数控机床是现代制造业的基础装备，其技术水平在某种程度上代表着一个国家的制造业水平和竞争力，是关系到国家战略地位和体现国家综合国力的基础性产业。改革开放以来，国家的高强度投入和各种支持,使得国产数控机床的水平快速提升，不仅产品品种和数量大幅增加，而且质量也明显提高。

数控机床的可靠性是其质量的一个重要组成部分。重庆大学可靠性团队长期关注可靠性技术的研究及其在企业的应用，先后主持并参与了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项（以下简称“04专项”）支持的多项课题，在可靠性技术和可靠性工程实施方面积累了大量经验，取得了比较明显的效果，对提升国产机床的可靠性水平发挥了积极作用，并帮助合作企业的国产机床成批进入国民经济重点领域。

数控机床可靠性基本概念

国家标准GB3187-94对可靠性做了如下定义：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。对数控机床而言，规定的条件，就是数控机床的工作条件和环境条件，如规定的切削参数范围和功率范围、工作温度和湿度、安装地基以及保养条件等。规定的时间，是指对机床可靠性进行评价时所规定的时间段，如果对机床的出厂可靠性进行评估，规定的时间就是机床出厂准备交付用户的时间；如果对机床使用过程的可靠性进行评估，规定的时间则是指从开始投入使用到确定的评估时间段，如一年的可靠性。规定功能，是指机床规格说明书中所规定的机床的功能和正常的工作性能，如对滚齿机而言，规定的功能就是滚齿加工工序；对加工中心而言，规定的功能是指机床可以完成的铣削、镗削、钻孔和攻丝等工序。能力是指可能性，是机床本身的固有属性，是机床在规定条件下和规定时间内完成规定功能的水平。能力往往不是一个确定值，而是一个随机变量，通常用概率来度量。

需要注意的是，现代机床的功能越来越呈现高度复合化的特征，如加工中心复合滚齿或磨齿功能，有些加工中心甚至复合了3D打印功能。因此，在对数控机床进行可靠性评估时，一定要明确规定的条件、时间和功能这3个基本要素。在进行机床可靠性比较时，只有在同样的条件、时间和功能下，才可能进行可靠性比较，在具有不同条件、时间和功能的机床之间进行比较是没有意义的。

在研究产品可靠性时，通常将产品分为可修复产品和不可修复产品。数控机床属于可修复产品，对其可靠性的研究通常是从机床的故障入手，常用的度量参数有可靠度、故障率、平均故障间隔时间（meantimebetweenfailureMTBF）和可靠寿命等。其中，数控机床的MTBF值是反映机床可靠性水平的重要度量，而且是机床厂家可为客户提供的一项重要指标。

作为机电一体化的产品，数控机床的故障分为渐进型故障和突发型故障两类。渐进型故障是指产品的故障形成过程呈现逐渐改变的特征，在故障发生前总有各种征兆出现，这类故障通常是由于材料性能变化，如摩擦磨损、材料疲劳、蠕变和老化等造成的。比如，轴或轮齿的断裂就是从微小的裂纹开始的，在发生断裂前，产品还可以完成规定的功能，但性能却发生了变化，直到断裂，产品才出现故障，造成功能丧失。突发型故障在发生前一般没有征兆，故障呈现突然发生的特征，如电缆和管道接头脱落、电缆和管道破裂或断裂以及照明灯损坏等。针对不同类型的故障，需要采用不同的措施予以消除。

数控机床可靠性研究和应用现状

1. 国外数控机床可靠性研究和应用现状

可靠性的研究始于20世纪50年代初，由于战机的电子设备经常出现各种故障，美国国防部于1952年成立了一个由军方、工业部门及学术界组成的“电子设备可靠性咨询组”（AGREE），其后该组织经过5年的研究，于1957年6月发表了研究报告《军用电子设备可靠性》，拉开了可靠性研究工作的序幕。

