第一章 緒論

1.1 選題背景、目的和意義
1.1.1 選題背景
隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，對于能源的需求也日益增加，煤炭作為全球最主要的能源形式，在國民經(jīng)濟的發(fā)展中扮演著重要角色。盡管近年來，新能源不斷被開發(fā)與利用，但這些新能源或多或少都存在著較大資源或者技術(shù)缺陷，無法被大范圍的推廣使用，其提供的能量也是極其有限的。在近期世界能源格局研究中，煤炭仍然在傳統(tǒng)能源中占主導(dǎo)地位。根據(jù)相關(guān)專家和科研人員的調(diào)查與預(yù)測顯示，在 2000 年、2010 年、2050 年煤炭占一次能源的比重分別為 70%、60%、50%左右，由此可見，在未來半個世紀(jì)，煤炭仍將是我國和世界的主要能源。煤炭工業(yè)仍然是關(guān)系國家經(jīng)濟命脈的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，支撐著整個國家的經(jīng)濟發(fā)展，自我國開始加大工業(yè)發(fā)展投資力度以來，煤炭需求量持續(xù)增長，開采力度隨之加大，對國家經(jīng)濟的增長起到了極大的推動作用[1][2]。
然而，自 2012 年開始，中國煤炭行業(yè)便開始走向低谷，許多煤企從剛開始的營業(yè)額降低到最后的入不敷出，不僅讓人們認(rèn)識到煤炭生產(chǎn)過剩問題，更讓企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者們明白了生產(chǎn)效率的重要性。只有大幅提高煤炭生產(chǎn)效率，而不是一味的用多產(chǎn)來彌補利潤的減少，才能實現(xiàn)煤炭行業(yè)的升溫回暖。而生產(chǎn)效率的提高，與煤機裝備的可靠性是密不可分的。近年來包括煤機領(lǐng)域在內(nèi)的很多企業(yè)已經(jīng)開始將可靠性理論應(yīng)用到自身產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用中，然而煤機裝備需要的并不僅僅是定性的可靠性分析，還需要定量分析，需要相關(guān)企業(yè)建立可靠性與質(zhì)量管理平臺，實時監(jiān)視、查詢設(shè)備運行狀態(tài)、處理時效信息，這樣才能降低設(shè)備故障率，提高工作效率。

山西省科技開發(fā)項目對本課題給予了大力資助，其中山西省科技重大專項子專項：采掘運裝備關(guān)鍵零部件可靠性技術(shù)與理論方法，以及山西省煤基產(chǎn)業(yè)鏈重點攻關(guān)項目：長壽命高可靠性刮板輸送機及其關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)，都將煤機產(chǎn)品可靠性分析方法的研究以及可靠性工程與質(zhì)量管理平臺的建設(shè)納入了項目實施的具體內(nèi)容之中。

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1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)
1.2.1 可靠性工程研究動態(tài)
1）可靠性工程的發(fā)展歷程
搖籃期：20 世紀(jì)四五十年代，世界上已經(jīng)有很多電子設(shè)備用在了軍事、工業(yè)等領(lǐng)域，但當(dāng)時多數(shù)都因為儲藏時間長而失效，其質(zhì)量問題嚴(yán)重影響了這些領(lǐng)域的發(fā)展，可靠性研究工作也由此展開，并在電子設(shè)備領(lǐng)域取得初步成果；德國在二戰(zhàn)期間研制 V-1 火箭時進行了可靠性工程的研究，提出了串聯(lián)系統(tǒng)可靠度的計算方法，，至今仍然適用；美國Freuenthal 在 1947 年發(fā)表的論文“The Safety of Structures”奠定了結(jié)構(gòu)可靠性的基礎(chǔ)，并首次提出應(yīng)力-強度干涉模型[6]。
奠基期：國際電工委員會（IEC）于 1904 年成立，其中有專門從事可靠性研究的委員會；美國于 1905 年成立了海、陸、空三軍的“國防部電子設(shè)備的可靠性專門工作組”（后更名為國防部電子設(shè)備可靠性顧問團（AGREE））；AGREE 在 1957 年的“軍用電子設(shè)備可靠性”報告中提出對產(chǎn)品生產(chǎn)、試制過程進行試驗、鑒定其可靠性指標(biāo)，并編制了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；世界各國也開始進行可靠性研究工作，可靠性工程開始成為一個獨立的工程學(xué)科，科學(xué)研究者在完成可靠性的基本理論研究后，又朝著兩個方向繼續(xù)研究，一是從使用角度考慮可靠性與維修性、從經(jīng)濟角度考慮成本，二是對零件故障進行物理性能研究。

成熟期：20 世紀(jì) 70 年代以后，可靠性技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在許多工業(yè)國家的機械產(chǎn)品之中，從制造業(yè)到整個社會，可靠性都受到了極大的重視。用戶對于產(chǎn)品的質(zhì)量、價格、維修費用等要求也逐步提高，因產(chǎn)品質(zhì)量導(dǎo)致消費者權(quán)益受損，引起在法庭上賠償損失的問題越來越多，這使得企業(yè)不得不高度重視產(chǎn)品可靠性技術(shù)的研究與應(yīng)用。

