一、提高国产数控机床设计可靠性的主要途径（论文文献综述）
陈传海,王成功,杨兆军,刘志峰,田海龙[1]（2022）在《数控机床可靠性建模研究现状及发展动态分析》文中指出数控机床是装备制造业的工作母机,是国家综合国力的象征,其可靠性已成为制约行业发展的瓶颈。数控机床可靠性建模是可靠性工程的基础,主要对数控机床可靠性建模方法和技术的研究进展进行综合评述。可靠性建模方法主要分为基于故障时间数据的可靠性建模方法、基于多源层次信息集的可靠性建模方法、基于性能退化数据的可靠性建模方法、基于动态特性参数的工艺可靠性建模方法四种,分析了各类可靠性建模方法的研究历程和技术进展。在数控机床可靠性建模方法取得明显进展的基础上,指出现有可靠性建模方法存在的不足,然后对数控机床可靠性建模方法研究的动态和热点进行论述。最后,从可靠性建模方法的发展规律、技术应用以及行业需求的角度对数控机床可靠性建模方法和技术的发展趋势进行展望。
杨帆[2]（2021）在《绝对式光栅尺可靠性研究与误差分析》文中进行了进一步梳理高档数控机床被称为“大国重器”,作为重器之眼的绝对式光栅尺是决定数控机床精度的重要因素之一,所以它的可靠性与精度是数控机床厂家的重点关注对象。国产绝对式光栅尺起步较晚,如何提高国产绝对式光栅尺的可靠性与精度,达到国外产品的性能指标是国产绝对式光栅尺急需解决的问题。本文对国产绝对式光栅尺的可靠性与误差进行了相关研究,主要研究了绝对式光栅尺的关键技术、绝对式光栅尺的可靠性、绝对式光栅尺单周期内的位置误差和绝对式光栅尺全量程内的位置误差,具体内容包括以下5个方面:（1）研究了绝对式光栅尺的单轨绝对位置编码技术、莫尔条纹计量技术、单场扫描技术、专用集成光电器件技术和绝对式光栅尺的机械结构。（2）分析了绝对式光栅尺的主要故障模式及其可能产生的传递影响。研制了绝对式光栅尺的可靠性试验设备来考察绝对式光栅尺的可靠性。对绝对式光栅尺进行可靠性设计,包括尺壳与支撑件一体化等六个方面,以此来提高绝对式光栅尺的可靠性。对绝对式光栅尺进行环境试验,评估绝对式光栅尺的抗干扰能力和环境适应性。（3）研究了莫尔条纹信号质量与绝对式光栅尺单周期内位置误差的关系,分析了莫尔条纹信号的直流电平、等幅性、正交性、正弦性对单周期内位置误差的影响,结果表明:当四种误差源的偏差幅度一致时,正交性偏差对光栅尺单周期内位置误差影响最大,其次为直流电平偏差和正弦性偏差,等幅性偏差的影响最小,当各项误差源的偏差幅度低于20%时,可以用各项误差源独立引起的单周期内位置误差曲线叠加后的曲线近似表示单周期内位置误差。分析了影响绝对式光栅尺单周期内位置误差的因素。创新性地提出了三种减小绝对式光栅尺单周期内位置误差的方法:通过自制装调设备提高绝对式光栅尺的装调精度,ASIC器件与指示光栅的装调偏差小于1μm,指示光栅与标尺光栅的转角偏差小于0.05°;提出一种指示光栅的移相消谐波方法,通过在指示光栅上设计不同相位的明暗条纹组来降低莫尔条纹信号中的高次谐波含量,3次谐波占比由原来的2.77%下降到0.04%;提出一种基于光闸莫尔条纹方案的单场扫描方法,通过改变指示光栅增量窗口的排列方式来减小线性误差对正、余弦信号相位的影响,进而减小单周期内位置误差。（4）采用理论与试验相结合的方法研究了光栅副空间位置变化对单周期内位置误差的影响,结果表明:同样的角度,指示光栅绕z轴旋转后,信号幅值最小,单周期内最大位置误差最大;指示光栅绕x轴旋转后,信号幅值最大,单周期内最大位置误差最小。（5）研究了绝对式光栅尺全量程内位置误差的组成,主要包括标尺光栅误差、安装测量误差、温度误差和振动误差,研究每种误差的成因及减小措施。创新性地提出了三种减小绝对式光栅尺全量程内位置误差的方法:直接刻划1.5米母光栅减小长光栅的拼接误差;采用改进的母光栅拼接工艺提高拼接质量,拼接误差小于1μm;采用刚柔结合的尺壳固定方式减小固定孔对光栅尺温度特性的影响,既保证了光栅尺在数控机床上的固定刚性,又保证了光栅尺具有确定的和可重复的温度特性,方便数控机床厂家对光栅尺进行温度误差补偿。在试验室内对绝对式光栅尺进行基于数控系统的全量程内位置误差闭环测量,结果表明:激光干涉仪的反射镜放置在三个不同的位置时,绝对式光栅尺的重复定位精度均可以达到2μm。在同一台数控机床上对国产绝对式光栅尺与海德汉绝对式光栅尺进行重复定位精度、补偿后的定位精度、未补偿时的定位精度这几个指标的对比,结果表明:国产绝对式光栅尺三轴的重复定位精度都可以达到2.5μm,补偿后的定位精度都可以达到4μm,与海德汉光栅尺已经非常接近,完全可以满足数控机床厂家的使用需求。本文研究了提高绝对式光栅尺可靠性与精度的方法,对加快绝对式光栅尺的国产化进程具有重要的意义。
王志达[3]（2021）在《基于汉密尔顿蒙特卡罗算法的数控刀架贝叶斯可靠性评估》文中研究指明数控刀架是数控机床的核心功能部件,其可靠性水平与整机的可用性密切相关。因此研究数控刀架的可靠性对于提升国产数控机床的可靠性水平,减少与国外先进水平的差距具有重要意义。针对数控刀架在实际试验过程中所产生的故障数据,需要对其进行可靠性建模评估。然而在新时代和机床专项的背景下,面对高可靠性、小批量生产的数控刀架,在进行可靠性试验的过程中,呈现了故障数据小样本的局面。处理大样本数据的经典统计方法不再适用解决此类问题,如何解决小样本数据的评估问题变得愈发重要,对展开国产数控刀架的可靠性全面研究具有重要学术意义以及工程应用价值。本文以某国产型号为SLT**的数控刀架为研究对象,基于贝叶斯框架研究了如何解决数控刀架小样本可靠性评估的问题,具体的研究工作如下:1.确定数控刀架小样本可靠性评估模型。将两参数威布尔分布作为数控刀架的小样本评估模型,基于贝叶斯的理论框架推导模型参数的后验分布,并指出解决小样本评估的两大关键点:确定先验分布和计算后验分布,将平均故障间隔时间MTBF作为可靠性评估指标,并结合参数模型进行了理论推导。2.建立了模型参数的先验分布。选择与研究对象相近且具有大样本数据的数控刀架作为参考系统,通过专家打分法定性给出可靠性水平对比;通过建立专家等级排序评价指标体系,基于层次分析法计算出专家判断的权重;基于参考刀架在选定分位数处的时间函数值和可靠性水平的高低对比,最终通过专家打分的方法,建立了提取专家判断信息,并通过数学转换的技巧将专家判断结果转化为参数先验分布的流程。3.解决后验分布参数无解析解的问题,从两个角度出发:M-H算法和传统贝叶斯软件Win BUGS。具体开发了MCMC算法族中的基本算法:Metropolis-Ha stings算法,结合研究对象的样本模型研究了算法中的建议分布、接受概率、迭代步骤等并在MATLAB中编程实现,运行计算了可靠性指标结果;基于传统的贝叶斯分析软件Win BUGS,研究建立了威布尔参数的BUGS模型,细致给出了参数的仿真流程,从六个角度出发,全面对比不同迭代次数下参数的收敛性,得到处于收敛状态下的参数仿真估计值,并最终完成可靠性指标计算。4.针对传统MCMC算法迭代效率低、收敛速度慢和Win BUGS软件停止更新的问题,采用了贝叶斯分析新工具Stan执行HMC算法更高效率地解决参数无解析解的问题。结合小样本可靠性模型研究建立参数的Stan概率模型,在Rstudio平台下编写了执行HMC算法的抽样程序,从六个角度判断参数的收敛,以更少的迭代次数得到参数的仿真估计值,并完成可靠性指标的计算。5.基于马氏链收敛速度的角度,对比了传统MCMC、Slice和HMC算法的结果;基于通用性的角度,将Stan的运算结果与网格近似法进行了对比;Stan作为新型贝叶斯分析工具,具有迭代效率高和通用性广的优点,对于其他复杂的贝叶斯统计模型,具有很好的通用延展性。
