．１０

可靠性增長狉犲犾犻犪犫犻犾犻狋狔犵狉狅狑狋犺

通過不斷地消除產(chǎn)品在設(shè)計(jì)或制造中的薄弱環(huán)節(jié)，使產(chǎn)品可靠性隨時(shí)間而逐步提高的過程。

［ＧＪＢ／Ｚ７７—１９９５，定義３．１．１］

４可靠性管理

４．１概述

可靠性管理是以系統(tǒng)方式為手段、充分利用技術(shù)、管理及相關(guān)資源，為產(chǎn)品可靠性提供保障的活動。

可靠性管理工作貫穿于產(chǎn)品的全生命周期過程中，其目的是：

ａ）確定可靠性工作的目標(biāo)和方向；

ｂ）指導(dǎo)、規(guī)范產(chǎn)品全生命周期各階段可靠性工作；

ｃ）協(xié)調(diào)技術(shù)、人力、物力等資源，為可靠性工作提供保障；

ｄ）評估、檢驗(yàn)可靠性工作成效；

ｅ）提升可靠性技術(shù)能力與產(chǎn)品可靠性水平。

４．２內(nèi)容

可靠性管理的主要內(nèi)容有：

２

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ａ）編制可靠性規(guī)劃；

ｂ）建立可靠性管理制度；

ｃ）制定可靠性標(biāo)準(zhǔn)（或規(guī)范）；

ｄ）可靠性宣傳與教育；

ｅ）可靠性培訓(xùn)與考核；

ｆ）可靠性信息管理；

ｇ）可靠性增長管理；

ｈ）可靠性數(shù)據(jù)管理；

ｉ）可靠性監(jiān)督與評審。

４．３原則

可靠性管理的原則是：

ａ）優(yōu)先利用已有經(jīng)驗(yàn)；

ｂ）考慮產(chǎn)品所處階段、復(fù)雜和關(guān)鍵程度、使用（貯存）環(huán)境、新技術(shù)、費(fèi)用、進(jìn)度以及產(chǎn)品數(shù)量等

因素；

ｃ）考慮經(jīng)濟(jì)性、合理性、可檢性及可操作性的協(xié)調(diào)；

ｄ）對各項(xiàng)工作內(nèi)容、過程及結(jié)果進(jìn)行總結(jié)與反饋。

４．４規(guī)劃

可靠性管理規(guī)劃是對未來可靠性（含產(chǎn)品層面和技術(shù)層面）整體性、長期性、基本性問題的考量，對

可靠性具有指導(dǎo)性和原則性作用。制定可靠性規(guī)劃應(yīng)重點(diǎn)考慮以下因素：

ａ）規(guī)劃的階段性（即時(shí)間跨度）；

ｂ）行業(yè)、技術(shù)、產(chǎn)品、市場的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢；

ｃ）規(guī)劃目標(biāo)的確定性、合理性與可行性；

ｄ）未知的可能情況的預(yù)防措施。

４．５標(biāo)準(zhǔn)

可靠性管理標(biāo)準(zhǔn)是可靠性工作的基礎(chǔ)，是評價(jià)可靠性工作成效的依據(jù)。制定可靠性管理標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)注

意以下因素：

ａ）與國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等的相關(guān)性和協(xié)調(diào)性；

ｂ）適用范圍與條件；

ｃ）場地、設(shè)備、儀器等資源需求；

ｄ）完整性與可操作性；

ｅ）過程監(jiān)控與記錄；

ｆ）結(jié)果處理與檢驗(yàn)。

４．６數(shù)據(jù)

可靠性管理數(shù)據(jù)是產(chǎn)品可靠性信息的載體，是開展可靠性管理工作的主要技術(shù)依據(jù)之一。可靠性

數(shù)據(jù)主要包括可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、可靠性測試數(shù)據(jù)、全生命周期各階段可靠性數(shù)據(jù)等（參見附錄Ａ）。可

靠性數(shù)據(jù)管理應(yīng)符合以下要求：

ａ）采集、反饋可靠性數(shù)據(jù)；

ｂ）對可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析；

ｃ）可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析結(jié)果應(yīng)及時(shí)反饋到各有關(guān)部門／環(huán)節(jié)。

３

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４．７機(jī)構(gòu)

可靠性管理機(jī)構(gòu)是可靠性管理工作的規(guī)劃、組織、執(zhí)行、監(jiān)督、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，是開展可靠性管理工作的

