提高數(shù)控機床的重要性
點擊次數(shù)：6912 更新時間：2009-12-09
由工業(yè)和信息化部組織實施的“數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項正式啟動。作為《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中十六項重大專項之一，“數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項的實施，對于提升我國裝備產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力和競爭力具有重要意義。為此，周刊特邀吉林大學(xué)機械工業(yè)數(shù)控裝備可靠性技術(shù)重點實驗室賈亞洲教授撰寫文章，以期與讀者共同探尋數(shù)控機床的可靠性對于實施重大專項的重要意義。
數(shù)控機床作為具有高科技含量的現(xiàn)代化“工作母機”，是實現(xiàn)制造技術(shù)和裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)裝備，其性能、質(zhì)量和擁有量是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平、綜合國力的重要標志。
為改變我國機床工業(yè)的現(xiàn)狀，實現(xiàn)民族裝備制造業(yè)的振興，“數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項實施方案經(jīng)過多次論證，zui終將目標落在重點解決我國數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備行業(yè)自主開發(fā)能力薄弱，功能部件發(fā)展滯后，產(chǎn)品自動化水平低，可靠性、精度保持性差等突出問題上。
可靠性成市場競爭之焦點
高速、、高精度、高可靠性，是現(xiàn)代數(shù)控機床發(fā)展的主要趨勢。目前國內(nèi)數(shù)控機床的研發(fā)，主要面向次，追求高速、精密和多軸聯(lián)動復(fù)合加工等。然而，隨著復(fù)合功能的增多和密集型技術(shù)的引入，不可靠因素和故障隱患增多，在運轉(zhuǎn)和使用過程中發(fā)生故障的幾率增加，系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，其先進性能和功能不能維持，降低或失去了使用價值。而且，由于數(shù)控裝備復(fù)合功能密集，體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工況多變等，使得可靠性問題成為制約國內(nèi)數(shù)控機床發(fā)展的主要瓶頸。
我國是世界上數(shù)控機床消費的大國，數(shù)控機床，特別是數(shù)控機床的進口量居高不下。究其原因，產(chǎn)品的可靠性是影響*的關(guān)鍵因素。近些年來，雖然我國機床行業(yè)的許多企業(yè)與有關(guān)高校合作，實施可靠性技術(shù)，國產(chǎn)機床的可靠性水平在穩(wěn)步增長，但與發(fā)達國家同類產(chǎn)品相比差距仍然明顯。我國眾多行業(yè)的數(shù)控機床用戶，不選購國產(chǎn)機床的主要原因就是產(chǎn)品的可靠性不能滿足用戶要求。機床市場的激烈競爭主要是產(chǎn)品可靠性的競爭，能否占領(lǐng)市場是影響我國數(shù)控裝備產(chǎn)業(yè)存亡和發(fā)展的關(guān)鍵。
一臺高可靠性的機床可以收到幾臺機床同時運轉(zhuǎn)的功效，可減少用戶的停機損失和維修費用，減少主機廠售后服務(wù)和三包費用，也減少材料、工時和能源的消耗，經(jīng)濟效益顯著。特別是在進口量不斷增加的形勢下，產(chǎn)品可靠性的提升對國產(chǎn)數(shù)控裝備在市場競爭中取勝，促進民族工業(yè)的發(fā)展等方面意義尤為重大。
可靠性是重大專項的戰(zhàn)略決策
目前，國家“數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項，正在逐步實施，對數(shù)控裝備（數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)和功能部件）的可靠性技術(shù)研究以及產(chǎn)品可靠性提升和考核給予高度關(guān)注。重大專項中共性技術(shù)課題的*項就是“可靠性設(shè)計與性能試驗技術(shù)”，其研究目標明確指出：“提供在數(shù)控機床、重型裝備、數(shù)控系統(tǒng)及功能部件上能付諸應(yīng)用的可靠性設(shè)計方法、試驗分析方法和精度保持措施，在高速、精密數(shù)控機床、重型裝備、數(shù)控系統(tǒng)及主要功能部件上驗證應(yīng)用”。在研究內(nèi)容和考核指標中提出可靠性評價方法和評價指標以及可靠性增長的要求，“使本專項支持的一種或多種數(shù)控機床主機平均*時間（MTBF）達到900小時”。