赵新跃[4]（2021）在《基于深度置信神经网络预测模型的数控车床切削力谱编制》文中研究指明产品的固有可靠性首先是由设计决定的,载荷谱因能够反映产品载荷的变化规律,在机电产品及零部件的可靠性设计和疲劳寿命分析中被广泛应用。针对现有载荷谱编制方法中典型工况难以选取及切削复现难度大、工作量大的问题,本文开展了基于深度置信神经网络预测模型的数控车床切削力谱编制方法研究,对其中测试工况的确定及测试系统的建立、载荷信号分布拟合、切削力的均幅值预测模型构建、载荷外推及程序加载谱编制进行了探究,主要研究内容如下:（1）为确保载荷谱的有效性和真实性并减少载荷测取成本,依据机床用户现场获取的载荷工艺数据,通过经验公式分别将变速切削和恒速切削工况分为轻载25%、中载50%和重载25%三组,提出了基于层次聚类的典型测试工况确定方法,通过引入伪F统计量确定最佳聚类个数,最终确定了恒速切削29组典型测试工况和变速切削26组典型测试工况。同时,构建了数控车床动态切削载荷测试系统,规范了试验步骤并进行切削试验,获取了典型测试工况的动态切削力载荷信号。（2）为减少测取过程中噪声、外界振动等对切削力信号的影响,针对实测的动态车削力信号进行预处理分析,包括剔除趋势项、去除奇异点和滤波降噪;为了使获取的信号与实际时长比值相同,采用MCMC方法对切削工况载荷信号进行重构,通过雨流计数法对重构信号进行计数统计分析;为了能够准确描述每种工况载荷的分布规律,本文采用混合分布和Copula函数建立载荷均值和幅值的联合分布,采用威布尔分布对恒速和变速切削的幅值进行拟合,采用高斯分布对恒速切削的均值进行拟合,采用双重威布尔分布对变速切削的均值进行拟合,并采用高斯Copula函数分别建立恒速、变速切削中均值和幅值的联合概率密度函数。（3）针对切削复现难度大、工作量大的问题,利用深度置信神经网络（DBNDNN）进行车削力载荷分布预测,对基于DBN-DNN预测模型应用于数控车床切削力相关问题的可行性进行分析;然后对数据进行零均值化和归一化处理,消除由于量纲不同造成的误差;通过无监督的训练与有监督的反向调参,提出一种基于DBN-DNN的数控车床切削力均值和幅值预测方法,通过划分数据集,即训练集、测试集和预测集,并对比模型结构中不同节点、层数下的测试集精度,确定最优参数;最后分别对恒速切削和变速切削预测集工况下切削力均值和幅值的参数进行预测。（4）为获得数控车床全寿命周期内切削力谱,通过求解恒、变速切削载荷循环总频次,利用每种典型测试工况的时间占比外推载荷频次;采用雨流域参数法外推得到载荷范围,并对其进行八等级划分。为减小程序加载谱编制误差,利用拟合结果和DBN-DNN预测结果,得到每种典型测试工况下均幅值对应的八级区间循环频次并加和,即三集工况合成,从而获得数控车床恒、变速切削状态下的二维程序加载谱;将恒速与变速切削以低-高-低交替加载的顺序进行,用于指导数控车床关键功能部件可靠性试验。
刘来超,赵宇龙[5]（2021）在《我国数控装备可靠性进展研究》文中研究说明论述了数控机床关键功能部件的可靠性研究的重要性,介绍了我国可靠性技术研究进展和取得的成果,并指出了目前所面临的问题,并关注其在汽车主机厂方面的应用以及在汽车零部件上的应用。
刘伟岩[6]（2020）在《战后科技革命推动日本产业升级研究 ——基于创新体系的视角》文中研究指明2008年经济危机后,为摆脱经济下行的轨道,美国、日本、德国先后提出了“重振制造业”（2009年）、日本版“第四次工业革命”（2010年）、“工业4.0”（2012年）等战略计划,而我国也于2015年提出了“中国制造2025”的行动纲领。这些战略规划的陆续出台拉开了以大数据、云计算、物联网（Io T）、人工智能（AI）等为标志的新一轮科技革命的帷幕。而作为第二经济大国,我国应如何借助于这一难得机遇来推动国内产业升级则成为亟待思考的问题。回顾日本走过的“路”可知,其也曾作为“第二经济大国”面临过相似的难题,且从中日经济发展历程比较和所面临的“三期叠加”状态来看,我国现阶段也更为接近20世纪70年代的日本,而日本却在当时的情况下借助于以微电子技术为核心的科技革命成功地推动了国内产业的改造升级。基于此,本文以日本为研究对象并将研究阶段锁定在其取得成功的战后至20世纪80年代这一时期,进而研究其所积累的经验和教训,以期为我国接下来要走的“路”提供极具价值的指引和借鉴。在对熊彼特创新理论以及新熊彼特学派提出的技术经济范式理论、产业技术范式理论、国家创新体系理论和部门创新体系理论等进行阐述的基础上,本文借助于此从创新体系的视角构建了“科技革命推动产业升级”的理论分析框架,即:从整体产业体系来看,其属于技术经济范式转换的过程,该过程是在国家创新体系中实现的,且两者间的匹配性决定着产业升级的绩效;而深入到具体产业来看,其又是通过催生新兴产业和改造传统产业来实现的,对于此分析的最佳维度则是能够体现“产业间差异性”的部门创新体系,同样地,两者间的匹配性也决定着各产业升级的成效。回顾科技革命推动日本产业升级的历程可知,其呈现出三个阶段:20世纪50～60年代的“重化型”化,70～80年代的“轻薄短小”化,以及90年代后的“信息”化。其中,“轻薄短小”化阶段是日本发展最为成功的时期,也是本文的研究范畴所在。分析其发生的背景可知:虽然效仿欧美国家构建的重化型产业结构支撑了日本经济“独秀一枝”的高速发展,但在日本成为第二经济大国后,这一产业结构所固有的局限性和问题日渐凸显,倒逼着日本垄断资本进行产业调整;而与此同时,世界性科技革命的爆发恰为其提供了难得的历史机遇;但是这种机遇对于后进国来说在一定意义上又是“机会均等”的,该国能否抓住的关键在于其国内的技术经济发展水平,而日本战后近20年的高速增长恰为其奠定了雄厚的经济基础,且“引进消化吸收再创新”的技术发展战略又在较短的时间内为其积累了殷实的技术基础。在这一背景下,借助于上文所构建的理论分析框架,后文从创新体系的视角解释了战后以微电子技术为核心的科技革命是如何推动日本产业升级以及日本为何更为成功的。就整体产业体系而言,科技革命的发生必然会引致技术经济范式转换进而推动产业升级,且这一过程是在由政府、企业、大学和科研机构以及创新主体联盟等构建的国家创新体系中实现的。战后科技革命的发源地仍是美国,日本的参与借助的是范式转换过程中创造的“第二个机会窗口”,换言之,日本的成功得益于对源于美国的新技术的应用和开发研究,其技术经济范式呈现出“应用开发型”特点。而分析日本各创新主体在推动科技成果转化中的创新行为可以发现,无论是政府传递最新科技情报并辅助企业引进技术、适时调整科技发展战略和产业结构发展方向、制定激励企业研发的经济政策和专利保护制度、采取措施加速新技术产业化的进程、改革教育体制并强化人才引进制度等支持创新的行为,还是企业注重提升自主创新能力、遵循“现场优先主义”原则、实施“商品研制、推销一贯制”、将资金集中投向开发研究和创新链的中下游环节以及培训在职人员等创新行为,或是大学和科研机构针对产业技术进行研究、重视通识教育和“强固山脚”教育以及培养理工科高科技人才等行为,亦或是“政府主导、企业主体”型的创新主体联盟联合攻关尖端技术、建立能够促进科技成果转化的中介机构、联合培养和引进优秀人才等行为都是能够最大限度地挖掘微电子技术发展潜力的。而这种“追赶型”国家创新体系与“应用开发型”技术经济范式间的相匹配正是日本能够更为成功地借力于战后科技革命推动产业升级的根因所在。进一步地从具体产业来看,科技革命引致的技术经济范式转换表现为新兴技术转化为新兴产业技术范式和改造传统产业技术范式的过程,这也是科技革命“双重性质”的体现。而对这一层面的分析则要用到能够体现“产业间差异性”的部门创新体系。在选取半导体产业和计算机产业作为新兴产业的代表,以及选取工业机器产业（以数控机床和工业机器人为主）和汽车产业作为微电子技术改造传统机械产业的典型后,本文的研究发现:由于这些产业在技术体制、所处的产业链位置、所在的技术生命周期阶段等方面的不同,其产业技术范式是相异的,而日本之所以能够在这些产业上均实现自主创新并取得巨大成功就在于日本各创新主体针对不同的产业技术范式进行了相应的调整,分别形成了与之相匹配的部门创新体系。而进一步比较各部门创新体系可知,日本政府和企业等创新主体针对“催新”和“改旧”分别形成了一套惯行的做法,但在这两类产业升级间又存在显着的差异,即:日本政府在“催新”中的技术研发和成果转化中均表现出了贯穿始终的强干预性,尤其是在计算机产业上;而在“改旧”中则干预相对较少,主要是引导已具备集成创新能力的“逐利性”企业去发挥主体作用。作为一种“制度建设”,创新体系具有“临界性”特点且其优劣的评析标准是其与技术经济范式的匹配性。日本能够成功地借力于以微电子技术为核心的科技革命推动国内产业升级的经验就在于其不仅构建了与当时技术经济范式相匹配的国家创新体系,而且注重创新体系的层级性和差异性建设,加速推进了新兴产业技术范式的形成,并推动了新旧产业的协调发展。但是,这种致力于“应用开发”的“追赶型”创新体系也存在着不可忽视的问题,如:基础研究能力不足,不利于颠覆性技术创新的产生,以及政府主导的大型研发项目模式存在定向失误的弊端等,这也是日本创新和成功不可持续以致于在20世纪90年代后重新与美国拉开差距的原因所在。现阶段,新一轮科技革命的蓬勃兴起在为我国产业升级提供追赶先进国家的“机会窗口”的同时,也为新兴产业的发展提供了“追跑”“齐跑”“领跑”并行发展的机遇,并为传统产业的高质量发展带来了难得的机会。由于相较于20世纪70年代的日本,我国现阶段所面临的情况更为复杂,因此,必须构建极其重视基础研究且具有灵活性的国家创新生态体系,重视部门创新体系的“产业间差异性”,形成与新兴产业技术范式相匹配的部门创新体系,以及建设能够促进传统产业技术范式演化升级的部门创新体系等。