基礎(chǔ)和保證，可靠性機(jī)構(gòu)主要有以下職責(zé)：

ａ）制定可靠性工作方針、計(jì)劃、規(guī)章制度等；

ｂ）制定標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、技術(shù)手冊及其他可靠性管理文件；

ｃ）指導(dǎo)、協(xié)調(diào)、監(jiān)督、檢驗(yàn)可靠性工作；

ｄ）組織相關(guān)教育、交流、培訓(xùn)與考核等；

ｅ）管理可靠性數(shù)據(jù)及其他相關(guān)資料。

４．８全生命周期的可靠性管理

４．８．１概述

全生命周期的階段劃分有多種方式，本文件將產(chǎn)品立項(xiàng)階段、設(shè)計(jì)階段、制造與試驗(yàn)階段、使用與維

護(hù)階段四部分確定為產(chǎn)品可靠性管理的主要工作。為有計(jì)劃組織、協(xié)調(diào)、實(shí)施和檢查可靠性工作，實(shí)現(xiàn)

和落實(shí)預(yù)期的可靠性目標(biāo)或要求，宜在產(chǎn)品全生命周期開始階段制定可靠性工作計(jì)劃。

可靠性工作計(jì)劃的主要內(nèi)容包括（但不限于）：

ａ）目的和適用范圍；

ｂ）依據(jù)的文件；

ｃ）可靠性預(yù)期要求；

ｄ）可靠性工作項(xiàng)目的確定；

ｅ）可靠性工作項(xiàng)目的實(shí)施細(xì)則，如工作項(xiàng)目的目的、內(nèi)容、范圍、實(shí)施流程、所需的設(shè)備和儀器、完

成的形式、對完成結(jié)果的評價(jià)或驗(yàn)收方式；

ｆ）可靠性工作與其他工作的協(xié)調(diào)說明；

ｇ）實(shí)施計(jì)劃所需資料的獲取途徑或傳遞方式與程序；

ｈ）評審安排；

ｉ）關(guān)鍵問題分析，如對可靠性工作的影響、解決方法或途徑；

ｊ）工作進(jìn)度安排；

ｋ）保證條件與資源。

４．８．２立項(xiàng)階段

立項(xiàng)階段可靠性管理的目的是明確立項(xiàng)過程中的可靠性工作內(nèi)容和注意事項(xiàng)。本階段的管理要

求是：

ａ）明確產(chǎn)品的使用功能、性能參數(shù)、可靠性、使用壽命等要求；

ｂ）明確產(chǎn)品的使用環(huán)境、應(yīng)力等外界條件；

ｃ）了解國內(nèi)外同類產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)水平；

ｄ）了解相似產(chǎn)品的現(xiàn)場使用情況和用戶反映情況；

ｅ）確定需要解決的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵零部件；

ｆ）應(yīng)結(jié)合市場調(diào)查、用戶需求和產(chǎn)品規(guī)劃，確定產(chǎn)品的可靠性目標(biāo)；

ｇ）確定可靠性定性／定量指標(biāo)；

ｈ）確定可靠性設(shè)計(jì)方案；

ｉ）明確開發(fā)產(chǎn)品的約束條件（經(jīng)費(fèi)、時(shí)間、產(chǎn)品質(zhì)量、尺寸等）；

ｊ）確定為實(shí)現(xiàn)定性／定量指標(biāo)準(zhǔn)備采取的主要措施（電路的、結(jié)構(gòu)的、元器件的）；

４

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ｋ）制定對關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵零件的預(yù)研計(jì)劃；

ｌ）進(jìn)行可靠性指標(biāo)的可行性預(yù)計(jì)；

ｍ）進(jìn)行可靠性指標(biāo)的預(yù)分配；

ｎ）進(jìn)行費(fèi)用的估計(jì)和分配；

ｏ）明確開發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)劃的進(jìn)度安排；

ｐ）明確總體方案中可靠性內(nèi)容的評審方案。

４．８．３設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)階段主要通過可靠性預(yù)計(jì)和分析工作，完成產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)，并對設(shè)計(jì)樣機(jī)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)、

分析和評價(jià)。本階段的管理要求是：

ａ）遵循成熟設(shè)計(jì)優(yōu)先原則，控制新技術(shù)在新設(shè)計(jì)產(chǎn)品中所占的比例；

ｂ）綜合考慮類似產(chǎn)品的可靠性特征；

ｃ）明確產(chǎn)品（整體或部件）的可靠性指標(biāo)；

ｄ）與不同方案（包括硬件方案和軟件方案）進(jìn)行對比與分析；

ｅ）確定設(shè)計(jì)階段驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和要求；

ｆ）進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)；

ｇ）綜合利用不同可靠性設(shè)計(jì)方法；

ｈ）分析在使用可靠性方面的缺陷并制定改進(jìn)措施；

ｉ）編制可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)檢查表和設(shè)計(jì)評審方案；

ｊ）樣機(jī)試制過程控制；

ｋ）進(jìn)行樣機(jī)（整機(jī)或部件）可靠性試驗(yàn)，其目的在于：

１）發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、元器件或工藝等方面的潛在缺陷；

２）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果預(yù)計(jì)后續(xù)的工作和費(fèi)用；

