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

犐犆犛２５．０４０．２０

犑５０

???????????

犌犅／犜３８１９５—２０１９

???????????

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??

??????????

????????????

??

目次

前言Ⅰ…………………………

１范圍

１………………………

２規(guī)范性引用文件

１…………………………

３術語和定義

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標準３

…………………

４．６數(shù)據(jù)３

…………………

４．７機構４

…………………

４．８全生命周期的可靠性管理４

…………

４．８．１概述４

……………

４．８．２立項階段４

………………………

４．８．３設計階段５

………………………

４．８．４制造與試驗階段５

………………

４．８．５使用與維護階段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１０……………………

犌犅／犜３８１９５—２０１９

前言

本標準按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９給出的規(guī)則起草。

本標準由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。

本標準由全國機床數(shù)控系統(tǒng)標準化技術委員會（ＳＡＣ／ＴＣ３６７）歸口。

本標準起草單位：華中科技大學、武漢華中數(shù)控股份有限公司、廣州數(shù)控設備有限公司、北京航空航

天大學、沈陽高精數(shù)控智能技術股份有限公司、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、

長春禹衡光學有限公司、國家機床質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心。

本標準起草人：張航軍、金健、陳吉紅、張玉潔、高連生、吳文江、邵志強、潘再生、張志云、馬春玲、

趙欽志、薛瑞娟。

Ⅰ

犌犅／犜３８１９５—２０１９

機床數(shù)控系統(tǒng)可靠性管理

１范圍

本標準規(guī)定了機床數(shù)控系統(tǒng)可靠性管理的內(nèi)容、原則、規(guī)劃、標準、數(shù)據(jù)、機構及機床數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品

全生命周期可靠性管理的要求。

本標準適用于機床數(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)與集成機床數(shù)值控制數(shù)控系統(tǒng)通用技術條件

ＧＢ／Ｔ３２２４５機床數(shù)控系統(tǒng)可靠性測試與評定

３術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

３．１

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

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

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

或電路）以及他們相應的控制軟件。

注３：機床數(shù)控系統(tǒng)有多種分類方法。根據(jù)功能的不同，機床數(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)定的時間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。

注１：通常認為數(shù)控系統(tǒng)在時間區(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，

但實際上通常利用有限的樣本觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)過統(tǒng)計計算得到其估計值?？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

為確定和達到要求的產(chǎn)品可靠性特性所需的各項管理活動的總稱。

３．４

維修犿犪犻狀狋犲狀犪狀犮犲

為保持或恢復產(chǎn)品處于能完成要求功能的狀態(tài)而進行的所有技術和管理活動的組合，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)品從設計、生產(chǎn)、儲運、調(diào)試、使用、維護、維修到報廢回收等的全過程。

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)。預防性維修或其他計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)故障的相關信息。

注：包括時間、內(nèi)容、現(xiàn)象、原因等。

３．９

平均故障間工作時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

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

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)品在設計或制造中的薄弱環(huán)節(jié)，使產(chǎn)品可靠性隨時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、管理及相關資源，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和方向；

ｂ）指導、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、人力、物力等資源，為可靠性工作提供保障；

ｄ）評估、檢驗可靠性工作成效；

ｅ）提升可靠性技術能力與產(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

犌犅／犜３８１９５—２０１９

ａ）編制可靠性規(guī)劃；

ｂ）建立可靠性管理制度；

ｃ）制定可靠性標準（或規(guī)范）；

ｄ）可靠性宣傳與教育；

ｅ）可靠性培訓與考核；

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；

ｂ）考慮產(chǎn)品所處階段、復雜和關鍵程度、使用（貯存）環(huán)境、新技術、費用、進度以及產(chǎn)品數(shù)量等

因素；

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

ｄ）對各項工作內(nèi)容、過程及結(jié)果進行總結(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)品層面和技術層面）整體性、長期性、基本性問題的考量，對

可靠性具有指導性和原則性作用。制定可靠性規(guī)劃應重點考慮以下因素：

ａ）規(guī)劃的階段性（即時間跨度）；

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

ｃ）規(guī)劃目標的確定性、合理性與可行性；

ｄ）未知的可能情況的預防措施。

４．５標準

可靠性管理標準是可靠性工作的基礎，是評價可靠性工作成效的依據(jù)。制定可靠性管理標準，應注

意以下因素：

ａ）與國家標準、行業(yè)標準等的相關性和協(xié)調(diào)性；

ｂ）適用范圍與條件；

ｃ）場地、設備、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。

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依據(jù)之一?？煽啃?/p>

數(shù)據(jù)主要包括可靠性基礎數(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）?？?/p>

靠性數(shù)據(jù)管理應符合以下要求：

ａ）采集、反饋可靠性數(shù)據(jù)；

ｂ）對可靠性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析；

ｃ）可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析結(jié)果應及時反饋到各有關部門／環(huán)節(jié)。

３

犌犅／犜３８１９５—２０１９

４．７機構

可靠性管理機構是可靠性管理工作的規(guī)劃、組織、執(zhí)行、監(jiān)督、檢驗機構，是開展可靠性管理工作的

基礎和保證，可靠性機構主要有以下職責：

ａ）制定可靠性工作方針、計劃、規(guī)章制度等；

ｂ）制定標準、規(guī)范、技術手冊及其他可靠性管理文件；

ｃ）指導、協(xié)調(diào)、監(jiān)督、檢驗可靠性工作；

ｄ）組織相關教育、交流、培訓與考核等；

ｅ）管理可靠性數(shù)據(jù)及其他相關資料。

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)品立項階段、設計階段、制造與試驗階段、使用與維

護階段四部分確定為產(chǎn)品可靠性管理的主要工作。為有計劃組織、協(xié)調(diào)、實施和檢查可靠性工作，實現(xiàn)