孔维森,陆荣,刘剑龙,陈文成,邱硕,刘晓[7]（2020）在《基于现场数据的国产高档数控机床可靠性评估》文中研究指明基于现场跟踪数据对国产高档数控机床进行了可靠性评估。在可靠性评估中,从数据采集和故障部位定义两方面对国产高档数控机床进行了故障统计,对国产高档数控机床进行了一级故障分析和二级故障分析,进而得到平均故障间隔时间、停机故障间隔时间,以及故障发生次数随时间的变化情况。
骆伟超[8]（2020）在《基于Digital Twin的数控机床预测性维护关键技术研究》文中认为数控机床是工业生产的母机,是制造业最核心的基础装备。随着数控机床面向高速、高精、智能发展,其功能越来越强大、复杂。如何保障数控机床能够安全、可靠地稳定运行,以适应无人工厂/智能工厂的高自动化/智能化要求,直接关系到智能制造实施的成败。然而目前国产数控机床产品尤其在可靠性、稳定性方面,与国外先进水平仍有较大差距,由于故障造成的非计划停机事件时有发生,严重影响了其在汽车、国防军工等重点行业的应用。预测性维护可以有效地保证系统的可靠性和稳定性,是提高数控机床无故障运行时间,减少非计划停机的有效手段。目前预测性维护主要有基于历史统计概率、基于传感数据驱动和基于物理模型的三种方法,但上述单一方法均存在局限性和缺陷,如模型保真性差、数据有效利用率低、预测算法精度差等问题。Digital Twin虚实实时客观映射、时间/空间多维度多层次虚实融合的理念,为上述问题的解决提供了思路。本文基于Digital Twin的理念和方法,对数控机床预测性维护关键技术进行了以下研究:（1）研究了基于Digital Twin的数控机床预测性维护的体系结构。基于系统工程思想,分析了基于Digital Twin的数控机床预测性维护的功能和关键技术问题。设计了包括数控机床Digital Twin的模型构建、场景感知、智能预测性维护的体系结构。然后基于层次分析法从系统层面制定了数控机床预测性维护的方案,基于模糊评价法制定了方案的有效性评价机制。（2）研究了数控机床Digital Twin模型的构建方法。研究了面向对象的增量式数控机床Digital Twin多领域统一建模方法。构建了数控机床Digital Twin的机械模型、电气模型、控制模型和液压模型,并实现了多领域模型耦合。设计了模型的精度验证方法与更新机制,实现了数控机床Digital Twin模型的高保真性和一致性。（3）研究了数控机床Digital Twin场景感知方法。设计了基于Hadoop、HBase与Map-Reduce的分布式数控机床大数据的智能场景感知软硬件结构。在此基础上实现了数据的获取与存储、数据预处理、特征提取、特征选择等算法,从而降低了数据维度、缩减了机床感知数据量,解决了由于数据量大造成的数据使用效率低、有效信息挖掘困难的“大数据、小信息”问题,为预测性维护提供了有效的多维度特征。（4）研究了数控机床Digital Twin模型和数据融合的预测性维护方法。基于粒子滤波算法和迁移学习,研究了 Digital Twin模型和感知数据的融合方法,克服了传统预测性维护中模型方法一致性差和数据驱动方法适应性差的缺点,解决了预测性维护实验难的问题。从而实现了比单一预测性维护方法更加准确的预测与诊断结果,同时提高了预测性维护的可行性。（5）进行了基于Digital Twin的数控机床预测性维护应用与验证。在模型/数据服务器上搭建了模型仿真平台和机床感知数据的分布式存储、分析平台;在高性能运算服务器上构建了数据驱动的故障诊断和寿命预测算法。最后基于粒子滤波算法和迁移学习实现了模型和数据融合的预测性维护,并将其应用于数控机床铣削刀具的寿命预测、主轴系统和进给系统的故障诊断。从而验证了本文所提方法。通过以上研究,本文解决了基于Digital Twin的数控机床预测性维护中,系统级体系结构的制定、高保真一致性模型构建、机床智能场景感知和融合型预测性维护算法等关键问题,为Digital Twin应用于数控机床以及其他复杂机电设备的预测性维护提供了有效解决方案。
韩凤霞[9]（2020）在《高端数控机床服役过程可靠性评价与预测》文中研究说明随着新一代信息技术、人工智能技术与制造技术的不断融合,制造产业向智能化转型已成为发展的必然趋势。高端数控机床及由其组成的柔性制造系统是智能制造的重要基础。高端数控机床服役过程中,使用工况多变、运行环境复杂,导致数控机床系统性能状态呈现不可逆的退化趋势。在服役阶段,性能劣化及频繁的故障会严重的影响加工精度和生产效率。因此,如何保证数控机床的服役性能成为了设计者、生产厂商及使用者共同关注的焦点问题。对于高端数控机床,其部件退化特征多样,可靠性数据具有小样本特征,传统的基于失效数据的单一性能评估方法有一定的局限性。本文基于“状态监测数据”、“标准S形试件”及“多源数据融合”,在寿命预测、整机运行可靠性评价方面对高端数控机床的服役性能进行评价与预测。主要研究内容如下:（1）构建了基于混合预测方法的关键部件剩余寿命预测模型。对于退化型失效的数控机床关键功能部件,由于运行工况、使用环境、维修程度等因素的影响,功能部件的退化程度和失效时间存在较大的离散性。采用数据驱动和人工智能相结合的综合预测方法,构建了基于RVM和改进幂函数相结合的剩余寿命预测模型,该模型可以适应退化过程的不确定性,在不影响实际的切削过程的前提下,快速、便捷地对运行状态进行评估并对剩余寿命进行预测。（2）研究了基于S试件的高端数控机床整机运行可靠性的评价方法。对于服役阶段的高端数控机床,在复杂、多因素动态作用下,使其运行性能及精度保持性在时间维度内的退化情况各异。目前,在运行工况下,基于加工精度的运行可靠性评价还没有形成统一的标准。探讨了结合面性能劣化与加工精度映射的误差传递模型,提出基于S形试件整机运行可靠性的评价模型。该模型通过标准化S试件的加工工况,对整机施加恒定的激振力,定期监测固定切削工况的特征信号。构建三个维度评价指标（熵值维度、三维希尔伯特幅值谱的可视化维度,边际谱的重心频率的数值量化维度）来综合评估机床的劣化程度,从而对数控机床整机的运行性能及加工质量进行量化与评估。（3）构建了多源信息融合的高端数控机床综合可靠性评价模型。高端数控机床的运行可靠性不但与设计制造阶段的固有可靠性有关,而且与服役阶段的使用维修水平相关。系统地研究了维修履历数据、运行状态信息、加工精度三个维度的可靠性数据融合建模方法,构建了基于模糊层次分析法的高端数控机床综合可靠性评价模型。建立了运行可靠性及质量可靠性评价指标体系,提出的可靠性评估方法既能兼顾机床故障时间反映的“先天因素”,也能兼顾运行状态和加工质量反映的“后天因素”,以此多维度、准确地评价数控机床的综合可靠性。（4）构建了基于模糊贝叶斯网络的生产线中数控机床可靠性评价模型。深度融合子系统可靠性实验数据、现场运维数据、相似系统的维修数据。将模糊理论和贝叶斯网络相结合,解决了多态系统各根节点状态概率难以精确获得的问题,提高了处理不确定性问题的能力。（5）提出了基于寿命预测的联合维修决策模型。为保障高端数控机床高可靠性、低成本运行,针对计划维修容易造成过修或欠修,提出了基于视情维修与计划维修的联合决策模型。该模型综合利用了关键功能部件的整体的寿命分布函数及个体部件的寿命预测结果,以平均维修费用最小为优化目标,采用维修时间间隔和剩余寿命维修阈值为优化变量。通过蒙特卡罗仿真进行了维修费用、维修间隔及维修阈值的协同分析,为维修方案的决策及维修费用的预算提供技术支撑。
