基于机械诊断信息的设备运行可靠性研究

何正嘉，蔡改改，申中杰，曹宏瑞，李 兵

（1.西安交通大学机械工程学院，西安 710049；2.西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049）

1 前言

机械设备出厂后长周期安全可靠运行创造的价值远远超过其自身的价值，保证产品在运行过程中的安全可靠是机械产品竞争的关键[1]。历经近一个世纪的发展，传统可靠性工程在理论和应用方面取得了丰硕成果，其数学基础是概率论和数理统计，需要大样本失效数据；而单台或小样本机械设备难以满足大样本统计条件，模型应用困难。此外，传统可靠性评估的某些方法（如故障树分析）基于二值假设的逻辑代数，而设备失效本质是渐变退化的物理过程，具有不确定性（模糊性、随机性）。人们深入思考了可靠性这一老问题的过去、现在和将来[2]。1994年，黄洪钟批判性地评述了传统可靠性理论，指出离散二值逻辑假设和概率假设的不合理性[3]。2009年，Zio E洞察到可靠性面临的新挑战，提出基于状态监测的维护以确保系统的可靠运行，减少故障和提高生产率是追求的目标[4]。

目前，设备的运行动态信号已用于设备的动态运行性能评估。2011年，Zuo M J等利用振动信号来评估齿轮箱的健康状况[5]；2011年，Ding F和Chen B J等利用数控机床加工振动信号分别建立比例故障率模型和Logistic回归模型，合理评估了机床加工和刀具磨损的可靠性[6，7]；2012 年，Fong Bernard提出利用状态监测信息评估电子工业生产线中个体设备的可靠性[8]。然而，这些方法中可靠性评估模型的建立依旧依赖大量先验知识和历史样本数据，评估精度必然取决于样本的大小。……