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第二章 煤機裝備的失效分析及質(zhì)量管理體系建設(shè)

2.1 煤機裝備的失效分析
煤機裝備是礦井生產(chǎn)的主體，主要包括采、掘、支、運等方面的相關(guān)設(shè)備，這些設(shè)備之間相互協(xié)調(diào)，共同完成煤礦開采的任務(wù)[10]。其中，采煤設(shè)備主要是指各種類型的采煤機、刨煤機等，他們負(fù)責(zé)從煤壁上采下煤炭；掘進設(shè)備主要包括全斷面掘進機或懸臂式掘進機、掘錨聯(lián)合機組等，用于煤礦開采初期巷道的掘進；支護設(shè)備主要是液壓支架，它應(yīng)用于采掘運所有過程之中，主要起支護頂板的作用；運輸設(shè)備包括刮板輸送機、帶式輸送機、轉(zhuǎn)載機等，主要任務(wù)是將煤炭從工作面運至地面。由前文可知，刮板輸送機故障是煤機裝備故障中發(fā)生頻率最高的故障之一，本文將以刮板輸送機為例，進行煤機裝備的失效分析。
2.1.1 刮板輸送機簡介

刮板輸送機是最主要的工作面設(shè)備之一，主要任務(wù)是將采煤機采下的煤炭運輸至主巷道的皮帶輸送機上。刮板輸送機主要由機頭部（包括電動機、減速器、軟啟動裝置、鏈輪組件以及機頭架）、機尾部、中間部（包括溜槽、刮板鏈、刮板等）以及附屬裝置（包括緊鏈器、電纜槽、擋煤板、鏟煤板以及推移裝置等）四部分組成，其中機頭部的的電動機、減速器以及軟啟動裝置為動力機構(gòu)，鏈輪、刮板以及刮板鏈為牽引機構(gòu)，其它則為支撐機構(gòu)和輔助組件。如圖 2-1 所示為刮板輸送機外形圖[11]。

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2.2 煤機裝備制造業(yè)質(zhì)量管理體系
2.2.1 某煤機裝備制造企業(yè)質(zhì)量管理體系現(xiàn)狀分析
某煤機裝備制造企業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品為刮板輸送機、帶式輸送機、轉(zhuǎn)載機、鑄石刮板機等，公司設(shè)有鍛壓、焊接、機加一、機加二、熱處理、圓環(huán)鏈 6 個車間以及技術(shù)中心、產(chǎn)品檢驗部、質(zhì)量管理部等部門。該企業(yè)自引入質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)體系以來，取得了飛速的發(fā)展，煤機產(chǎn)品的質(zhì)量水平得到了極大的提高，部分已達(dá)到國際先進水平，它已經(jīng)根深蒂固的滲透在煤機制造企業(yè)的管理之中，成為該煤機裝備企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。
1）以顧客為中心
公司根據(jù) ISO9001 標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實際情況，設(shè)計了既不使顧客厭煩，又能達(dá)到分析效果的滿意度調(diào)查表，通過擬定的數(shù)學(xué)模型，將調(diào)查結(jié)果加以量化，明確產(chǎn)品的不足和未來的改進方向。在調(diào)查方式上采用傳統(tǒng)調(diào)查和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查相結(jié)合的方式進行，在開辟網(wǎng)絡(luò)調(diào)查渠道的同時，不擯棄走訪用戶、邀請座談、信件聯(lián)絡(luò)等更加親切直接的調(diào)查方式，力求調(diào)查結(jié)果的真實可靠。此外，在公司內(nèi)部，將下道工序作為了當(dāng)前工序的目標(biāo)“客戶”，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中以下道工序作為中心，一切以滿足其加工要求為目標(biāo)，為避免責(zé)任不明，當(dāng)前加工完成后，必須親自將產(chǎn)品送至下道工序加工地點才算完成，這樣既提高了工序傳遞的準(zhǔn)確性，又加快了物流速度。
2）以過程控制為基礎(chǔ)

公司結(jié)合全面控制基本理論，對產(chǎn)品設(shè)計、加工、外購件的采購和驗收等環(huán)節(jié)都實施了過程控制。產(chǎn)品設(shè)計的控制流程如圖 2-5 所示，項目負(fù)責(zé)人依據(jù)已確定的輸入（如產(chǎn)品名稱、配套設(shè)備、用戶要求等）完成工作圖的設(shè)計和審查，由產(chǎn)品工藝室完成產(chǎn)品工作圖的工藝性審查及工藝方案的制定和審查，由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化辦公室完成產(chǎn)品工作圖的標(biāo)準(zhǔn)化審查，最后輸出該文件[28]。