对于数控机床可靠性的研究始于20世纪70年代，前苏联的一些研究人员根据数控机床在机构、功能等方面的特殊性，对数控机床的故障模式、可靠性模型和工艺可靠性等进行了研究，建立了机床可靠性研究技术的最初基础理论。20世纪80年代，欧美和日本也开始了数控机床可靠性的研究，主要是从数控机床的现场可靠性信息采集入手，建立可靠性信息数据库，开发可靠性评价和故障分析软件，进行故障分析，找出故障的分布规律和薄弱环节。近年来，世界各国对数控机床的可靠性越来越重视，在可靠性设计、可靠性管理和可靠性评估等多个方面都提出了很多理论和方法，而且欧美、日本等发达国家的数控机床可靠性水平也越来越高。目前，国外数控机床整机MTBF值普遍都在2500h以上，有些产品的MTBF值声称已达到5000h。

2. 国内数控机床可靠性研究和应用现状

我国对可靠性的研究起步较晚，于20世纪60年代起步，直到20世纪70年代才开始重视可靠性的研究工作。而对数控机床可靠性的研究，也要晚于西方国家，起步于20世纪80年代。

20世纪90年代，国家将数控机床可靠性研究纳入重点科技攻关项目。自此，国内学术界对数控机床可靠性进行了大量的研究，在数控机床可靠性的设计技术、分析技术、可靠性分配、建模技术和评估技术等多个方面取得了大量成果。

国内最早开展机床可靠性研究的单位是吉林大学和原北京机床研究所，在大家的共同努力下，再加上国家对数控机床行业的支持，国产数控机床的可靠性得到稳步提高，“八五”期间的MTBF值只有200-300h，甚至有些不到200h，到“九五”和“十五”期间，我国的数控机床厂家通过多方努力，MTBF值达到了400h以上。

近年来，在04专项的大力支持下，国内骨干机床企业、高等院校和科研院所经过协同努力，使国产数控机床的可靠性快速提升，作为04专项成果的机床可靠性MTBF普遍达到900h，部分产品达到1500h，个别产品甚至接近2300h，与国际先进水平的差距逐步缩小。

3. 国产数控机床可靠性存在的主要问题

尽管已在国产数控机床的可靠性研究和应用方面取得了巨大进步，但就机床行业整体而言，与国际先进水平相比依然存在较大的差距，造成这一现状的原因主要有以下几点：

（1）机床行业缺乏可靠性顶层设计。据统计，国内机床工具企业超过5000家，大部分企业都不知道如何开展可靠性研究。国内专职从事可靠性工作的专家和技术人员数量有限，不可能为所有的企业全面开展可靠性工程研究提供支持。因此，要从整体上提升可靠性，就需要对国内机床行业进行整体规划，特别是要开展可靠性顶层设计，在专家资源有限的条件下，分级分批开展可靠性工作，通过以点带面的方式逐步铺开。而且，有了可靠性顶层设计，即使部分企业没有专家的支持，也可以在顶层设计的指导下自行开展可靠性工作。

（2）可靠性意识不够。由于长期的计划经济模式和低成本竞争战略，大部分企业的领导和员工都缺乏必要的可靠性意识，从思想上到行动上都没有真正重视可靠性工作，不愿意从基础工作做起逐步提升产品质量，而是靠低价吸引客户，只看销量和产值，对巨大的售后服务费用和信誉损失视而不见。再加上开展可靠性工作需要一定的资金投入，企业更不愿意把可靠性工作放在应有的地位，最终造成“低端价格混战、高端拱手相让”的局面。

（3）缺乏对机床可靠性技术的创新。由于电子产品可靠性技术起步较早，已经形成一套比较成熟的可靠性理论和方法，在实际应用中取得较明显的效果。因此，在开展机械产品可靠性研究时，基本借用了电子产品的可靠性方法和工具，在短期内取得了一些效果。但由于机床产品的特殊性，往往不能直接采用电子产品的可靠性方法，因此，需要针对机床类产品“以运动实现功能”的特点，开展机床类产品可靠性方法的创新研究。

（4）缺乏机械产品可靠性基础数据的积累。开展可靠性工作，最重要的是基础数据。与电子产品不同，国内机械企业长期缺乏对可靠性基础数据的积累，缺乏基础数据采集、保存和使用的技术手段，致使大量宝贵的故障数据资源白白被浪费掉。在需要开展可靠性工作时，由于缺乏历史数据和基础数据，导致可靠性工作困难重重，各种机械设计手册中甚至查不到最基本的机械零件的失效数据。

