——访机械工业数控装备可靠性技术重点试验室学术委员会常务副主任、吉林大学数控装备可信性工程研究所博士生导师贾亚洲教授

数控设备的可靠性对广大企业和用户的影响已经日益重大，不仅关系到用户的生产运作，更关系到企业的竞争力，它的重要性已经为业内所熟知。近日，针对数控设备的可靠性的一些相关问题，记者专程来到吉林大学于数控装备可信性研究所，对机械工业数控装备可靠性技术重点试验室学术委员会常务副主任、吉林大学数控装备可信性工程研究所博士生导师贾亚洲教授进行了专访。

记者：了解数控机床的可靠性对用户有哪些帮助?

贾亚洲：数控机床在国民经济中占有重要地位，这是不言而喻的。作为广大机床用户来讲，当然关注机床是否具有所要求的功能、性能，但更为关注的是功能、性能的维持性，即可靠性。可靠性在国内外标准中有严密的定义，即：“产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力”，它是产品在使用或运行过程中表现出来的规定功能的维持性，是使用时间大于零的质量。这种通过实际使用暴露出来的质量属性，是和用户息息相关的。用户非常关心机床在实际使用运行过程中的功能、性能可以维持多久。例如拥有相同功能的进口机床和国产机床，目前从发达国家进口的机床可以保持较长时间不发生故障，而有一些国产机床，在使用一段时间后，就会出现故障，给用户造成很大困扰。不仅造成停机损失，延误生产进程，而且增加大量维修费用。用户反映，买得起，停不起，修不起，这是我国进口机床的市场占有率居高不下的重要原因。用户了解数控机床的可靠性，选购可靠性好的机床，可以延长生产时间，减少停机损失，节省维修费用，经济效益是显而易见的。

记者：如何客观评价机床的可靠性?国产机床和国外机床相比，可靠性差距表现在哪里?

贾亚洲：评价数控机床可靠性的重要指标是MTBF(英文全文是MeanTimeBetweenFailures)，称为平均故障间隔时间。它是数控机床在生产现场，连续发生两次故障之间的实际工作时间的平均值。评价数控机床可靠性的真实依据，就是要获取机床在用户现场运行的累积故障次数及其实际工作时间的数据。为此，首先要对产品进行随机抽样，作为成批生产的数控机床，一般要按批量的5—10%抽取样机，至少也要5台以上。用一台样机的数据是不能评价数以百计的批量产品的可靠性水平的。目前，国产机床的MTBF多数已经达到或超过600小时。由于一个故障数据不能真实算出两次故障之间的实际工作时间，更不能算出故障间隔时间的平均值，故考核期至少要大于1200小时。假设机床一天16小时运转，且不休节假日，考核期要长达近80天。如果考核时间少于这个数值，很可能没有故障发生，或仅有1个故障数据，都是不能真实算出平均故障间隔时间MTBF的。如果用户建立了包含可靠性考评功能的设备管理体系并进行了故障维修记录，或进行实际现场跟踪，评价机床MTBF的基本数据是不难获取的。

我们曾在国内选择多家典型用户，分别对国产和进口机床进行长时间现场跟踪考核。由于机床的生产国家、厂家不同，其可靠性水平也不同，有的差别还较大。八五末期时，国产机床MTBF值仅是200多小时，经过国家九五攻关，提高到400多小时;经过十五攻关，已经提高到600多小时。目前进口机床的MTBF值能达到1000多小时，好的可达1200多小时。虽然国产机床的可靠性在稳步增长，但与国外几乎还相差一倍，差距仍然明显。

记者：从现实来看，国产机床可靠性和进口机床确实存在差距，那么国产机床出现故障主要体现在哪些方面，如何减少故障，缩小可靠性差距?

贾亚洲：十多年来，我们在数十家机床用户进行长时间的现场跟踪，现场运行过程暴露出来的大量故障绝大部分都是功能性故障。主要表现在：加工中心的刀库不转位、不回零、不执行程序指令，机械手掉刀、拔不下刀、撞刀;数控车床的转塔刀架不转位、换刀旋转不停、定位不准;旋转工作台不定位，装卡附件误动作;润滑系统不通畅，摩擦副研伤;排屑系统堵塞;CNC系统和电气系统的大量故障;液、气、油渗漏或堵塞……等等。业内人士都很清楚，国产数控机床的精度、强度和刚度等一般都有较大的储备，偶尔出现精度超标或刚度不足(变形超限)是极个别的，不是机床故障的主流。