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第三章 煤機裝備制造業(yè)可靠性工程體系建設(shè)...................23
3.1 刮板輸送機可靠性技術(shù)研究基礎(chǔ).........................23
3.1.1 FTA 在刮板輸送機中部槽可靠性研究中的應(yīng)用..........23
第四章 煤機裝備制造業(yè)可靠性工程與質(zhì)量管理平臺開發(fā)........43
4.1 平臺需求分析........................ 43
4.2 系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)分.................44
第五章 可靠性工程與質(zhì)量管理平臺應(yīng)用分析..............67
5.1 可靠性工程與質(zhì)量管理體系在某煤機制造企業(yè)中的應(yīng)用..............67

5.1.1 質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)品生產(chǎn)部門的應(yīng)用.................67

第五章 可靠性工程與質(zhì)量管理平臺應(yīng)用分析

5.1 可靠性工程與質(zhì)量管理體系在某煤機制造企業(yè)中的應(yīng)用
5.1.1 質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)品生產(chǎn)部門的應(yīng)用
1）刮板輸送機生產(chǎn)部質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)
生產(chǎn)部質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)直接關(guān)系到產(chǎn)品是否被正確加工，只有加工者按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程，才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。刮板輸送機生產(chǎn)部質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容為：
（1）生產(chǎn)者應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙和工序卡進行產(chǎn)品加工，不可隨意更改，若遇特殊情況可與設(shè)計部門、工藝員協(xié)商處理；（2）做到“一一對應(yīng)”。針對工序的不同，加工精度的不同，選擇最為合適的加工設(shè)備，做到工序與設(shè)備相對應(yīng)，不允許一個工序在多種設(shè)備上加工或者一種設(shè)備加工不屬于其精度范圍的工序；（3）嚴(yán)格控制產(chǎn)品尺寸和工藝參數(shù)，確保誤差在允許范圍之內(nèi)；（4）零件加工過程中要選擇合適的時機去毛刺，倒角；（5）零件加工錯誤時，不擅自更改，應(yīng)與設(shè)計部門協(xié)商解決。
2）產(chǎn)品制造過程控制

產(chǎn)品制造過程控制的對象主要是產(chǎn)品的基本尺寸、公差、工藝等內(nèi)容，對于復(fù)雜的煤機裝備而言，還包括裝配精度、溫度、濕度等。產(chǎn)品尺寸應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙的要求進行加工，公差在滿足設(shè)計要求的前提下采用合適精度的加工機械，避免采用低精度機床加工高精度尺寸；工藝過程應(yīng)由專業(yè)的工藝人員進行設(shè)計，并制定標(biāo)準(zhǔn)的工藝卡，加工者嚴(yán)格按照工藝卡片上的要求進行加工，避免僅靠經(jīng)驗的模糊處理。裝備精度的控制主要是在產(chǎn)品的裝配過程中進行，為了保證裝配精度要求，在裝配過程中應(yīng)盡可能的輕拿輕放，避免使用蠻力或借助沖擊較大的外力進行裝配。溫度與濕度的控制存在于整個生產(chǎn)過程，特別是對于工藝過程而言，它們有著決定性作用，因此，在加工過程中，應(yīng)密切監(jiān)控溫度與濕度的變化，及時采取措施保證溫度和濕度在工藝要求的范圍之內(nèi)，否則將有可能導(dǎo)致產(chǎn)品的機械性能不達(dá)標(biāo)。

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第六章 結(jié)論及展望

6.1 論文主要結(jié)論
本課題將可靠性工程與質(zhì)量管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與分析方法應(yīng)用于煤機裝備制造企業(yè)，建立了煤機裝備制造業(yè)質(zhì)量管理體系和可靠性工程體系，同時開發(fā)了煤機裝備制造業(yè)可靠性工程與質(zhì)量管理平臺，為煤機裝備制造企業(yè)提供了更加便利的可靠性分析與質(zhì)量管理服務(wù)。論文主要結(jié)論包括以下幾方面。
建立了基于全壽命周期的質(zhì)量管理模型，對煤機裝備制造業(yè)現(xiàn)有質(zhì)量管理體系進行了升級，制定了新的組織體系、工作體系以及相應(yīng)的評價指標(biāo)。同時，從閉環(huán)管理系統(tǒng)和可靠性管理與產(chǎn)品設(shè)計一體化角度建立了煤機制造業(yè)可靠性工程體系，并制定了刮板輸送機制造過程中的可靠性通用技術(shù)規(guī)范以及包含可靠度、平均無故障工作時間等可靠性衡量指標(biāo)的指標(biāo)體系，為可靠性工作的落實打下基礎(chǔ)。

采用 java 編程語言，以 eclipse 和 JDK 為開發(fā)環(huán)境，結(jié)合 mysql5.0 數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了煤機裝備制造業(yè)可靠性工程與質(zhì)量管理平臺，平臺包括用戶管理模塊、產(chǎn)品信息管理模塊、設(shè)備與部件模塊、可靠性建模模塊、FTA、FMECA、FRACAS 模塊、可靠性信息管理模塊、可靠性工程基礎(chǔ)模塊以及它們的子模塊。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號：790818