（5）缺乏可靠性试验手段。开展可靠性工作，离不开试验手段的支持。国内企业在产品设计时往往采用类比和反求模式，很少进行分析和试验，只知其然而不知其所以然。再加上国内企业往往缺乏可靠性试验手段，不知道开展哪些可靠性试验和如何开展可靠性试验，仅仅靠出厂的36h或48h空运转试验，根本无法发现潜在的可靠性问题，导致研发出来的产品可靠性差。

（6）缺乏可靠性实施的标准和规范。标准和规范在现代企业生产运营中的作用不言而喻。但由于长期不关注可靠性，企业的标准和规范体系中普遍缺乏可靠性相关内容。例如，ISO9000质量管理体系标准中有专门的可靠性内容，但国内企业普遍忽略这部分内容。再如，国内机床企业的装配工艺只关注产品精度，基本上没有可靠性的控制措施和检验方法。

（7）外购件可靠性低。机床产品中，有70%～80%的零部件都是外购的，国内机床部件生产企业除滚珠丝杆、直线导轨、数控刀架和轴承等企业外，其他企业的规模普遍不大，质量管理能力较低，造成产品的可靠性通常较差。据统计，机床故障中，75%的故障是由于外购件造成的。为了提高整机水平，必须首先提高外购件的可靠性水平。

（8）早期故障频发。机床产品的可靠性呈现出典型的“浴盆曲线”特征，即机床的故障可以分为早期故障期、偶然故障期和损耗故障期这3个阶段。统计数据显示，国产机床的故障主要发生在早期故障期。也就是说，在机床使用的第一年，机床的故障比较多。但由于缺乏试验手段，企业不知道如何激发并消除早期故障，因此，需要在企业建立早期故障消除体系。

（9）企业的管理水平普遍不高。可靠性是个技术问题，但更是个管理问题。国内机床制造企业的管理水平落后，制造过程粗放，极大地影响了产品可靠性的提升。有外国专家估计，国产机床与进口机床水平的差距一般在5%左右，这5%主要体现在精细化上。可靠性是个系统工程，提升最后的5%是最难的，需要在提升管理水平方面狠下功夫。因此，必须在机床行业开展精细化制造工程，高强度、持续不断地培育“工匠精神”，才能从本质上提升产品的可靠性。

（10）企业缺乏可靠性人才。由于国内企业开展可靠性工作的时间很短，再加上可靠性的数理统计特点，企业普遍对可靠性有为难情绪，员工都不愿学习可靠性技术，而高校普遍没有设置可靠性专业，企业更招不到可靠性人才，造成可靠性人才极度匮乏。再加上机床制造在很大程度上是依赖于人的素质，员工的质量意识和可靠性意识不足，难于掌握可靠性技术，更加剧了可靠性人才的短缺。不解决这一问题，要全面提升可靠性是根本不可能的。

重庆大学开展的可靠性研究和推广应用工作

1.承担04专项课题情况

随着04专项的实施，国内众多的高校和科研院所开展了可靠性研究和推广应用工作。重庆大学可靠性团队从2009年起主持和参加了10余项04专项课题，专门从事可靠性技术的研究和推广应用，这些课题包括：