李宇龙[10]（2020）在《机电产品早期故障主动消除技术研究》文中认为针对国产机电产品早期故障频发、固有可靠性低、使用可靠性差等诸多问题,本文以提高机电产品可靠性为目的,提出了一套基于元动作单元的早期故障主动消除方法。对元动作理论和FMA（Function-Motion-Action）分解法进行了系统化扩展,提出了关键元动作的概念,并给出了具体的提取方法,研究了元动作单元的标准化建模技术;对收集到的元动作故障数据进行分析,使用BBIP（Bounded Bathtub Intensity Process）模型来描述机电产品元动作的早期故障发生机理,求出了机电产品元动作的早期故障期,并探究了元动作单元前、后次故障之间的关系;给出元动作早期故障模式、原因和机理的定义,研究了三者之间的关系,以元动作为基础制定了故障模式的定量判据,对关键元动作单元的故障产生机制进行定量的分析;以元动作而非静态的零部件为基础对机电产品进行可靠性分配,并对分配结果进行合理的优化,进而从本质上提高了出厂产品的固有可靠性;以FRACAS（Failure Report Analysis and Corrective Action System）和元动作单元为基础探究了机电产品的早期故障“归零”消除方法,并制定了相应的故障纠错实施保障体系,降低了其早期故障出现的概率。本文的具体研究内容如下:（1）元动作及元动作单元建模技术研究。给出元动作及元动作单元最新、最规范的定义,根据“整机功能-部件运动-元动作”的思路详细介绍了机电产品由整机功能到元动作的分解方法,制定了详细的FMA分解准则和相应元动作单元的拆分规则;提出关键元动作的概念,并给出了一种基于PDMC（Probability,Detectivity,Maintainability and Maintenance Cost）的关键元动作单元提取方法;给出元动作单元标准化结构建模的定义和分析方法,研究了模型的构建方法。以实例对数控转台进行了FMA分解,得到了实现数控转台运动的所有元动作及其对应的元动作单元,根据提取准则获得了数控转台的关键元动作和关键元动作单元,对关键元动作单元进行分析,得到了其标准化结构模型,为后续基于元动作和元动作单元的早期故障分析打下了基础。（2）机电产品元动作早期故障建模及分析。对机电产品元动作的早期故障进行了定义,给出了元动作故障数据的来源及收集方法,利用TTT（Total Test Time）法对收集到的故障发生时刻而非故障时间间隔进行预处理,利用TTT图对故障数据的趋势进行预判,在对比分析多种备择模型的基础上,选用BBIP法对机电产品元动作的故障发生过程进行描述,探讨了BBIP模型的数学性质,给出了模型参数估计、拟合优度检验和早期故障期拐点的计算方法,给出了元动作早期故障影响分析的瞬时指标和累积指标,并建立了机电产品元动作单元前、后次早期故障之间关联性的分析模型。实例验证了所提方法的适用性和正确性,求得了不同元动作单元各自的早期故障期,分析了早期故障的存在对元动作链整体可靠性产生的影响,探寻了元动作单元前、后次故障间存在的关系。（3）机电产品元动作早期故障机理研究。给出了元动作早期故障模式、早期故障原因和早期故障机理的定义,分析了这三者之间的联系;元动作的故障模式只与动作有关,元动作的故障原因只与元动作单元的结构有关,以元动作和元动作单元为对象的机电产品早期故障机理分析解决了传统故障分析法中故障模式和故障原因定义混乱和分析困难的问题;以动能定理为基础给出了元动作故障模式的定量判断依据,提高了故障模式归类的合理性和准确性;元动作的故障模式种类比传统分析方法的故障模式种类大大减少,减少了故障分析的难度和工作量;利用FEM（Finite Element Method）、运动学和动力学知识提出了一种面向机电产品元动作早期故障的故障机理分析方法;以前文求得的关键元动作单元为对象,在合理简化的基础上建立了其故障机理分析模型,利用Newmark算法对该故障模型进行了求解,定量分析了该元动作单元故障模式的产生机理。（4）面向早期故障主动消除的元动作可靠性分配技术研究。以前文求得的元动作链MAC342为可靠性的分配对象,在大量企业调研和专家评审的基础上,将元动作重要度、危害度、发生度、复杂度、维修度、维修费用和成熟度等作为影响可靠性分配的考虑因素,将产品制造企业所关心的时间、成本和效益作为可靠性分配的优化目标,在考虑可靠性分配影响因子和优化目标因子时引入各自的权重系数,并在建立其各自的模糊判断矩阵和模糊决策矩阵时引入了一种新的专家权重系数计算方法,使得计算结果更加客观。在以上研究的基础上提出了一种新的、基于元动作的机电产品可靠性多目标优化分配方法,对比分析了常用可靠性分配方法与本文所提方法的优劣,结果验证了本文所提方法的合理性和准确性。（5）机电产品元动作单元早期故障主动消除体系研究。根据“闭环回路,故障归零”的FRACAS思想,以元动作单元的早期故障为分析对象,制定出一套涵盖机电产品设计、加工、装配和试验等各个阶段的元动作早期故障主动消除体系。为保障该体系在企业内的实施,建立了一套早期故障主动消除保障机制,并明确了产品生产企业内各个部门的任务和职责,为缩短机电产品的早期故障期和减少早期故障的发生提供了可操作性的方法。将所提方法应用到相关的机床制造企业中,验证了其理论的正确性和可行性。
二、提高国产数控机床设计可靠性的主要途径（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、提高国产数控机床设计可靠性的主要途径（论文提纲范文）
（1）数控机床可靠性建模研究现状及发展动态分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 数控机床可靠性建模方法研究进展 |
| 1.1 基于故障时间数据的可靠性建模 |
| 1.1.1 基于统计分布与随机过程的可靠性建模 |
| 1.1.2 考虑元任务、工况、维修等影响的可靠性建模 |
| 1.1.3 小样本数据条件的数控机床可靠性建模 |
| 1.2 基于多源层次信息集的可靠性建模 |
| 1.2.1 考虑信息融合的数控机床可靠性建模 |
| 1.2.2 混合不确定因素的可靠性建模 |
| 1.3 基于性能退化数据的可靠性建模 |
| 1.3.1 基于单性能退化的可靠性建模 |
| (1）基于回归过程的可靠性建模 |
| (2）基于随机过程的可靠性建模 |
| 1.3.2 基于多性能退化的可靠性建模 |
| 1.4 基于动态特性参数的工艺可靠性建模 |
| 2 存在的问题 |
| 3 结束语 |
（2）绝对式光栅尺可靠性研究与误差分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 光栅尺的分类及发展历程 |
| 1.2.1 光栅尺的分类 |
| 1.2.2 光栅尺的发展历程 |
| 1.3 光栅位移传感器的可靠性与误差研究现状 |
| 1.3.1 可靠性与误差的基本概念 |
| 1.3.2 可靠性与误差的研究现状 |
| 1.4 论文研究的主要内容与结构安排 |
| 第2章 绝对式光栅尺关键技术研究 |
| 2.1 绝对式光栅尺的工作原理 |
| 2.2 单轨绝对位置编码技术 |
| 2.3 莫尔条纹计量技术 |
| 2.4 单场扫描技术 |
| 2.5 ASIC光电器件 |
| 2.6 绝对式光栅尺的机械结构 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 绝对式光栅尺可靠性研究 |
| 3.1 绝对式光栅尺故障模式及影响分析 |
| 3.2 绝对式光栅尺可靠性试验设备研制 |
| 3.3 绝对式光栅尺可靠性设计 |
| 3.3.1 尺壳与支撑件一体化 |
| 3.3.2 采用耐磨性好的顶片与顶针 |
| 3.3.3 采用一体化的光源 |
| 3.3.4 采用耐磨耐机油腐蚀的密封条 |
| 3.3.5 尺壳采用双层密封结构 |
| 3.3.6 采用可靠的运输固定件 |
| 3.4 绝对式光栅尺环境试验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 绝对式光栅尺单周期内位置误差分析 |
| 4.1 莫尔条纹信号质量与绝对式光栅尺单周期内位置误差的关系 |
| 4.1.1 莫尔条纹信号质量指标 |
| 4.1.2 绝对式光栅尺单周期内位置误差 |
| 4.1.3 莫尔条纹信号质量指标变化对绝对式光栅尺单周期内位置误差的影响 |
| 4.2 影响绝对式光栅尺单周期内位置误差的因素 |
| 4.3 减小绝对式光栅尺单周期内位置误差的方法 |
| 4.3.1 提高绝对式光栅尺的装调精度 |
| 4.3.2 指示光栅的移相消谐波方法 |
| 4.3.3 基于光闸莫尔条纹方案的单场扫描方法 |
| 4.4 光栅副空间位置变化对单周期内位置误差的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 绝对式光栅尺全量程内位置误差分析 |
| 5.1 绝对式光栅尺全量程内位置误差组成 |
| 5.2 减小绝对式光栅尺全量程内位置误差的方法 |
| 5.2.1 直接刻划1.5米母光栅 |
| 5.2.2 采用改进的母光栅拼接工艺 |
| 5.2.3 采用刚柔结合的尺壳固定方式 |
| 5.3 绝对式光栅尺全量程内位置误差测量 |
| 5.3.1 基于数控系统的绝对式光栅尺全量程内位置误差闭环测量 |
| 5.3.2 国产绝对式光栅尺与海德汉绝对式光栅尺全量程内位置误差对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文主要工作 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）基于汉密尔顿蒙特卡罗算法的数控刀架贝叶斯可靠性评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及来源 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究来源 |
