一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法技术方案

本发明专利技术提供一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，其步骤是：一、考虑装配系统健康状况下降所导致的产品可靠性损失，提出了装配系统健康风险的概念；二、提出了关键可靠性特性(KRCs)的概念，并阐述了风险的形成机制；三、识别产品KRCs，完成风险识别；四、通过KRCs过程偏差来完成风险量化和评估；五、以装配系统健康风险作为维护阈值，以总成本最小化作为决策目标，建立预测维护决策模型；六、对决策模型逐步寻优，确定最小成本下的健康风险阈值；七、结果分析，将本专利中维修方法与将传统风险作为维修阈值的方法作结果对比。本发明专利技术以可靠性为导向，聚焦于装配系统健康风险，在质量管理和健康管理领域有广阔的应用前景。

A Reliability-Oriented Health Risk Analysis Method for Product Assembly System

The present invention provides a reliability-oriented health risk analysis method for product assembly system. The steps are as follows: firstly, considering the loss of product reliability caused by the decline of the health status of assembly system, the concept of health risk of assembly system is proposed; secondly, the concept of key reliability characteristics (KRCs) is proposed, and the risk formation mechanism is elaborated; thirdly, the product KRCs is identified to complete the risk. Identify; Quantify and evaluate the risk through KRCs process deviation; Fifth, set up predictive maintenance decision-making model with health risk of assembly system as maintenance threshold and total cost minimization as decision-making objective; Sixth, optimize the decision-making model step by step to determine health risk threshold under minimum cost; Seventh, result analysis, make maintenance method and traditional risk in this patent. The results are compared for the maintenance threshold method. The invention is reliability-oriented, focusing on the health risk of assembly system, and has broad application prospects in the field of quality management and health management.