同時，重大專項對數(shù)控機床產(chǎn)品類課題，要求所研制的成果和樣機，應(yīng)達到產(chǎn)品化的要求，即得到應(yīng)用驗證，并在可靠性方面得到提升和考核。課題申報指南中明確要求：“提出提高可靠性的具體方法，建立基本的可靠性試驗手段，消除產(chǎn)品早期故障”。對數(shù)控機床主機產(chǎn)品，提出了同樣的可靠性考核目標，機床MTBF達到900小時。
科技重大專項對產(chǎn)品可靠性研究的要求，抓住了當前數(shù)控機床行業(yè)的要害和急需解決的關(guān)鍵技術(shù)，是非常正確的戰(zhàn)略決策。數(shù)控機床無論如何先進，如果其性能或功能在使用中不能維持，產(chǎn)品就失去“可用”價值，當然就失去了市場競爭力。激烈的市場競爭就是通過滿足用戶要求以直接爭奪用戶的競爭。廣大用戶選購數(shù)控機床時，極為關(guān)注產(chǎn)品在使用過程中的質(zhì)量表現(xiàn)，即數(shù)控機床的可靠性。要在對外開放的市場競爭中立于不敗之地，必須從提高產(chǎn)品可靠性作為切入點，突出“用戶就是上帝”的觀念。實施重大專項，使所研制的樣機，在可靠性方面得到提升和考核，大幅度提高國產(chǎn)機床可靠性聲望，這是廣大機床用戶的強烈呼聲和國人期待國產(chǎn)機床趕超*水平的迫切愿望。
可靠性要達到*水平
當前國產(chǎn)數(shù)控機床可靠性的主要指標MTBF與國外同類產(chǎn)品相比幾乎相差一倍，特別是數(shù)控機床的差距更明顯。通過實施重大專項，促使國產(chǎn)數(shù)控機床的可靠性水平接近或達到*水平，解決困擾數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的工程難題，扭轉(zhuǎn)市場競爭的被動局面，難度很大，任務(wù)十分艱巨，可認為是重大專項的重中之重，全行業(yè)必須給予高度重視。
首先，數(shù)控機床產(chǎn)品的可靠性是使用和現(xiàn)場運行過程中暴露出來的質(zhì)量屬性，考慮產(chǎn)品使用的時間因素和環(huán)境因素，未經(jīng)使用的產(chǎn)品不能真實評價其可靠性水平。因此，數(shù)控機床的MTBF要真正反映產(chǎn)品在生產(chǎn)運行過程中故障間隔的真實情況，這是廣大機床用戶真正關(guān)心的產(chǎn)品質(zhì)量屬性。MTBF不是設(shè)計階段的理論計算值或設(shè)計估計值，也不能基于不真實數(shù)據(jù)得出的猜測值，更不能將用于廣告宣傳的MTBF虛假值混淆為機床現(xiàn)場運行的客觀有效值。
其次，要研究和分析作為工作母機的數(shù)控機床產(chǎn)品的可靠性特點，明確研發(fā)產(chǎn)品現(xiàn)場運行過程可能存在的各種故障隱患。既然數(shù)控機床是制造機器的機器，因而具有功能可靠性和參數(shù)可靠性的雙重要求。
zui后，提高數(shù)控機床可靠性，就是減少或避免產(chǎn)品工作過程中所發(fā)生的各種故障，因此要依據(jù)預(yù)研產(chǎn)品或類似產(chǎn)品的多發(fā)故障，探尋故障的主要隱患及其影響因素，包括自身設(shè)計缺陷，制造工藝和裝配調(diào)試水平低下，早期故障沒有在制造廠消除，而是直接帶到用戶中；外購元器件、關(guān)鍵功能部件和配套件，質(zhì)量低劣，未經(jīng)嚴格測試檢驗和篩選；系統(tǒng)軟件缺陷，受外部干擾使變量被修改，程序丟失，參數(shù)錯誤等，軟件缺陷導(dǎo)致故障成為影響系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素之一；以及人為附加的隱患，主機廠的管理人員或工程技術(shù)人員，可靠性意識薄弱或可靠性素質(zhì)缺乏，在產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)過程中，由人的主觀因素埋下隱患；當然也可能由于售后服務(wù)指導(dǎo)不到位或用戶使用和維護不當，造成人為隱患。
上述表明，數(shù)控機床的可靠性涉及到生產(chǎn)廠的設(shè)計、制造、裝配、供應(yīng)和售后服務(wù)等廠內(nèi)各部門，涉及到配套件、外協(xié)件的供應(yīng)廠商，還涉及到機床用戶，這是一項需要多個部門共同努力的系統(tǒng)工程。