提高产品可靠性，就是降低故障率，减少故障的发生。根据国内外公认的可靠性的固有含义，产品可靠性就是产品实际运行过程中的质量特性。上述这些功能性故障必须通过现场足够时间的运行才能充分暴露出来，现场故障信息是提高与评价产品可靠性水平的基本依据。提高产品可靠性无非就是减少或避免产品工作过程中所发生的各种故障，必须通过产品使用和运行暴露或诱发产品故障，并通过故障分析找出故障发生的原因及可靠性薄弱环节，有针对性地采取纠正措施，从而消除故障或者削弱导致故障的内外因素的作用而减少故障的发生。所以，通过在典型用户进行可靠性现场试验，分析产品运行过程中暴露出来的真实故障是可靠性增长的前提。

提高产品可靠性还必须进行故障分析技术的研究，如故障模式、影响和危害度分析技术 FMECA(faultmodeeffectandcriticalityanalysis)，故障树分析技术 FTA(faulttreeanalysis)，以及故障随机性与模糊性综合分析技术等。在故障分析基础上，还要进行可靠性增长实用技术的研究，如早期故障试验、分析与排除技术，多学科协同可靠性设计优化技术、制造工序和装配过程的可靠性技术，关键配套件，外购件的优选和可靠性保障技术等。

提高产品可靠性必须产学研结合。学校科研院所与企业密切协作，结合实际产品协同进行可靠性增长技术的应用研究，从而提高数控机床可靠性，缩小国产机床可靠性与国外的差距。

记者：数控设备可靠性在下一阶段将会发展到什么程度?国产机床在可靠性方面如何提高与国外机床的竞争力?

贾亚洲：近些年来国产机床的可靠性在稳步增长，下一阶段针对国产机床急需解决的各种功能性故障，进一步研究开发和实施可靠性增长实用技术，促使国产机床可靠性接近或赶上国际先进水平，以提升可靠性为突破口提高国产机床竞争力是有保障的。这是因为：

首先，我国政府及其有关部委对提高国产机床可靠性高度关注。国家科学技术部、新成立的中国工业和信息化部、中国机械工业联合会和中国机床工具协会等部门，对提高国产数控机床可靠性工作都特别重视。早在“九五”、“十五”以及当前“十一五”国家“863”计划项目、国家科技攻关项目中，都列入了有关“数控机床可靠性”方面的科研课题。我国机床行业中沈阳机床集团、大连机床集团、北京机床厂、北京市机电研究院、齐重数控机床公司、南京机床厂、济南机床厂、长城机床厂、江苏多棱数控机床公司等十多家骨干企业与吉林大学数控装备可信性工程研究所多年来联合进行可靠性技术攻关，机床可靠性稳步增长，这是当前国产机床在激烈的国际市场竞争中，能够占有一席之地的重要原因之一。最近国家“十一五”《高档数控机床与基础制造装备科技重大专项》中，也列入了数控机床可靠性增长技术研究项目，国家的高度重视和支持，为提高国产机床的市场竞争力奠定了基础。

其次，我国具有专门从事数控机床可靠性研究的科研实体。例如早在“九五”初期，在当时的机械工业部的支持下，原吉林工业大学在我国最早创立了专门从事数控机床可靠性研究的机构——数控机床可靠性研究室，“九五”末期发展成为吉林大学数控装备可信性工程研究所，2008年在中国机械工业联合会支持下，又发展为我国“机械工业数控装备可靠性技术重点试验室”。研究机构具有专门从事数控机床可靠性工程研究的科研队伍，包括具有多年工作积累的专职科研人员及受过特殊培训的博士生和硕士生。在“九五”、“十五”学校与企业联合攻关过程中，在相关数控机床骨干企业的工程技术人员、管理人员中，也形成一支从事可靠性工作的队伍。在长期产学研结合过程中，积累了企业与高校协同进行数控机床可靠性研究的经验，这为下一阶段提高国产机床可靠性水平提供了组织和人力的保障。

最后，在“九五”、 “十五”期间的联合攻关的十多年来，科研人员长期深入我国10多家生产数控机床的骨干企业及遍布全国的数十家机床用户，协同进行可靠性增长技术的应用研究，初步创立了具有鲜明数控机床行业特色的可靠性工程体系和可靠性实用技术，如数控机床可靠性信息源及其获取，故障信息反馈体系，可靠性评估体系，故障模式影响及危害性分析方法，针对具体数控机床产品进行可靠性增长的技术措施和建立可靠性保障体系，数控机床可靠性数据库和故障分析软件工具的初步开发等。数控机床可靠性增长技术取得的阶段性成果为在下一阶段进一步研究和实施可靠性增长实用技术提供了技术保障。

总之，有我国政府及有关部委的高度重视，有我国企业和高校科研院所联合攻关的拼搏精神和科研实力，以及十多年来的工作积累和取得的阶段性成果，通过下一阶段重大专项的联合攻关，国产机床的可靠性接近或赶上国际先进水平，从而提高国产机床的市场竞争力是完全可能的。