【技术实现步骤摘要】
一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法
本专利提供了一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，以可靠性为导向，聚焦于产品的装配系统健康风险，弥补了健康管理过程中对装配系统分析不足的漏洞，提供了通过提高装配系统来提高产品质量的可能性，为产品质量事故的控制与预防打下重要基础，属于质量管理以及健康管理领域。
技术介绍
装配过程是制造过程中经典且关键的一步，其质量会严重影响产品的可靠性。装配系统是装配过程的直接载体，其健康状态是影响装配质量的重要因素。因此，对装配系统进行健康管理确保其健康运行是提高产品可靠性的主要手段。产品向来以复杂且精密而著称，因此，它们对装配系统的要求高于一般产品。那么，产品制造商必须始终关注装配系统的健康状况，并根据实时的系统健康状况预测设备故障的发生趋势。通过这种方式，制造商可以及时进行维修活动以提高被装配产品的可靠性。ISO9001：2015质量管理标准的新版本强调了基于风险的产品质量管理思想。因此，基于风险的思维成为质量分析的必然趋势。将基于风险的思维运用到产品装配系统健康管理领域，提出了装配系统健康风险的概念。系统健康状况下降是导致装配过程质量下降的根本原因，然后进而导致产品制造可靠性下降。因此，实质上，健康风险是一种质量风险。在实际生产中，当装配系统健康状况较差时，会导致过程偏差的发生，从而极大地影响装配过程的质量。但是目前通过将风险管理与装配系统健康相结合以提高产品可靠性的研究甚少，且基于风险大小来确定装配设备维修策略的研究同样少之又少。目前，随着技术的不断进步，预测性维修已成为先进维修技术的代表，其可以改善定期维修可能导致的维修不足或过度维修的缺点。但是，在当前的预测性维修模型中，风险导向的系统健康状况很少被用作制定预测性维修策略的维修阈值。因此，针对上述不足，本专利通过考虑装配系统健康状态下降对产品可靠性的影响，提出了一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法。首先，通过考虑装配系统健康状况下降引起的产品可靠性损失，提出了装配系统健康风险的概念，阐述了风险形成机制。其次，提出了关键可靠性特征(KRCs)的概念，并通过系统健康状况不佳引起的KRCs装配过程偏差来量化产品的装配系统健康风险。最后，将装配系统健康风险作为维修阈值，将总成本最小化作为决策目标，建立预测维护决策模型，并通过逐步优化确定最小成本下的健康风险阈值，获得最优维护策略。在保证产品质量事故控制与预防工作有效性的同时，更加满足了企业的生产需求。
技术实现思路
(1)本专利技术的目的：针对目前产品装配系统健康问题的分析较少、不能全面量化装配系统健康与产品可靠性之间的关系等问题，本专利技术提供了一种新的产品装配质量分析方法——一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法。本专利技术充分考虑了装配系统健康状态对产品制造可靠性的影响，并基于风险的思维来看待装配系统健康问题，利用了产品装配过程数据作为风险量化参数的取值依据，对装配系统健康风险进行了全面量化，使得风险的分析结果更为客观与真实。而且，本专利技术为促进质量管理工作，在风险量化的基础上，以健康风险作为维修阈值，并且考虑到经济性的问题，对装配系统预测性维修策略进行决策，得到了具有最佳费效比的设备预测性维修策略，提高了企业产品质量提升工作的有效性，更加满足企业的生产需求。(2)技术方案：(一)本专利技术是一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，即将被装配的产品的可靠性损失与装配系统健康风险建立联系，并以风险为维修阈值确定最优的装配系统预测性维修策略，提出的基本假设如下：假设1装配过程偏差的传递与累积以及对产品可靠性的影响服从线性模型；假设2每种设备只存在一种失效模式。基于上述假设，本专利技术关于风险导向的产品装配系统健康建模与预测性维修策略所提出的一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，其步骤如下：步骤1、考虑装配系统健康状况下降所导致的产品可靠性损失，提出了产品装配系统健康风险的概念；步骤2、根据装配系统-装配过程-被装配产品之间的影响关系，提出了关键可靠性特性(KRCs)的概念，并阐述了装配系统健康风险的形成机制；步骤3、识别产品装配过程中的KRCs，完成装配系统健康风险识别；步骤4、通过装配系统健康状态下降引起的KRCs过程偏差来量化和评估产品的装配系统健康风险；步骤5、以装配系统健康风险作为维护阈值，以总成本最小化作为决策目标，建立预测维护决策模型；步骤6、通过Python软件对决策模型进行逐步寻优，确定最小成本下的健康风险阈值，获得最优维护策略；步骤7、结果分析，将本专利中以健康风险作为阈值的维修方法所得结果与将传统只考虑成本与发生概率不考虑可靠性损失的风险作为维修阈值的方法所得结果作对比。其中，在步骤1中所述的“考虑装配系统健康状况下降所导致的产品可靠性损失，提出了产品装配系统健康风险的概念”，是指装配过程作为制造阶段最经典和最核心的部分，显示着影响了产品的制造可靠性，在不考虑人为因素的条件下，被装配产品的制造可靠性取决于装配系统的健康状况；因此，装配系统的健康是产品可靠性的重要保证；将基于风险的思维用于分析和评估装配系统的健康状况，因此，提出了装配系统健康风险的概念，其具体作法如下：通过分析，发现产品装配系统健康状态下降是产品制造可靠性损失的根本原因，因此，将产品装配系统健康风险定义为：由装配系统健康状态下降引起的产品可靠性损失所导致的质量事故风险。其中，在步骤2中所述的“根据装配系统-装配过程-被装配产品之间的影响关系，提出了关键可靠性特性(KRCs)的概念，并阐述了装配系统健康风险的形成机制”，是指考虑装配系统可靠性R、装配过程质量Q与被装配产品可靠性R之间的相互影响关系，提出了关键可靠性特性(KRCs)的概念，并基于此对产品装配系统健康风险的形成机制进行阐述，为后续风险量化打下基础；其具体作法如下：首先定义：与产品制造可靠性密切相关的特性称为关键可靠性特性(KRCs)；然后基于此提出风险形成机理：当产品装配系统健康状态下降时，KRCs会产生一定程度的装配过程偏差，并随着多工位装配过程的进行，偏差被连续地传输到下游工位，这导致偏差累积，形成健康风险，继而影响最终被装配产品的制造可靠性；因此，装配系统健康风险源于装配系统，形成于装配过程，作用于被装配产品。其中，在步骤3中所述的“识别产品装配过程中的KRCs，完成装配系统健康风险识别”，是指根据产品的设计要求，首先确定产品的装配结构；其次根据各结构对于产品可靠性的敏感程度，确定关键可靠性结构(KRSs)；再次，通过公理化映射，将KRSs从结构域向工艺域进行“之”字映射，确定装配过程中的KRCs；最后，根据已识别的KRCs，对该产品KRSs数据库进行更新；其具体作法如下：首先，根据设计要求将产品从顶部分解为底部，以确定产品装配结构，包括产品组件，子组件，零件和其他结构细节；其次，在产品功能和结构的基础上，确定产品结构的灵敏度要求，并以此为依据筛选出关键可靠性结构(KRSs)；再次，在所识别的产品KRSs信息的基础上，通过公理化映射识别相应的过程特性，以确定组装过程KRSs；最后，根据KRSs识别结果对产品KRSs数据库定期更新。其中，在步骤4中所述的“通过装配系统健康状态下降引起的KRCs过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，提出的基本假设如下：假设1装配过程偏差的传递与累积以及对产品可靠性的影响服从线性模型；假设2每种设备只存在一种失效模式；基于上述假设，本专利技术所提出的一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，其特征在于：其步骤如下：步骤1、考虑装配系统健康状况下降所导致的产品可靠性损失，提出了产品装配系统健康风险的概念；步骤2、根据装配系统‑装配过程‑被装配产品之间的影响关系，提出了关键可靠性特性即KRCs的概念，并阐述了装配系统健康风险的形成机制；步骤3、识别产品装配过程中的KRCs，完成装配系统健康风险识别；步骤4、通过装配系统健康状态下降引起的KRCs过程偏差来量化和评估产品的装配系统健康风险；步骤5、以装配系统健康风险作为维护阈值，以总成本最小化作为决策目标，建立预测维护决策模型；步骤6、通过Python软件对决策模型进行逐步寻优，确定最小成本下的健康风险阈值，获得最优维护策略；步骤7、结果分析，将本专利中以健康风险作为阈值的维修方法所得结果与将传统只考虑成本与发生概率不考虑可靠性损失的风险作为维修阈值的方法所得结果作对比。