實施可靠性設(shè)計是實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性提升的基礎(chǔ)，但不是可靠性提升方法的全部。特別是國產(chǎn)數(shù)控機床，在很多情況下，影響產(chǎn)品可靠性的突出問題，往往是制造過程、裝配過程、配套件和外購件的選用以及早期故障沒有消除等，占發(fā)生故障的比例很大。要強調(diào)可靠性試驗方法，加強產(chǎn)品制造過程、裝配過程、配套件和外購件的采購以及早期故障消除等過程的可靠性保證措施，實施系統(tǒng)工程，才能zui終實現(xiàn)數(shù)控機床產(chǎn)品的可靠性提升。
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數(shù)控機床作為具有高科技含量的現(xiàn)代化“工作母機”，是實現(xiàn)制造技術(shù)和裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)裝備，其性能、質(zhì)量和擁有量是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平、綜合國力的重要標志。
為改變我國機床工業(yè)的現(xiàn)狀，實現(xiàn)民族裝備制造業(yè)的振興，“數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項實施方案經(jīng)過多次論證，zui終將目標落在重點解決我國數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備行業(yè)自主開發(fā)能力薄弱，功能部件發(fā)展滯后，產(chǎn)品自動化水平低，可靠性、精度保持性差等突出問題上。
可靠性成市場競爭之焦點
高速、、高精度、高可靠性，是現(xiàn)代數(shù)控機床發(fā)展的主要趨勢。目前國內(nèi)數(shù)控機床的研發(fā)，主要面向次，追求高速、精密和多軸聯(lián)動復(fù)合加工等。然而，隨著復(fù)合功能的增多和密集型技術(shù)的引入，不可靠因素和故障隱患增多，在運轉(zhuǎn)和使用過程中發(fā)生故障的幾率增加，系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，其先進性能和功能不能維持，降低或失去了使用價值。而且，由于數(shù)控裝備復(fù)合功能密集，體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工況多變等，使得可靠性問題成為制約國內(nèi)數(shù)控機床發(fā)展的主要瓶頸。
我國是世界上數(shù)控機床消費的大國，數(shù)控機床，特別是數(shù)控機床的進口量居高不下。究其原因，產(chǎn)品的可靠性是影響*的關(guān)鍵因素。近些年來，雖然我國機床行業(yè)的許多企業(yè)與有關(guān)高校合作，實施可靠性技術(shù)，國產(chǎn)機床的可靠性水平在穩(wěn)步增長，但與發(fā)達國家同類產(chǎn)品相比差距仍然明顯。我國眾多行業(yè)的數(shù)控機床用戶，不選購國產(chǎn)機床的主要原因就是產(chǎn)品的可靠性不能滿足用戶要求。機床市場的激烈競爭主要是產(chǎn)品可靠性的競爭，能否占領(lǐng)市場是影響我國數(shù)控裝備產(chǎn)業(yè)存亡和發(fā)展的關(guān)鍵。
一臺高可靠性的機床可以收到幾臺機床同時運轉(zhuǎn)的功效，可減少用戶的停機損失和維修費用，減少主機廠售后服務(wù)和三包費用，也減少材料、工時和能源的消耗，經(jīng)濟效益顯著。特別是在進口量不斷增加的形勢下，產(chǎn)品可靠性的提升對國產(chǎn)數(shù)控裝備在市場競爭中取勝，促進民族工業(yè)的發(fā)展等方面意義尤為重大。
可靠性是重大專項的戰(zhàn)略決策
目前，國家“數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項，正在逐步實施，對數(shù)控裝備（數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)和功能部件）的可靠性技術(shù)研究以及產(chǎn)品可靠性提升和考核給予高度關(guān)注。重大專項中共性技術(shù)課題的*項就是“可靠性設(shè)計與性能試驗技術(shù)”，其研究目標明確指出：“提供在數(shù)控機床、重型裝備、數(shù)控系統(tǒng)及功能部件上能付諸應(yīng)用的可靠性設(shè)計方法、試驗分析方法和精度保持措施，在高速、精密數(shù)控機床、重型裝備、數(shù)控系統(tǒng)及主要功能部件上驗證應(yīng)用”。在研究內(nèi)容和考核指標中提出可靠性評價方法和評價指標以及可靠性增長的要求，“使本專項支持的一種或多種數(shù)控機床主機平均*時間（MTBF）達到900小時”。
同時，重大專項對數(shù)控機床產(chǎn)品類課題，要求所研制的成果和樣機，應(yīng)達到產(chǎn)品化的要求，即得到應(yīng)用驗證，并在可靠性方面得到提升和考核。課題申報指南中明確要求：“提出提高可靠性的具體方法，建立基本的可靠性試驗手段，消除產(chǎn)品早期故障”。對數(shù)控機床主機產(chǎn)品，提出了同樣的可靠性考核目標，機床MTBF達到900小時。