（1）“高性能加工中心可靠性倍增技术研究”课题（编号2009ZX04014-016），已通过验收；

（2）“精密数控机床精度保持性技术研究”课题（编号2010ZX04014-015），已通过验收；

（3）“万台数控机床配套国产数控系统应用工程”课题（编号2013ZX04012-012），待验收；

（4）“机床制造过程可靠性保障技术研究与应用”课题（编号2015ZX04004-005），进行中；

（5）“国产中高档数控转塔刀架系列产品开发及批量应用示范” 课题（编号2013ZX04012-031），待验收；

（6）“綦江中重型车用变速器壳体柔性加工生产线示范应用”课题（编号2015ZX04003003），进行中；

（7）“航空发动机精锻叶片自适应砂带磨削中心研制及应用”课题（编号2014ZX04001031），待验收；

（8）“机床箱体类零件精密柔性制造系统研发及示范应用”课题（编号2012ZX04011-031），待验收；

（9）“800mm精密卧式加工中心研发与国产功能部件配套应用” 课题（编号2013ZX04005-12），已验收；

（10）“中高档国产数控磨床可靠性规模化提升工程”课题（编号2013ZX04011-013），进行中；

（11）“高效、精密齿轮齿圈磨齿机”课题（编号2011ZX04003-031），待验收；

（12）“高速卧式加工中心”课题（编号2009ZX04001-013），已验收；

（13）“精密卧式加工中心”课题（编号2009ZX04001-023），已验收。

2.可靠性技术研究情况

（1）搭建了可靠性顶层设计框架。针对机床行业缺乏可靠性顶层设计的情况，在国内外率先提出“8341工程”可靠性工程方法论，建立了以八大理念培育为基础、以3个精细化控制为主线、以4个能力建设为手段、以一个可靠性管理体系为核心的可靠性实施方法论（如图1所示），可以作为企业开展可靠性工程的指导性文件。

图1 可靠性工程方法论：8341工程

（2）开展了大面积可靠性培训。针对企业可靠性意识不强的缺点，围绕“8341工程”，在全国各骨干机床制造企业开展了大面积的可靠性培训。此外，还在专业刊物《制造机床与机床》上开辟了数控机床可靠性专栏，围绕“8341工程”连续刊登28篇文章（如图2所示），内容涵盖了可靠性基础理论、可靠性设计、制造可靠性、可靠性试验、可靠性管理和可靠性因素控制等。通过宣传可靠性概念，培育了行业的可靠性意识，受众超过10万余人，在行业产生很大的影响。另外还出版可靠性专著一本《数控机床可靠性工程及应用》，（如图2所示）。

图2  制造技术与机床杂志系列文章和专著

（3）开展了机床可靠性技术创新。针对机械产品缺乏可靠性技术创新的问题，结合机床产品的特点开展了可靠性方法的创新研究，提出了“基于元动作的可靠性分析与控制技术”。基本思想是：机床的功能是通过各个部件的相对运动来实现的，而部件的运动是靠内部的结构来实现的，实现部件运动的结构是由元动作来保障的。因此，机床整机是否可靠，主要取决于元动作的可靠性，只要元动作的可靠性得到保障，整机的可靠性就可以得到保障。根据这一思想，就将复杂的整机可靠性分析和控制转化为对相对简单的“元动作单元”的可靠性分析与控制，便于在元动作单元层面进行精细化的建模、分析、试验与装配控制。元动作单元如图3所示。这一思想的最大特点是，建模和分析过程简单，可以考虑零部件间的结合面故障。利用这一思想，开发了相关应用技术，得到国内外专家的高度评价。目前，这一技术，特别是可靠性驱动的装配工艺方法，已在国内多家企业得到应用。

图3 元动作单元结构

（4）建立了机械产品可靠性基础数据库。针对机械产品可靠性基础数据缺乏的情况，建立了可靠性基础数据库，包括以下内容：按照产品寿命周期对可靠性基础数据进行分类；采用多种方式采集可靠性基础数据，对可靠性数据进行分类存储；对可靠性数据进行分类统计分析，借用数据库对产品可靠性进行评估；利用可靠性数据开展可靠性设计和分析等。可靠性数据库已在四川普什宁江机床公司得到试运行。

（5）建立了完整的可靠性试验体系。针对企业普遍缺乏可靠性试验手段的问题，建立了包括元动作试验、部件试验、整机空运转试验、整机加载试验和整机切削试验在内的可靠性试验体系（包括试验大纲、试验规范、试验台搭建和试验数据处理等），并与合作企业开展了大量的可靠性试验工作。协助四川普什宁江机床公司搭建了可以开展48项试验的17台套可靠性试验台架（如图4所示），对企业产品可靠性的提升发挥了巨大作用。

图4 功能部件试验台架

（6）建立了成套的可靠性实施标准和规范。针对企业缺乏可靠性实施的标准和规范这一现状，与企业一起，从产品寿命周期的角度出发，建立了包括设计、加工、装配、管理、外购件入厂验收、安装调试和使用在内的上百个可靠性标准和规范，已经形成比较系统的全套标准和规范体系，对保障产品可靠性发挥了很大作用。