和落實預期的可靠性目標或要求，宜在產(chǎn)品全生命周期開始階段制定可靠性工作計劃。

可靠性工作計劃的主要內(nèi)容包括（但不限于）：

ａ）目的和適用范圍；

ｂ）依據(jù)的文件；

ｃ）可靠性預期要求；

ｄ）可靠性工作項目的確定；

ｅ）可靠性工作項目的實施細則，如工作項目的目的、內(nèi)容、范圍、實施流程、所需的設備和儀器、完

成的形式、對完成結(jié)果的評價或驗收方式；

ｆ）可靠性工作與其他工作的協(xié)調(diào)說明；

ｇ）實施計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）工作進度安排；

ｋ）保證條件與資源。

４．８．２立項階段

立項階段可靠性管理的目的是明確立項過程中的可靠性工作內(nèi)容和注意事項。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）確定需要解決的關鍵技術和關鍵零部件；

ｆ）應結(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；

ｇ）確定可靠性定性／定量指標；

ｈ）確定可靠性設計方案；

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

ｊ）確定為實現(xiàn)定性／定量指標準備采取的主要措施（電路的、結(jié)構的、元器件的）；

４

犌犅／犜３８１９５—２０１９

ｋ）制定對關鍵技術和關鍵零件的預研計劃；

ｌ）進行可靠性指標的可行性預計；

ｍ）進行可靠性指標的預分配；

ｎ）進行費用的估計和分配；

ｏ）明確開發(fā)設計計劃的進度安排；

ｐ）明確總體方案中可靠性內(nèi)容的評審方案。

４．８．３設計階段

設計階段主要通過可靠性預計和分析工作，完成產(chǎn)品可靠性設計，并對設計樣機進行可靠性試驗、

分析和評價。本階段的管理要求是：

ａ）遵循成熟設計優(yōu)先原則，控制新技術在新設計產(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；

ｄ）與不同方案（包括硬件方案和軟件方案）進行對比與分析；

ｅ）確定設計階段驗收標準和要求；

ｆ）進行可靠性預計；

ｇ）綜合利用不同可靠性設計方法；

ｈ）分析在使用可靠性方面的缺陷并制定改進措施；

ｉ）編制可靠性設計準則、設計檢查表和設計評審方案；

ｊ）樣機試制過程控制；

ｋ）進行樣機（整機或部件）可靠性試驗，其目的在于：

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

２）根據(jù)試驗結(jié)果預計后續(xù)的工作和費用；

３）證明是否已符合定量的可靠性指標；

ｌ）進行可靠性設計評審；

ｍ）進行設計驗收。

４．８．４制造與試驗階段

產(chǎn)品的設計可靠性在制造與試驗階段得以實現(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）可靠性水平應和通過驗收的樣機的可靠性

水平相當；

ｂ）與不同制造工藝進行對比與分析；

ｃ）確定制造與試驗階段驗收標準和要求；

ｄ）控制生產(chǎn)過程的一致性；

ｅ）產(chǎn)品可靠性試驗應符合ＧＢ／Ｔ２６２２０—２０１０中５．８、ＧＢ／Ｔ３２２４５的有關規(guī)定；

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

４．８．５使用與維護階段

使用與維護是影響數(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、使用操作與維護維修規(guī)范，明確使用與維護要求；

ｂ）對使用、維護主體進行培訓、考核；

ｃ）維護維修資源（維護維修人員、備件、消耗品等）應能滿足維護需求；

５

犌犅／犜３８１９５—２０１９

ｄ）控制維護維修過程中引入新的故障或隱患的風險；

ｅ）注重使用與維護信息的記錄與反饋；

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)品報廢回收標準。

６

犌犅／犜３８１９５—２０１９

附錄犃

（資料性附錄）

數(shù)據(jù)

犃．１可靠性基礎數(shù)據(jù)

可靠性基礎數(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間）；

ｄ）失效分布。

犃．２可靠性設計數(shù)據(jù)

可靠性設計數(shù)據(jù)是可靠性設計階段的相關數(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）設計信息：設計版本（如有）、模塊信息（名稱、代碼、編號）、壽命剖面、任務剖面、可靠性分配、可

靠性模型、可靠性預計；

ｃ）評審信息：評審內(nèi)容、評審流程、評審結(jié)論、主要指標；

ｄ）設計人員信息；

ｅ）評審單位信息。

犃．３可靠性試驗數(shù)據(jù)

可靠性試驗數(shù)據(jù)是與試驗相關的可靠性數(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、測試標準、測試條件（氣候環(huán)境條件、機械環(huán)境條件、電源與電磁條件、工

況條件、其他條件）、測試起始時間；

ｃ）故障信息：故障發(fā)生時間、故障部位、故障現(xiàn)象、累計故障數(shù)、累計修復時間；

ｄ）試驗單位／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：初次投入使用時間、故障發(fā)生時間、故障現(xiàn)象、故障原因、故障性質(zhì)、故障類型、