【技术特征摘要】
1.一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，提出的基本假设如下：假设1装配过程偏差的传递与累积以及对产品可靠性的影响服从线性模型；假设2每种设备只存在一种失效模式；基于上述假设，本发明所提出的一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，其特征在于：其步骤如下：步骤1、考虑装配系统健康状况下降所导致的产品可靠性损失，提出了产品装配系统健康风险的概念；步骤2、根据装配系统-装配过程-被装配产品之间的影响关系，提出了关键可靠性特性即KRCs的概念，并阐述了装配系统健康风险的形成机制；步骤3、识别产品装配过程中的KRCs，完成装配系统健康风险识别；步骤4、通过装配系统健康状态下降引起的KRCs过程偏差来量化和评估产品的装配系统健康风险；步骤5、以装配系统健康风险作为维护阈值，以总成本最小化作为决策目标，建立预测维护决策模型；步骤6、通过Python软件对决策模型进行逐步寻优，确定最小成本下的健康风险阈值，获得最优维护策略；步骤7、结果分析，将本专利中以健康风险作为阈值的维修方法所得结果与将传统只考虑成本与发生概率不考虑可靠性损失的风险作为维修阈值的方法所得结果作对比。2.根据权利要求1所述的一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，其特征在于：在步骤1中所述的“考虑装配系统健康状况下降所导致的产品可靠性损失，提出了产品装配系统健康风险的概念”，是指装配过程作为制造阶段最经典和最核心的部分，显示着影响了产品的制造可靠性，在不考虑人为因素的条件下，被装配产品的制造可靠性取决于装配系统的健康状况；因此，装配系统的健康是产品可靠性的重要保证；将基于风险的思维用于分析和评估装配系统的健康状况，因此，提出了装配系统健康风险的概念，其具体作法如下：通过分析，发现产品装配系统健康状态下降是产品制造可靠性损失的根本原因，因此，将产品装配系统健康风险定义为：由装配系统健康状态下降引起的产品可靠性损失所导致的质量事故风险。3.根据权利要求1所述的一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，其特征在于：在步骤2中所述的“根据装配系统-装配过程-被装配产品之间的影响关系，提出了关键可靠性特性即KRCs的概念，并阐述了装配系统健康风险的形成机制”，是指考虑装配系统可靠性R、装配过程质量Q与被装配产品可靠性R之间的相互影响关系，提出了关键可靠性特性即KRCs的概念，并基于此对产品装配系统健康风险的形成机制进行阐述，为后续风险量化打下基础；其具体作法如下：首先定义：与产品制造可靠性密切相关的特性称为关键可靠性特性即KRCs；然后基于此提出风险形成机理：当产品装配系统健康状态下降时，KRCs会产生一预定程度的装配过程偏差，并随着多工位装配过程的进行，偏差被连续地传输到下游工位，这导致偏差累积，形成健康风险，继而影响最终被装配产品的制造可靠性；因此，装配系统健康风险源于装配系统，形成于装配过程，作用于被装配产品。4.根据权利要求1所述的一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，其特征在于：在步骤3中所述的“识别产品装配过程中的KRCs，完成装配系统健康风险识别”，是指根据产品的设计要求，首先确定产品的装配结构；其次根据各结构对于产品可靠性的敏感程度，确定关键可靠性结构即KRCs；再次，通过公理化映射，将KRSs从结构域向工艺域进行“之”字映射，确定装配过程中的KRCs；最后，根据已识别的KRCs，对该产品KRSs数据库进行更新；其具体作法如下：首先，根据设计要求将产品从顶部分解为底部，以确定产品装配结构，包括产品组件，子组件，零件和其他结构细节；其次，在产品功能和结构的基础上，确定产品结构的灵敏度要求，并以此为依据筛选出关键可靠性结构即KRCs；再次，在所识别的产品KRSs信息的基础上，通过公理化映射识别相应的过程特性，以确定组装过程KRSs；最后，根据KRSs识别结果对产品KRSs数据库定期更新。5.根据权利要求1所述的一种可靠性导向的产品装配系统健康风险分析方法，其特征在于：在步骤4中所述的“通过装配系统健康状态下降引起的KRCs过程偏差来量化和评估产品的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何益海，刘枫棣，张安琪，赵依潇，周迪，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11