科技重大專項對產(chǎn)品可靠性研究的要求，抓住了當前數(shù)控機床行業(yè)的要害和急需解決的關(guān)鍵技術(shù)，是非常正確的戰(zhàn)略決策。數(shù)控機床無論如何先進，如果其性能或功能在使用中不能維持，產(chǎn)品就失去“可用”價值，當然就失去了市場競爭力。激烈的市場競爭就是通過滿足用戶要求以直接爭奪用戶的競爭。廣大用戶選購數(shù)控機床時，極為關(guān)注產(chǎn)品在使用過程中的質(zhì)量表現(xiàn)，即數(shù)控機床的可靠性。要在對外開放的市場競爭中立于不敗之地，必須從提高產(chǎn)品可靠性作為切入點，突出“用戶就是上帝”的觀念。實施重大專項，使所研制的樣機，在可靠性方面得到提升和考核，大幅度提高國產(chǎn)機床可靠性聲望，這是廣大機床用戶的強烈呼聲和國人期待國產(chǎn)機床趕超*水平的迫切愿望。
可靠性要達到*水平
當前國產(chǎn)數(shù)控機床可靠性的主要指標MTBF與國外同類產(chǎn)品相比幾乎相差一倍，特別是數(shù)控機床的差距更明顯。通過實施重大專項，促使國產(chǎn)數(shù)控機床的可靠性水平接近或達到*水平，解決困擾數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的工程難題，扭轉(zhuǎn)市場競爭的被動局面，難度很大，任務(wù)十分艱巨，可認為是重大專項的重中之重，全行業(yè)必須給予高度重視。
首先，數(shù)控機床產(chǎn)品的可靠性是使用和現(xiàn)場運行過程中暴露出來的質(zhì)量屬性，考慮產(chǎn)品使用的時間因素和環(huán)境因素，未經(jīng)使用的產(chǎn)品不能真實評價其可靠性水平。因此，數(shù)控機床的MTBF要真正反映產(chǎn)品在生產(chǎn)運行過程中故障間隔的真實情況，這是廣大機床用戶真正關(guān)心的產(chǎn)品質(zhì)量屬性。MTBF不是設(shè)計階段的理論計算值或設(shè)計估計值，也不能基于不真實數(shù)據(jù)得出的猜測值，更不能將用于廣告宣傳的MTBF虛假值混淆為機床現(xiàn)場運行的客觀有效值。
其次，要研究和分析作為工作母機的數(shù)控機床產(chǎn)品的可靠性特點，明確研發(fā)產(chǎn)品現(xiàn)場運行過程可能存在的各種故障隱患。既然數(shù)控機床是制造機器的機器，因而具有功能可靠性和參數(shù)可靠性的雙重要求。
zui后，提高數(shù)控機床可靠性，就是減少或避免產(chǎn)品工作過程中所發(fā)生的各種故障，因此要依據(jù)預(yù)研產(chǎn)品或類似產(chǎn)品的多發(fā)故障，探尋故障的主要隱患及其影響因素，包括自身設(shè)計缺陷，制造工藝和裝配調(diào)試水平低下，早期故障沒有在制造廠消除，而是直接帶到用戶中；外購元器件、關(guān)鍵功能部件和配套件，質(zhì)量低劣，未經(jīng)嚴格測試檢驗和篩選；系統(tǒng)軟件缺陷，受外部干擾使變量被修改，程序丟失，參數(shù)錯誤等，軟件缺陷導(dǎo)致故障成為影響系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素之一；以及人為附加的隱患，主機廠的管理人員或工程技術(shù)人員，可靠性意識薄弱或可靠性素質(zhì)缺乏，在產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)過程中，由人的主觀因素埋下隱患；當然也可能由于售后服務(wù)指導(dǎo)不到位或用戶使用和維護不當，造成人為隱患。
上述表明，數(shù)控機床的可靠性涉及到生產(chǎn)廠的設(shè)計、制造、裝配、供應(yīng)和售后服務(wù)等廠內(nèi)各部門，涉及到配套件、外協(xié)件的供應(yīng)廠商，還涉及到機床用戶，這是一項需要多個部門共同努力的系統(tǒng)工程。
實施可靠性設(shè)計是實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性提升的基礎(chǔ)，但不是可靠性提升方法的全部。特別是國產(chǎn)數(shù)控機床，在很多情況下，影響產(chǎn)品可靠性的突出問題，往往是制造過程、裝配過程、配套件和外購件的選用以及早期故障沒有消除等，占發(fā)生故障的比例很大。要強調(diào)可靠性試驗方法，加強產(chǎn)品制造過程、裝配過程、配套件和外購件的采購以及早期故障消除等過程的可靠性保證措施，實施系統(tǒng)工程，才能zui終實現(xiàn)數(shù)控機床產(chǎn)品的可靠性提升。
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