| 1.2 课题研究目的和意义 |
| 1.3 课题的国内外研究现状 |
| 1.3.1 数控刀架可靠性技术的国内外研究现状 |
| 1.3.2 贝叶斯可靠性评估的国内外研究现状 |
| 1.3.3 HMC算法以及Stan软件的国内外研究现状 |
| 1.4 研究内容及其结构 |
| 1.5 论文研究创新点 |
| 第2章 建立数控刀架小样本可靠性评估模型 |
| 2.1 处理小样本的贝叶斯方法 |
| 2.2 可靠性评估基础 |
| 2.2.1 可靠性评价指标的选定 |
| 2.2.2 故障间隔时间的概率函数 |
| 2.3 数控刀架可靠性评估模型的选择以及建立 |
| 2.3.1 两参数威布尔分布概率函数 |
| 2.3.2 威布尔参数的先验分布 |
| 2.3.3 推导威布尔参数的后验分布 |
| 2.3.4 参数的后验边缘密度函数 |
| 2.3.5 数控刀架MTBF的推导以及计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于专家判断和层次分析法建立威布尔参数的先验分布 |
| 3.1 建立专家判断信息的提取流程 |
| 3.1.1 先验信息的获取与检验 |
| 3.1.2 可靠性水平定性对比 |
| 3.1.3 议题背景专家培训阶段 |
| 3.1.4 专家讨论并精炼修改议题 |
| 3.1.5 基于特尔斐法收集专家判断的结果 |
| 3.2 基于层次分析法(AHP)确定专家判断的权重 |
| 3.3 专家判断结果的融合处理 |
| 3.4 专家判断转换为参数先验分布 |
| 3.5 基于专家判断和AHP方法的案例应用 |
| 3.5.1 确定目标刀架和参考刀架 |
| 3.5.2 参考刀架大样本数据的相关检验 |
| 3.5.3 专家判断前准备工作 |
| 3.5.4 完成可靠性水平定性对比 |
| 3.5.5 专家回答具体问题 |
| 3.5.6 确定专家判断权重以及判断结果聚合处理 |
| 3.5.7 先验分布的计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于传统MCMC和 Win BUGS计算威布尔参数的后验分布 |
| 4.1 传统的MCMC方法 |
| 4.1.1 Metropolis-Hastings抽样算法 |
| 4.1.2 Gibbs抽样算法 |
| 4.2 基于M-H算法的后验分布计算及其MATLAB的编程实现 |
| 4.2.1 后验分布高维积分分母的处理 |
| 4.2.2 M-H算法在数控刀架可靠性评估的开发应用 |
| 4.2.3 M-H算法在MATLAB的运算结果分析 |
| 4.3 基于传统软件Win BUGS计算参数的后验分布 |
| 4.3.1 非标准分布的贝叶斯分析 |
| 4.3.2 建立威布尔分布参数的仿真模拟模型 |
| 4.3.3 WinBUGS的参数仿真流程 |
| 4.3.4 不同迭代次数下马尔科夫链的收敛性比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于HMC和 Stan计算威布尔参数的后验分布 |
| 5.1 汉密尔顿蒙特卡罗算法的理论基础 |
| 5.1.1 汉密尔顿动力系统 |
| 5.1.2 蛙跳技术算法 |
| 5.1.3 汉密尔顿动力系统用于MCMC中的优点特性 |
| 5.1.4 建立目标分布与Hamiltonian Dynamics的联系 |
| 5.2 基于HMC算法计算威布尔后验参数的迭代流程 |
| 5.3 贝叶斯分析的新工具—Stan |
| 5.3.1 NO-U-Turn Sampler采样器 |
| 5.3.2 基于R界面调用rstan软件包 |
| 5.3.3 基于Stan软件进行贝叶斯分析的步骤 |
| 5.4 基于HMC算法和Stan软件工具的案例分析 |
| 5.4.1 建立威布尔参数后验分布的Stan概率模型 |
| 5.4.2 基于Rstudio平台执行HMC抽样 |
| 5.4.3 后验统计量收敛诊断 |
| 5.4.4 后验参数推断 |
| 5.5 求解后验分布无解析解方法的对比 |
| 5.5.1 基于MCMC框架下的算法对比 |
| 5.5.2 HMC和网格近似法的结果对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介以及参与的科研项目 |
| 致谢 |
（4）基于深度置信神经网络预测模型的数控车床切削力谱编制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景与来源 |
| 1.1.1 论文研究背景 |
| 1.1.2 论文来源 |
| 1.2 论文研究目的和意义 |
| 1.3 载荷谱编制方法国内外研究现状 |
| 1.3.1 载荷谱研究现状 |
| 1.3.2 载荷谱编制方法研究现状 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第2章 测试工况的确定及测试系统的建立 |
| 2.1 车削加工 |
| 2.2 现场数据采集及整理 |
| 2.2.1 机床用户现场数据采集 |
| 2.2.2 工艺数据整理 |
| 2.3 基于层次聚类的典型测试工况确定方法 |
| 2.3.1 层次聚类 |
| 2.3.2 伪F统计量确定聚类簇数 |
| 2.3.3 实例结果 |
| 2.4 数控车床切削力测试系统的搭建及测试方法 |
| 2.4.1 数控车床切削力测试系统 |
| 2.4.2 采样频率的确定 |
| 2.4.3 试验步骤设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 数控车床动态切削力载荷分布拟合 |
| 3.1 切削载荷信号的预处理 |
| 3.1.1 载荷信号的趋势项剔除 |
| 3.1.2 载荷信号的奇异点剔除 |
| 3.1.3 载荷信号的降噪处理 |
| 3.2 基于MCMC的多工况载荷重构 |
| 3.2.1 马尔可夫链载荷状态转移模型 |
| 3.2.2 蒙特卡洛载荷时域信号重构 |
| 3.3 载荷信号的雨流计数 |
| 3.3.1 雨流计数统计原理 |
| 3.3.2 雨流矩阵基本形式 |
| 3.4 混合威布尔分布 |
| 3.4.1 混合威布尔分布参数估计模型 |
| 3.4.2 混合威布尔分布模型逼近性能 |
| 3.4.3 混合威布尔分布模型拟合优度检验 |
| 3.5 实例结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于深度置信神经网络的切削力均幅值预测模型 |
| 4.1 模型可行性分析 |
| 4.2 零均值化和数据归一化 |
| 4.3 基于DBN-DNN的数控车床切削力均值和幅值预测模型 |
| 4.4 切削力均幅值预测模型实例分析 |
| 4.4.1 切削力均幅值预测模型评价指标 |
| 4.4.2 深度置信神经网络的结构参数选择 |
| 4.4.3 案例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 数控车床切削力谱及程序加载谱编制 |
| 5.1 载荷循环总频次的确定 |
| 5.2 雨流域参数外推 |
| 5.3 载荷等级的划分 |
| 5.4 数控车床三集工况合成 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 论文展望 |
| 参考文献 |
| 附录 Agglomerative层次聚类算法 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（5）我国数控装备可靠性进展研究（论文提纲范文）
| 相关技术国内外发展现状 |
| 我国可靠性共性技术研究进展 |
| 可靠性工作取得的阶段性成果 |
| 可靠性研究工作存在的问题 |
| 结语 |
（6）战后科技革命推动日本产业升级研究 ——基于创新体系的视角（论文提纲范文）
| 答辩决议书 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究述评 |
| 1.3 研究框架与研究方法 |
| 1.3.1 研究框架 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.4 研究中的创新与不足 |
