01、引言

產(chǎn)品一體化已經(jīng)被技術(shù)層面以及整個行業(yè)所認(rèn)可。分析的方式一般會使用電腦輔助完成，隨著電腦的廣泛越來越使用，產(chǎn)品的設(shè)計部分得到了不同程度的提高，與此同時，仿真形式和可靠性分析的技術(shù)也得到了提高。在數(shù)字化樣機(jī)模式的時代，也可以進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)品一體化的整體進(jìn)程，技術(shù)的控制性領(lǐng)域也取得了突破性的成果。

在機(jī)械設(shè)備可靠性的考量以及設(shè)計中，可靠性的判斷是否納入產(chǎn)品性能設(shè)計以及模擬的具體過程是需要明確的主要問題之一。在學(xué)科的整體綜合方式、工程可靠性和數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化升級的同時，機(jī)械可靠性具體分析工作也整體向?qū)W科的整合方式發(fā)展。

02、技術(shù)研發(fā)的背景

機(jī)械產(chǎn)品的一體化設(shè)計已經(jīng)發(fā)展多年，根據(jù)我國目前的情況，機(jī)械產(chǎn)品一體的的設(shè)計模式一共經(jīng)歷了幾個部分。從C3P為代表的計算機(jī)輔助設(shè)計工具在工業(yè)界的廣泛普及，到20世紀(jì)90年代中期以來，M3P的逐漸成熟，微機(jī)輔助的設(shè)計形式重點是在動態(tài)化設(shè)計、建立在構(gòu)成合成基礎(chǔ)上的統(tǒng)一化模型設(shè)計，以及建立在學(xué)科協(xié)調(diào)基礎(chǔ)上的優(yōu)化框架設(shè)計。在管理機(jī)械產(chǎn)品的部分，對于數(shù)據(jù)的調(diào)控，也在向PLM形式的周期管理技術(shù)轉(zhuǎn)變。

在機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)過程中，可靠性分析工作的具體實施，和產(chǎn)品性能研究的工作具有密不可分的關(guān)系，并在收集了解后進(jìn)行分析，與此同時，還要與此領(lǐng)域的工作經(jīng)驗進(jìn)行結(jié)合，目的是可以完成性能設(shè)計部分的任務(wù)，但在這樣的情況下也不能避免產(chǎn)品性能研究工作和可靠性研究之間產(chǎn)生脫節(jié)的狀況。

這一工作環(huán)節(jié)的研究會影響單獨零件和學(xué)科上的發(fā)展，從整體上的綜合性來考慮是具有很大困難的，尤其是在產(chǎn)品層面上的整體性。

機(jī)械性能與可靠性二者之間的聯(lián)系是在學(xué)科整合技術(shù)的不斷完善中建立起來的，且在社會與科技的發(fā)展中，優(yōu)化整合學(xué)科設(shè)計的手段會成為將來技術(shù)發(fā)展的主要走向。

03、虛擬樣機(jī)技術(shù)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

3.1虛擬樣機(jī)技術(shù)

虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種在仿真模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計產(chǎn)品的方式，應(yīng)用電腦仿真以及集成技術(shù)，將散亂的產(chǎn)品開發(fā)和仿真整體的過程組合到一起，同時，在虛擬的環(huán)境中將產(chǎn)品的原型進(jìn)行直觀地設(shè)計優(yōu)化、性能測試、制造仿真和使用仿真，其核心的技術(shù)是性能仿真(CAE)。

面對較為復(fù)雜的工程對象，單純依靠一兩種軟件是無法完成的，需要建構(gòu)由各種軟件組合而成的更為復(fù)雜的復(fù)合型仿真環(huán)境，以便對研究的對象進(jìn)行多層次的性能仿真。

虛擬樣機(jī)最終的目的是利用仿真工具的數(shù)據(jù)接口以及二次開發(fā)技術(shù)，依照幾何特征建造數(shù)值仿真模型，實現(xiàn)分析數(shù)據(jù)的共享以及動態(tài)交換，盡可能做到一次建?？梢员欢啻问褂?。在虛擬樣機(jī)中運(yùn)用PDM技術(shù)可以有效地保證系統(tǒng)內(nèi)部的各個環(huán)節(jié)模塊的數(shù)據(jù)都可以共享交流，并且可以進(jìn)行高度的交流與互動，提升產(chǎn)品的整體質(zhì)量與水平。

3.2產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理與整合

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理范圍十分廣泛，只要是最后可以轉(zhuǎn)換為計算機(jī)描述和儲存的數(shù)據(jù)，都屬于其掌管范圍。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理可以適用于各行各業(yè)中，但每一個行業(yè)對它的使用都有自身的特點以及特定的需求，同時，對于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理都有不同層次和水平的要求。

在產(chǎn)品開發(fā)信息整合的過程中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以作為一種集成框架的作用，各種應(yīng)用程序，如電子設(shè)計自動化、物料需求計劃、辦公自動化等，會采用各種不同的方式，如采用接口、封裝等，直接作為對象而被集成進(jìn)來，使分布在各行各業(yè)、在各個應(yīng)用中使用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)得以高度整合、協(xié)調(diào)以及共享。

04、綜合型平臺設(shè)置

4.1可靠性設(shè)計

機(jī)械產(chǎn)品可靠性協(xié)同設(shè)計分析的基本主要包含系統(tǒng)可靠性建模、故障樹分析、故障模式以及影響和危害性分析。

編者：機(jī)械產(chǎn)品可靠性協(xié)同設(shè)計分析還包括：基于故障機(jī)理的可靠性建模、可靠性協(xié)同仿真、可靠性優(yōu)化等技術(shù)，本文不詳述，大家可參閱本公眾號之前發(fā)布的文章。

系統(tǒng)可靠性分析研究機(jī)械產(chǎn)品的所有系統(tǒng)，主要有原動裝置、執(zhí)行裝置等部分。

故障模式以及影響和危害分析主要是定性分析。通過分析，掌握機(jī)械產(chǎn)品的故障情況，不僅可以直接進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計的指導(dǎo)，還可以為機(jī)械產(chǎn)品可靠性定量分析打好基礎(chǔ)。

故障樹分析可以做定量分析以及定性分析這兩部分的工作，定量分析可以更加深化地分析機(jī)械產(chǎn)品的故障原因，一般的故障樹定量分析可以與系統(tǒng)可靠性模型進(jìn)行合作，進(jìn)行組合使用。

4.2系統(tǒng)平衡優(yōu)化

系統(tǒng)平衡優(yōu)化機(jī)械的綜合性能要從以下幾點著手：

第一，確定平和因素的變化趨勢以及強(qiáng)度。這是十分重要且不可忽視的一點，所以相關(guān)人員要根據(jù)機(jī)械的類型和機(jī)械的綜合功能，確?？山⒁粋€完整的分析系統(tǒng)；

第二，確定權(quán)值時要將專家的評分方式進(jìn)行錄入。這是處理計算過程的最后一步；

第三，要將關(guān)系模型進(jìn)行優(yōu)化整合。其目的是提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的整體性能，并提升系統(tǒng)工作的效率。

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