（7）加强对外购件可靠性的控制。针对机床外购件可靠性较低的现状，先后调研了国内外几十家功能部件制造企业，针对调研和制造中发现的问题，首先加强外购件供应商的管理，制定了外购件供应商选择规范。然后，针对典型产品制定了外购件入厂验收规范，建立了外购件验收试验台架，保障了装机外购件的可靠性。

（8）建立了早期故障主动消除体系。针对缺乏消除早期故障技术的问题，建立了早期故障主动消除体系（如图5所示），其核心是早期故障的激发和诊断，包括：故障率浴盆曲线的量化建模（如图6所示）、通过部件和整机加速试验激发早期故障以及早期故障的远程诊断（如图7所示）。

图5 “主动型”早期故障消除体系

图6故障率曲线定量化建模图

图7远程故障监控诊断系统

（9）建立了可靠性管理体系。针对企业可靠性管理水平不高的问题，在国内外率先建立了可靠性管理体系（如图8所示）。该管理体系突破了管理和技术结合的瓶颈，以产品的寿命周期为主线，将可靠性技术融入到企业生产过程的各个环节，实现了全因素、全过程和主动型管控。此外，还为部分企业建立了故障手册和可靠性设计准则应用手册。

图8 可靠性管理体系

3. 推广应用情况

重庆大学的可靠性工作最早从四川普什宁江机床公司起步，结合04专项课题，与企业的人员一起开展了大量的可靠性工作，大部分技术都在四川普什宁江机床公司得到应用。随后，在秦川机床集团有限公司、宝鸡忠诚机床股份有限公司、昆明机床股份有限公司、北京二机床厂有限责任公司、山东博特精工股份有限公司、烟台环球机床附件集团有限公司、杭州机床集团有限公司、无锡机床股份有限公司、南京工艺装备制造有限公司、湖大海捷制造技术有限公司、济南铸锻所有限公司、重庆三磨海达磨床有限公司、西安西航动力股份有限公司、綦江齿轮传动有限公司、中国一汽无锡油泵油嘴研究所、扬州锻压机床股份有限公司和江苏亚威机床股份有限公司等机床主机和功能部件企业得到推广应用。从2014年开始，所形成的技术又推广到新一代核电站机械设备中，先后对快堆设备的换料机、装载机、控制棒驱动机构、检测仪表、蒸发器和热交换机等产品开展了可靠性工作。

4.开展可靠性工作的特点

重庆大学可靠性团队在从事可靠性研究和推广应用中，结合04专项课题的特点，形成了一套独特的实施模式，具体可以归纳为以下几点：

（1）调研开路，培训先行，常驻企业。开展可靠性工作必须首先了解现状，这是开展可靠性工作最重要的基础。为此，重庆大学团队在开展可靠性工作中高度重视调研工作，先后到国内几十家功能部件生产企业和机床用户企业开展系统而全面的调研。通过调研，发现了企业可靠性管理方面的问题，并从收集的数据中，分析出产品可靠性存在的问题。然后，针对每家企业都撰写了一份完整的可靠性调研报告。根据对收集的故障数据（一般每家企业都要收集3000～5000条左右的故障数据）进行统计分析，一方面得到企业的产品可靠度，另一方面可以找出主要故障，然后有针对性地提出改进措施。例如，针对四川普什宁江机床公司，提出了167条可靠性整改措施，整改后取得明显的效果。

由于可靠性涉及的内容太多，要真正做好可靠性，技术支持专家就必须了解产品、了解工艺以及了解企业的管理，还应该与企业的各类人员打成一片，传统的“住几天就走”的做法显然不适合做可靠性项目。为此，重庆大学团队采取的做法是派出专家常驻企业，与企业人员同样上下班，安排的办公室与企业人员交叉，这样可以随时进行交流。在实施04专项课题的过程中，重庆大学团队在北京、烟台、宝鸡、昆明、南京、都江堰和扬州等地建立了长期工作点，在杭州、无锡和济宁等地建立了短期工作点，每个工作点都安排3～6人常驻企业，从而取得了很好的效果。