| 第2章 科技革命推动产业升级的一般分析 |
| 2.1 科技革命的概念与研究范围界定 |
| 2.1.1 科技革命的概念 |
| 2.1.2 战后科技革命研究范围的界定 |
| 2.2 科技革命推动下产业升级的内涵及研究范围界定 |
| 2.2.1 科技革命推动下产业升级的内涵 |
| 2.2.2 科技革命推动产业升级的研究范围界定 |
| 2.3 科技革命推动产业升级的理论基础 |
| 2.3.1 熊彼特创新理论 |
| 2.3.2 技术经济范式理论 |
| 2.3.3 产业技术范式理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 科技革命推动产业升级:基于创新体系视角的分析框架 |
| 3.1 科技革命推动产业升级的机理 |
| 3.1.1 科技革命推动产业升级的经济本质:技术经济范式转换 |
| 3.1.2 科技革命推动产业升级的传导机制:“催新”与“改旧” |
| 3.2 创新体系相关理论 |
| 3.2.1 国家创新体系理论 |
| 3.2.2 部门创新体系理论 |
| 3.3 以创新体系为切入点的分析视角 |
| 3.3.1 国家创新体系与技术经济范式匹配性分析视角 |
| 3.3.2 部门创新体系与产业技术范式匹配性分析视角 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 战后科技革命推动日本产业升级的历程与背景 |
| 4.1 科技革命推动日本产业升级的历程 |
| 4.1.1 战前科技革命成果推动下日本产业的“重化型”化(20世纪50-60年代) |
| 4.1.2 战后科技革命推动下日本产业的“轻薄短小”化(20世纪70-80年代) |
| 4.1.3 战后科技革命推动下日本产业的“信息”化(20世纪90年代后) |
| 4.2 战后科技革命推动日本产业升级的背景 |
| 4.2.1 重化型产业结构的局限性日渐凸显 |
| 4.2.2 世界性科技革命的爆发为日本提供了机遇 |
| 4.2.3 日本经济的高速增长奠定了经济基础 |
| 4.2.4 日本的“引进消化吸收再创新”战略奠定了技术基础 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 战后科技革命推动日本产业升级:基于国家创新体系的分析 |
| 5.1 技术经济范式转换的载体:日本国家创新体系 |
| 5.2 科技革命推动日本产业升级中政府支持创新的行为 |
| 5.2.1 传递最新科技情报并辅助企业引进技术 |
| 5.2.2 适时调整科技发展战略和产业结构发展方向 |
| 5.2.3 制定激励企业研发的经济政策和专利保护制度 |
| 5.2.4 采取措施加速新技术产业化的进程 |
| 5.2.5 改革教育体制并强化人才引进制度 |
| 5.3 科技革命推动日本产业升级中企业的创新行为 |
| 5.3.1 注重提升自主创新能力 |
| 5.3.2 遵循技术创新的“现场优先主义”原则 |
| 5.3.3 实行考虑市场因素的“商品研制、推销一贯制” |
| 5.3.4 将资金集中投向开发研究和创新链的中下游环节 |
| 5.3.5 重视对在职人员的科技教育和技术培训 |
| 5.4 科技革命推动日本产业升级中大学和科研机构的创新行为 |
| 5.4.1 从事与产业技术密切相关的基础和应用研究 |
| 5.4.2 重视通识教育和“强固山脚”教育 |
| 5.4.3 培养了大量的理工类高科技人才 |
| 5.5 科技革命推动日本产业升级中的创新主体联盟 |
| 5.5.1 产学官联合攻关尖端技术 |
| 5.5.2 建立能够促进科技成果转化的中介机构 |
| 5.5.3 联合培养和引进优秀人才 |
| 5.6 日本国家创新体系与技术经济范式的匹配性评析 |
| 5.6.1 日本国家创新体系与微电子技术经济范式相匹配 |
| 5.6.2 “追赶型”国家创新体系与“应用开发型”技术经济范式相匹配 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 战后科技革命催生日本主要新兴产业:基于部门创新体系的分析 |
| 6.1 新兴产业技术范式的形成与日本部门创新体系 |
| 6.2 微电子技术催生下日本半导体产业的兴起和发展 |
| 6.2.1 微电子技术产业化中政府支持创新的行为 |
| 6.2.2 微电子技术产业化中企业的创新行为 |
| 6.2.3 微电子技术产业化中科研机构的创新行为 |
| 6.2.4 微电子技术产业化中的创新主体联盟 |
| 6.2.5 微电子技术产业化中的需求因素 |
| 6.3 计算机技术催生下日本计算机产业的兴起与发展 |
| 6.3.1 计算机技术产业化中政府支持创新的行为 |
| 6.3.2 计算机技术产业化中企业的创新行为 |
| 6.3.3 计算机技术产业化中的创新主体联盟 |
| 6.3.4 计算机技术产业化中的需求因素 |
| 6.4 日本部门创新体系与新兴产业技术范式形成的匹配性评析 |
| 6.4.1 部门创新体系与半导体产业技术范式形成相匹配 |
| 6.4.2 部门创新体系与计算机产业技术范式形成相匹配 |
| 6.4.3 部门创新体系与新兴产业技术范式形成相匹配 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 战后科技革命改造日本主要传统产业:基于部门创新体系的分析 |
| 7.1 科技革命改造传统产业的本质:传统产业技术范式变革 |
| 7.2 微电子技术改造下日本工业机器自动化的发展 |
| 7.2.1 工业机器自动化中政府支持创新的行为 |
| 7.2.2 工业机器自动化中企业的创新行为 |
| 7.2.3 工业机器自动化中的创新主体联盟 |
| 7.2.4 工业机器自动化中的需求因素 |
| 7.3 微电子技术改造下日本汽车电子化的发展 |
| 7.3.1 汽车电子化中政府支持创新的行为 |
| 7.3.2 汽车电子化中企业的创新行为 |
| 7.3.3 汽车电子化中的创新主体联盟 |
| 7.3.4 汽车电子化中的需求因素 |
| 7.4 日本部门创新体系与传统产业技术范式变革的匹配性评析 |
| 7.4.1 部门创新体系与工业机器产业技术范式变革相匹配 |
| 7.4.2 部门创新体系与汽车产业技术范式变革相匹配 |
| 7.4.3 部门创新体系与传统产业技术范式变革相匹配 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 创新体系视角下战后科技革命推动日本产业升级的经验与教训 |
| 8.1 战后科技革命推动日本产业升级的经验 |
| 8.1.1 构建了与微电子技术经济范式相匹配的国家创新体系 |
| 8.1.2 重视创新体系的层级性和差异性建设 |
| 8.1.3 加速推进新兴产业技术范式的形成 |
| 8.1.4 借力科技革命的“双重性质”推动新旧产业协调发展 |
| 8.2 战后科技革命推动日本产业升级的教训 |
| 8.2.1 创新体系的基础研究能力不足 |
| 8.2.2 创新体系不利于颠覆性技术创新的产生 |
| 8.2.3 政府主导下的大型研发项目模式存在定向失误的弊端 |
| 8.3 本章小结 |
| 第9章 创新体系视角下战后科技革命推动日本产业升级对我国的启示 |
| 9.1 新一轮科技革命给我国产业升级带来的机遇 |
| 9.1.1 为我国产业升级提供“机会窗口” |
| 9.1.2 为我国新兴产业“追跑”“齐跑”与“领跑”的并行发展提供机遇 |
| 9.1.3 为我国传统制造业的高质量发展创造了机会 |
| 9.2 构建与新一轮科技革命推动产业升级相匹配的创新体系 |
| 9.2.1 构建国家创新生态体系 |
| 9.2.2 重视部门创新体系的“产业间差异性” |
| 9.2.3 形成与新兴产业技术范式相匹配的部门创新体系 |
| 9.2.4 建设能够促进传统产业技术范式演化升级的部门创新体系 |
| 9.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（7）基于现场数据的国产高档数控机床可靠性评估（论文提纲范文）
| 1 研究背景 |
| 2 故障统计 |
| 2.1 数据采集流程 |
| 2.2 故障部位定义 |
| 3 故障模式分析 |
| 3.1 一级故障分析 |
| 3.2 二级故障分析 |
| 4 可靠性评估 |
| 4.1 平均故障间隔时间 |
| 4.2 停机故障间隔时间 |
| 4.3 故障次数随时间变化 |