３）證明是否已符合定量的可靠性指標(biāo)；

ｌ）進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)評審；

ｍ）進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)收。

４．８．４制造與試驗(yàn)階段

產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可靠性在制造與試驗(yàn)階段得以實(shí)現(xiàn)。本階段的管理要求是：

ａ）控制元器件（包括原材料、外協(xié)件、外購件、自制件等）的質(zhì)量及可靠性（可參見附錄Ｂ），折算后

的元器件（包括原材料、外協(xié)件、外購件、自制件等）可靠性水平應(yīng)和通過驗(yàn)收的樣機(jī)的可靠性

水平相當(dāng)；

ｂ）與不同制造工藝進(jìn)行對比與分析；

ｃ）確定制造與試驗(yàn)階段驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和要求；

ｄ）控制生產(chǎn)過程的一致性；

ｅ）產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)應(yīng)符合ＧＢ／Ｔ２６２２０—２０１０中５．８、ＧＢ／Ｔ３２２４５的有關(guān)規(guī)定；

ｆ）應(yīng)記錄、收集、分析和反饋試驗(yàn)過程中的故障數(shù)據(jù)，分析故障原因，為后續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)。

４．８．５使用與維護(hù)階段

使用與維護(hù)是影響數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品可靠性的重要因素。本階段的管理要求是：

ａ）制定數(shù)控系統(tǒng)連接調(diào)試、使用操作與維護(hù)維修規(guī)范，明確使用與維護(hù)要求；

ｂ）對使用、維護(hù)主體進(jìn)行培訓(xùn)、考核；

ｃ）維護(hù)維修資源（維護(hù)維修人員、備件、消耗品等）應(yīng)能滿足維護(hù)需求；

５

犌犅／犜３８１９５—２０１９

ｄ）控制維護(hù)維修過程中引入新的故障或隱患的風(fēng)險(xiǎn)；

ｅ）注重使用與維護(hù)信息的記錄與反饋；

ｆ）定期評估產(chǎn)品可靠性狀態(tài)和發(fā)展趨勢；

ｇ）明確產(chǎn)品報(bào)廢回收標(biāo)準(zhǔn)。

６

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附錄犃

（資料性附錄）

數(shù)據(jù)

犃．１可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通常指原材料、元器件、外協(xié)件、外購件的可靠性數(shù)據(jù)；從形式上看，它們是組成產(chǎn)

品的底層部件，通常具有獨(dú)立的功能。

除名稱、型號、出廠編號、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等信息外，可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一般包括以下內(nèi)容：

ａ）平均失效率；

ｂ）失效率等級；

ｃ）平均壽命（或平均故障間工作時(shí)間）；

ｄ）失效分布。

犃．２可靠性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

可靠性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是可靠性設(shè)計(jì)階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，一般包括以下內(nèi)容：

ａ）產(chǎn)品信息：產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品型號；

ｂ）設(shè)計(jì)信息：設(shè)計(jì)版本（如有）、模塊信息（名稱、代碼、編號）、壽命剖面、任務(wù)剖面、可靠性分配、可

靠性模型、可靠性預(yù)計(jì)；

ｃ）評審信息：評審內(nèi)容、評審流程、評審結(jié)論、主要指標(biāo)；

ｄ）設(shè)計(jì)人員信息；

ｅ）評審單位信息。

犃．３可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)是與試驗(yàn)相關(guān)的可靠性數(shù)據(jù)，一般包括以下內(nèi)容：

ａ）產(chǎn)品信息：名稱、型號、制造廠商、出廠日期；

ｂ）測試信息：測試名稱、測試標(biāo)準(zhǔn)、測試條件（氣候環(huán)境條件、機(jī)械環(huán)境條件、電源與電磁條件、工

況條件、其他條件）、測試起始時(shí)間；

ｃ）故障信息：故障發(fā)生時(shí)間、故障部位、故障現(xiàn)象、累計(jì)故障數(shù)、累計(jì)修復(fù)時(shí)間；

ｄ）試驗(yàn)單位／人員信息。

犃．４故障維修與分析數(shù)據(jù)

故障分析數(shù)據(jù)一般包括以下內(nèi)容：

ａ）產(chǎn)品信息：名稱、型號、制造廠商、出廠日期；

ｂ）故障信息：初次投入使用時(shí)間、故障發(fā)生時(shí)間、故障現(xiàn)象、故障原因、故障性質(zhì)、故障類型、