开展可靠性工作，培训先行，为此，重庆大学团队高度重视培训工作。培训分为入门培训和深度培训两种。入门培训的主要目的是使员工了解可靠性的概念，认识到可靠性对企业发展的重要性，便于员工配合调研。入门培训通常与调研工作结合，即在调研时的第一项工作是培训，要求企业的中层以上全体领导、全体技术人员以及质量、采购和售后等管理人员、车间班组长以上领导全部参加。深度培训是项目开展过程中进行的日常培训，以技术培训为主，主要培训可靠性的实用技术。对于一般的中型规模企业，在3年的项目实施周期中，培训的受众一般可以达到1000人次以上。

（2）着力打造企业的可靠性保障能力。企业的可靠性工作能否长期有效开展，产品可靠性能否得到持续提升，都取决于企业是否具有可靠性保障能力。因此，重庆大学团队结合项目的开展，注意打造企业自身的可靠性保障能力，即使技术专家撤离后，企业也可以依靠自身的能力继续开展可靠性工作。企业的可靠性保障能力包括：设计能力、制造能力、试验能力和管理能力，但这4项能力的打造离不开人才和基础工作的支撑。在人才培养方面，除了大面积意识和理念培训外，各种技术和方法的培训至关重要。除此之外，在项目开始之初，以可靠性专家为主，带领企业人员做可靠性工作；随后，逐渐转变为以企业人员为主、可靠性专家为辅的方式。这样，才能使企业人员从根本上掌握可靠性工作方法，即使可靠性专家撤离，企业的可靠性工作也不会中断。这种“授人以渔”的做法取得了很好的效果。以四川普什宁江机床公司为例，目前企业技术人员已经可以独立开展可靠性设计与分析工作。作为可靠性保障能力重要内容的可靠性试验能力打造，是重庆大学团队开展项目时特别关注的内容，如为企业建立全套可靠性试验体系、建立可靠性试验大纲和试验规范、搭建可靠性试验台架，协助企业开展可靠性试验，从而建立起企业的试验能力。最后，如果没有坚实的可靠性基础做支撑，也无法形成可行的可靠性保障能力。为此，重庆大学团队在开展项目中，注意建立基础数据库、编制故障手册以及建立可靠性设计准则等内容。

（3）从制造入手，狠抓可靠性管理。在技术路线方面，考虑到可靠性设计由于缺乏基础数据而无法深入开展，重庆大学团队以制造过程可靠性作为项目的切入点，首先改进制造过程，再以制造过程的改进助推可靠性设计工作。例如，在四川普什宁江机床公司的项目中，首先通过调研提出167条改进建议，其中有半数以上都是关于可靠性设计的改进内容。在企业的可靠性制造能力初步打造完成后，可靠性工作的重点就从制造转移到管理方面，因为管理水平低，极大地影响了可靠性保障能力。在可靠性管理方面，主要工作是建立完整的可靠性保障体系，然后全力推进可靠性管理体系的实施。需要注意的是，建立可靠性管理体系时，必须考虑到可靠性管理与质量管理体系的融合。

5.推广应用取得的效果

重庆大学课题组采用产、学、研结合的方式，不仅使参与项目的各主机企业的主要机床产品的可靠性水平得到大幅提升，核心机床产品的可靠性水平已达到国外同行的机床可靠性水平，MTBF值达到2300h，而且还为企业和高校培养了大量从事可靠性研究的专业人员，研究成果《高档数控机床可靠性工程关键技术及应用》获得2016年度中国机械工业科学技术成果一等奖。

表1为四川普什宁江机床有限公司精密卧式加工中心产品可靠性的变化趋势，表2为沈机集团昆明机床股份有限公司高精度卧式加工中心产品可靠性的变化趋势，

表1 宁江精密卧式加工中心MTBF值变化趋势

表2 昆机高精度卧式加工中心MTBF值变化趋势

由于国产机床可靠性水平的提升，对相关企业市场竞争力的提升带来了重大影响，极大地提升了用户对国产机床的信心，打破了进口机床的垄断，使得国产机床能够批量进入国民经济的重要领域和行业。如四川普什宁江机床的加工中心和生产线已成批进入航空、航天、汽车、船舶、军工和电力等国民经济重点领域，产品可靠性得到用户的好评。此外，国产机床可靠性水平的提升，迫使进口中高档数控机床的价格大幅下降，日本大隈、马扎克和韩国斗山等企业的机床售价已接近甚至低于国产机床的价位，使国内机床用户得到了实惠，为用户节省了投资。