| 5 结束语 |
（8）基于Digital Twin的数控机床预测性维护关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的提出及意义 |
| 1.2 复杂设备预测性维护的研究现状 |
| 1.2.1 基于可靠性统计概率的方法 |
| 1.2.2 基于物理模型的方法 |
| 1.2.3 基于数据驱动的方法 |
| 1.3 Digital Twin及其关键技术的研究现状 |
| 1.3.1 Digital Twin的概念 |
| 1.3.2 Digital Twin的研究现状 |
| 1.3.3 机电设备建模的研究现状 |
| 1.3.4 机电设备场景感知的研究现状 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 1.4.1 本文研究目标 |
| 1.4.2 本文研究内容 |
| 1.4.3 本文章节安排 |
| 第2章 基于Digital Twin的数控机床预测性维护体系结构 |
| 2.1 预测性维护体系结构制定思路 |
| 2.2 数控机床预测性维护需求及功能分析 |
| 2.2.1 数控机床系统分析 |
| 2.2.2 数控机床故障分析 |
| 2.2.3 数控机床预测性维护难点分析 |
| 2.2.4 数控机床Digital Twin功能分析 |
| 2.3 基于Digital Twin的预测性维护体系结构设计 |
| 2.4 基于Digital Twin的预测性维护方案制定 |
| 2.4.1 预测性维护层次结构模型构建 |
| 2.4.2 预测性维护层次判断矩阵构建 |
| 2.4.3 判断矩阵特征向量求解 |
| 2.4.4 预测性维护层次总排序 |
| 2.5 基于Digital Twin的预测性维护方案评价 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 数控机床Digital Twin模型构建方法 |
| 3.1 数控机床Digital Twin模型构建原则 |
| 3.1.1 面向对象的建模方法 |
| 3.1.2 多领域统一的建模方法 |
| 3.1.3 增量式的建模方法 |
| 3.2 数控机床Digital Twin机械模型构建 |
| 3.2.1 机械几何模型构建 |
| 3.2.2 机械多体运动学/动力学模型构建 |
| 3.2.3 机械性能衰减模型构建 |
| 3.3 数控机床Digital Twin电气模型构建 |
| 3.3.1 整流器电气模型构建 |
| 3.3.2 逆变器电气模型构建 |
| 3.3.3 伺服电机电气模型构建 |
| 3.4 数控机床Digital Twin控制模型构建 |
| 3.4.1 位置控制器和速度控制器 |
| 3.4.2 电流控制器和解耦控制器 |
| 3.4.3 Clark/Park正逆变换及整体模型 |
| 3.5 数控机床Digital Twin液压模型构建 |
| 3.6 数控机床Digital Twin多领域模型耦合 |
| 3.6.1 多领域建模要素分析 |
| 3.6.2 多领域模型耦合方法 |
| 3.7 数控机床Digital Twin精度验证与模型更新方法 |
| 3.7.1 数控机床Digital Twin模型精度验证方法 |
| 3.7.2 基于工况数据的数控机床Digital Twin更新方法 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 数控机床Digital Twin场景感知方法 |
| 4.1 数控机床Digital Twin场景感知软硬件结构 |
| 4.2 数控机床Digital Twin场景数据获取与存储 |
| 4.2.1 数控机床场景数据分析 |
| 4.2.2 数控机床场景数据获取 |
| 4.2.3 数控机床场景数据分布式存储与运算 |
| 4.3 数控机床Digital Twin场景数据预处理 |
| 4.3.1 场景数据数值变换与缺失值补充 |
| 4.3.2 场景数据趋势项消除 |
| 4.3.3 场景数据平滑与降噪 |
| 4.3.4 场景数据属性编码与变换 |
| 4.4 数控机床Digital Twin场景数据特征提取 |
| 4.4.1 数控机床场景数据时域特征提取 |
| 4.4.2 数控机床场景数据频域特征提取 |
| 4.4.3 数控机床场景数据特征自动提取 |
| 4.5 数控机床Digital Twin场景数据特征选择 |
| 4.5.1 标准相关系数分析 |
| 4.5.2 基于T-test的特征值排序 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 Digital Twin模型与数据融合的预测性维护方法 |
| 5.1 基于Digital Twin的融合型预测性维护方案 |
| 5.1.1 基于滤波算法的模型与数据融合方法 |
| 5.1.2 基于迁移学习的模型与数据融合方法 |
| 5.2 基于Digital Twin的数据驱动算法构建 |
| 5.2.1 随机森林算法特点分析 |
| 5.2.2 长短期记忆网络算法特点分析 |
| 5.2.3 卷积神经网络算法特点分析 |
| 5.2.4 数据驱动算法选择 |
| 5.3 基于迁移学习的融合型预测性维护 |
| 5.4 基于滤波算法的融合型预测性维护 |
| 5.4.1 基于滤波算法的融合原理 |
| 5.4.2 基于滤波算法的融合方法流程 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于Digital Twin的数控机床预测性维护应用验证 |
| 6.1 方案制定与实验环境搭建 |
| 6.1.1 预测性维护方案制定 |
| 6.1.2 存储与运算平台搭建 |
| 6.2 基于Digital Twin的预测性维护方案验证 |
| 6.2.1 基于Digital Twin的刀具寿命预测 |
| 6.2.2 基于Digital Twin的主轴系统故障诊断 |
| 6.2.3 基于Digital Twin的进给系统故障诊断 |
| 6.3 预测性维护措施与结果评价 |
| 6.3.1 预测性维护措施 |
| 6.3.2 预测性维护效果评价 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间撰写的论文专利及参与的项目 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 攻读博士学位期间申请的专利 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）高端数控机床服役过程可靠性评价与预测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文选题背景 |
| 1.2 课题来源 |
| 1.3 数控机床可靠性指标体系 |
| 1.3.1 数控机床固有可靠性 |
| 1.3.2 数控机床运行可靠性 |
| 1.3.3 数控机床加工精度可靠性 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 数控机床可靠性研究现状 |
| 1.4.2 寿命预测研究现状 |
| 1.4.3 数控机床精度评价研究现状 |
| 1.4.4 数控机床维修策略研究现状 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 1.5.1 综述总结与问题提出 |
| 1.5.2 本文主要内容 |
| 第2章 高端数控机床功能部件剩余寿命预测方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 性能退化相关概念 |
| 2.3 电主轴/刀柄结合面性能退化建模 |
| 2.3.1 主轴/刀柄性能退化指标构建 |
| 2.3.2 电流损耗与刀柄性能退化分析 |
| 2.3.3 小波包降噪 |
| 2.4 融合RVM和改进幂函数的预测模型 |
| 2.4.1 小波包熵 |
| 2.4.2 相关向量机概述 |
| 2.4.3 回归模型及拟合性能评价 |
| 2.4.4 剩余寿命综合预测模型 |
| 2.5 实验验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于S试件的高端数控机床运行可靠性评价 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于S试件的机床运行精度分析 |