6．典型案例

四川普什宁江机床有限公司从2008年开始全面导入可靠性工程，整个实施过程分为5个阶段（包括计划中的阶段）：

第一阶段为“改进驱动”阶段（称为R1.0），实施周期从2008年到2009年，主要工作是系统调研、摸清现状以及找出问题。以消除常见故障为主的可靠性改进工作，在分析5000余条故障数据的基础上，共实施了167个改进项目，使产品的MTBF从不到300h提升到500h。

第二阶段为“体系驱动”阶段（称为R2.0），实施周期从2010年到2012年，主要工作是搭建顶层设计框架，编制故障手册，建立可靠性管控体系，制定管理标准和规范。共制定了40余项可靠性工作标准和规范，涉及到产品的全寿命周期，使产品的MTBF从500h提升到1000h以上。

第三阶段为“制造驱动”阶段（称为R3.0），实施周期从2013年到2015年，主要工作是建立试验体系和早期故障主动消除体系，建立可靠性驱动的装配工艺，实施精细化制造。共搭建了可完成48个可靠性项目的17台/套可靠性试验台，所有加工中心产品重新进行了可靠性驱动的装配工艺设计，使产品的MTBF从1000h提升到1600h以上。

第四阶段为“设计驱动”阶段（称为R4.0），实施周期从2016年到2018年，主要工作是建立设计流程，开展FAT和FMEA分析，建立可靠性设计准则，目标是使产品的MTBF从1600h提升到2500h以上（实际达到2298h），达到国际先进水平。

第五阶段为“智能驱动”阶段（称为R5.0），从2019年开始实施，主要工作是将智能制造技术应用到可靠性工程中，提高可靠性工程的智能化水平，目标是使产品的MTBF从2500h提升到3000h以上，达到国际领先水平。

存在的问题

在04专项的支持下，国产数控机床的可靠性实现了稳步提升，一些企业的核心产品已经接近甚至处于国际先进水平，但在项目实施中发现仍存在一些问题，主要体现在以下几方面。

1. 企业领导和全体员工的可靠性意识仍有待提高。虽然通过项目已经培养了一些可靠性人员，但是企业从事可靠性工作的员工仍然不足。因为数控机床的可靠性工作贯穿于机床的整个寿命周期，所以每个阶段都需要可靠性工作人员。 

2. 行业整体的水平有待提高。一些国内大型机床企业在成功应用相关技术后，产品可靠性得到了提升，但是由于国内可靠性技术专家的数量有限，不可能全面铺开实施可靠性，因此，大多数的中小型企业机床产品可靠性仍然处于较低水平。

3. 目前大多数的机床企业还没有建立一套系统、规范的可靠性保障体系，而且各机床企业之间缺乏交流，没有一个适用的、行之有效的信息共享平台。

展望未来

近几年来，04专项的实施，一方面扩大了多所高校和研究机构的可靠性研究队伍，另一方面使国产数控机床的可靠性水平得到了明显提升，加快了机床产业的发展速度。笔者认为，这种产、学、研相结合的方式非常适合我国国情，一方面，成功地将高校的科研能力转化为产业的竞争力；另一方面，通过产、学、研结合，使得高校的科研工作更有实用性，二者相辅相成，相互促进。而且，众所周知，机床行业是制造业的基础，机床产业发展水平的提高，会带动我国制造业整体水平的提高。

在欣喜国产数控机床可靠性水平提高的同时，也要正视与发达国家之间的差距，发现自身的不足，才能不断进步。笔者认为，接下来需要从以下几个方面继续开展工作：

1. 增强企业工作人员可靠性意识，将机床的可靠性理念深深植入到各类工作人员的思想意识中；

2. 加强人才培养，尤其是专业的可靠性工作人员（例如可靠性注册工程师）的培养；

3. 加强机床行业之间的交流，构建行业信息和技术共享平台；

4. 建立一套适用于整个机床行业的可靠性保障体系，形成行业标准；

5. 继续推进产、学、研结合的方式。

6. 04专项还应该继续设立可靠性方面的项目，大力支持数控机床可靠性技术的研究和开发。