| 3.2.1 S试件的结构特点 |
| 3.2.2 数控机床的运动误差分析 |
| 3.3 数控机床结合面动特性研究 |
| 3.3.1 数控机床结合面性质 |
| 3.3.2 结合面研究概述 |
| 3.4 高端数控机床切削过程中动态性能评价 |
| 3.4.1 运行状态感知 |
| 3.4.2 基于CEEMDAN的特征提取 |
| 3.4.3 基于S试件的运行状态评价 |
| 3.5 实验验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于多源信息数据数控机床综合可靠性评价 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 高端数控装备的多源可靠性评价指标 |
| 4.2.1 基于故障时间的可靠性评价 |
| 4.2.2 基于运行状态的可靠性评价 |
| 4.2.3 基于加工质量的可靠性评价 |
| 4.3 高端数控装备多源信息融合评价体系 |
| 4.3.1 基于层次分析法的权重分配 |
| 4.3.2 基于故障数据的模糊可靠性评价 |
| 4.3.3 基于多源信息数控机床评价体系构建 |
| 4.3.4 实例验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于贝叶斯网络生产线中数控机床可靠性评价 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 航空结构柔性生产线可靠性评价模型 |
| 5.3 制造子系统信息融合及状态划分 |
| 5.4 构建多状态贝叶斯网络 |
| 5.5 实例验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 基于寿命预测的维修策略研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 维修保障与维修策略概述 |
| 6.2.1 维修决策模型 |
| 6.2.2 维修程度及优化决策 |
| 6.3 基于寿命预测的维修决策模型 |
| 6.3.1 视情维修相关研究 |
| 6.3.2 视情维修与定期维修的联合维修策略 |
| 6.3.3 基于维修时机和维修阈值的联合优化 |
| 6.4 蒙特卡罗仿真 |
| 6.5 实例验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 研究结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 作者简介 |
| 详细摘要 |
（10）机电产品早期故障主动消除技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机电产品分解技术研究进展 |
| 1.2.2 机电产品故障建模方法研究进展 |
| 1.2.3 机电产品故障机理研究进展 |
| 1.2.4 面向机电产品早期故障消除的可靠性分配技术研究进展 |
| 1.2.5 机电产品可靠性及故障消除技术研究进展 |
| 1.2.6 存在的不足及本文的研究思路 |
| 1.3 课题来源及主要研究内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 1.4 论文框架 |
| 2 元动作及元动作单元建模技术研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 元动作及其结构化分解技术 |
| 2.2.1 元动作及元动作单元的概念 |
| 2.2.2 元动作分解技术 |
| 2.3 关键元动作及其提取技术 |
| 2.3.1 关键元动作 |
| 2.3.2 关键元动作提取 |
| 2.4 元动作单元的标准化结构建模 |
| 2.5 应用 |
| 2.5.1 元动作结构化分解实例 |
| 2.5.2 关键元动作提取实例 |
| 2.5.3 元动作单元标准化结构建模实例 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 机电产品元动作早期故障建模及分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 早期故障建模 |
| 3.2.1 元动作早期故障定义 |
| 3.2.2 元动作早期故障模型建立 |
| 3.2.3 整机早期故障建模 |
| 3.3 早期故障分析 |
| 3.3.1 早期故障影响分析 |
| 3.3.2 早期故障相关性分析 |
| 3.4 应用 |
| 3.4.1 早期故障建模实例 |
| 3.4.2 早期故障影响分析实例 |
| 3.4.3 早期故障关联性分析实例 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 机电产品元动作早期故障机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机电产品元动作早期故障机理的分析流程 |
| 4.3 元动作早期故障机理分析 |
| 4.3.1 元动作早期故障模式 |
| 4.3.2 元动作早期故障原因 |
| 4.3.3 元动作早期故障机理 |
| 4.3.4 元动作早期故障机理建模 |
| 4.4 应用 |
| 4.4.1 元动作单元理想建模实例 |
| 4.4.2 元动作单元故障建模实例 |
| 4.4.3 模型求解 |
| 4.4.4 仿真及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 面向早期故障主动消除的元动作可靠性分配技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 元动作可靠性分配技术 |
| 5.2.1 分配原则 |
| 5.2.2 可靠性分配影响因子及优化目标因子 |
| 5.2.3 影响因子和目标因子权重 |
| 5.2.4 多目标优化分配模型 |
| 5.2.5 可靠度分配规则 |
| 5.3 应用 |
| 5.3.1 元动作可靠性分配 |
| 5.3.2 结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 机电产品元动作单元早期故障主动消除体系研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 早期故障主动消除体系 |
| 6.2.1 FRACAS简介 |
| 6.2.2 基于元动作的早期故障主动消除体系的建立 |
| 6.3 早期故障主动消除保障机制 |
| 6.4 应用 |
| 6.4.1 历史故障数据分析 |
| 6.4.2 早期故障消除及保障 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
| B.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| C.学位论文数据集 |
| 致谢 |
四、提高国产数控机床设计可靠性的主要途径（论文参考文献）
- [1]数控机床可靠性建模研究现状及发展动态分析[J]. 陈传海,王成功,杨兆军,刘志峰,田海龙. 吉林大学学报(工学版), 2022(02)
- [2]绝对式光栅尺可靠性研究与误差分析[D]. 杨帆. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(01)
- [3]基于汉密尔顿蒙特卡罗算法的数控刀架贝叶斯可靠性评估[D]. 王志达. 吉林大学, 2021(01)
- [4]基于深度置信神经网络预测模型的数控车床切削力谱编制[D]. 赵新跃. 吉林大学, 2021(01)
- [5]我国数控装备可靠性进展研究[J]. 刘来超,赵宇龙. 汽车工艺师, 2021(04)
- [6]战后科技革命推动日本产业升级研究 ——基于创新体系的视角[D]. 刘伟岩. 吉林大学, 2020(03)
- [7]基于现场数据的国产高档数控机床可靠性评估[J]. 孔维森,陆荣,刘剑龙,陈文成,邱硕,刘晓. 机械制造, 2020(11)
- [8]基于Digital Twin的数控机床预测性维护关键技术研究[D]. 骆伟超. 山东大学, 2020(01)
- [9]高端数控机床服役过程可靠性评价与预测[D]. 韩凤霞. 机械科学研究总院, 2020
- [10]机电产品早期故障主动消除技术研究[D]. 李宇龙. 重庆大学, 2020