GB/T 39590.1-2020
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相关单位信息
标准简介
GB/T 39590.1-2020.Robot reliability-Part 1 : General guidelines.
1范围
GB/T 39590的本部分规定了机器人生命周期内开展可靠性工作的设计开发、物料管理、运行监测、可靠性试验及软件可靠性。
GB/T 39590.1适用于GB/T 12643-2013中定义的所有机器人。
GB/T 39590.1可供机器人研制厂商、检测机构、用户使用。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 7826系统可靠性分析技术失效模式和影响分析(FMEA)程序
GB/T 7827可靠性预计程序
GB/T 7829故障树 分析程序
GB/T 12642工业机器人性能规范及其试验方法
GB/T 12643-2013机器人 与机器人装备词汇
GB/T 29309电工电子产品加速应力试验规程高加速寿命试验导则.
GB/T 32466电工电子产品加速应力试验规程高加速应 力筛选导则
GB/T 34986产品加速试验方法
JB/T 10825 工业机器人产品验收实施规范
3术语、定义和缩略语
3.1术语和定 义
GB/T 12643-2013 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了GB/T 12643-2013中的某些术语和定义。
3.1.1
机器人 robot
具有两个或两个以上可编程的轴,以及一定程度的自主能力,可在其环境内运动以执行预期任务的执行机构。
注1:机器人包括控制系统和控制系统接口。
注2:按照预期的用途，机器人分类可划为工业机器人或服务机器人。
[GB/T 12643-2013,定义2.6]
3.1.2
可靠性 reliability
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。
注:可靠性的概率度量称可靠度。
1范围
GB/T 39590的本部分规定了机器人生命周期内开展可靠性工作的设计开发、物料管理、运行监测、可靠性试验及软件可靠性。
GB/T 39590.1适用于GB/T 12643-2013中定义的所有机器人。
GB/T 39590.1可供机器人研制厂商、检测机构、用户使用。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 7826系统可靠性分析技术失效模式和影响分析(FMEA)程序
GB/T 7827可靠性预计程序
GB/T 7829故障树 分析程序
GB/T 12642工业机器人性能规范及其试验方法
GB/T 12643-2013机器人 与机器人装备词汇
GB/T 29309电工电子产品加速应力试验规程高加速寿命试验导则.
GB/T 32466电工电子产品加速应力试验规程高加速应 力筛选导则
GB/T 34986产品加速试验方法
JB/T 10825 工业机器人产品验收实施规范
3术语、定义和缩略语
3.1术语和定 义
GB/T 12643-2013 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了GB/T 12643-2013中的某些术语和定义。
3.1.1
机器人 robot
具有两个或两个以上可编程的轴,以及一定程度的自主能力,可在其环境内运动以执行预期任务的执行机构。
注1:机器人包括控制系统和控制系统接口。
注2:按照预期的用途，机器人分类可划为工业机器人或服务机器人。
[GB/T 12643-2013,定义2.6]
3.1.2
可靠性 reliability
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。
注:可靠性的概率度量称可靠度。
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标准内容
ICS25.040.30
中华人民共和国国家标准
GB/T39590.1—2020
机器人可靠性
第1部分：通用导则
Robot reliabilityPart 1: General guidelines2020-12-14发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-07-01实施
规范性引用文件
术语、定义和缩略语
术语和定义
缩略语
设计开发
可靠性指标体系
可靠性分配
可靠性建模和预计
可靠性设计准则
失效模式和影响分析
故障树分析
有限元分析
耐久性分析
可靠性设计评审
5物料管理
物料管理要点
物料管理程序或要求
生产制造
过程管控
生产测试
运行监测
运行监测系统建设
运行故障改进
失效模式库构建
可靠性试验
可靠性研制试验
GB/T39590.1—2020
GB/T 39590.1—2020
寿命试验
可靠性验证试验
环境应力筛选
9软件可靠性·
软件可靠性需求分配与分析
软件可靠性设计与实现
软件可靠性测试··
软件可靠性维护
参考文献
GB/T39590《机器人可靠性》已发布了以下部分：第1部分：通用导则。
本部分为GB/T39590的第1部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分由国家机器人标准化总体组提出并归口。GB/T39590.1—2020
本部分起草单位：上海机器人产业技术研究院有限公司、上海电器科学研究院、安徽亘鼎智能科技有限公司、科沃斯商用机器人有限公司、浙江钱江机器人有限公司、上海木木机器人技术有限公司、麦荷机器人（苏州）有限公司、上海节卡机器人科技有限公司、工业和信息化部电子第五研究所、昆山企运网信息技术有限公司、扬州天苗科技有限公司、配天机器人技术有限公司、重庆德新机器人检测中心有限公司、北京京东乾石科技有限公司、广东省网纳智能装备有限公司、扬州中易科技有限公司、昆山思达软件集成有限公司、墨鲁智能科技（昆山)有限公司、青岛海德马克智能装备有限公司、上海电器科学研究所（集团)有限公司、上海电器设备检测所有限公司、上海添唯认证技术有限公司。本部分主要起草人：张坤、黄慧洁、张韬、黄小中、赵振龙、沈文婷、梁恒康、张明星、李明洋、刘文威、张向通、吴宝伟、付伟宁、杨安坤、曹宇轩、杜龙刚、靳修峰、袁红中、蒋化冰、邢琳、凌益美、朱昊、陈灏、李小兵、王安基、王远航、黄武凯m
GB/T39590.1—2020
GB/T39590是指导机器人企业开展可靠性工作的通用性标准，拟由4个部分构成：第1部分：通用导则。目的在于提供机器人全生命周期内可靠性工作的流程和方法。第2部分：可靠性指标体系。目的在于为机器人的需方、评价者、供方提供统一的可靠性指标要求。
第3部分：软件测试方法。目的在于制定针对机器人相关软件的测试方法，第4部分：可靠性评估方法。目的在于提供机器人可靠性定量评估工作的流程和方法。为助力机器人产业和企业可靠性工程能力的提升，结合当前机器人产业发展和标准化现状，GB/T39590提供了机器人领域开展可靠性工作的通用方法和流程、测试评估方法以及指标的确定方法。
1范围
机器人可靠性第1部分：通用导则GB/T39590.1—2020
GB/T39590的本部分规定了机器人生命周期内开展可靠性工作的设计开发、物料管理、运行监测、可靠性试验及软件可靠性
本部分适用于GB/T126432013中定义的所有机器人。本部分可供机器人研制厂商、检测机构、用户使用规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T7826系统可靠性分析技术失效模式和影响分析（FMEA)程序可靠性预计程序
GB/T7827
故障树分析程序
GB/T7829
工业机器人性能规范及其试验方法GB/T12642
GB/T12643-2013机器人与机器人装备词汇GB/T29309电工电子产品加速应力试验规程高加速寿命试验导则GB/T32466
电工电子产品加速应力试验规程高加速应力筛选导则6产品加速试验方法
GB/T34986
JB/T10825工业机器人产品验收实施规范术语、定义和缩略语
3.1术语和定义
GB/T12643一2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了GB/T12643—2013中的某些术语和定义。3.1.1
机器人robot
具有两个或两个以上可编程的轴，以及一定程度的自主能力，可在其环境内运动以执行预期任务的执行机构。Www.bzxZ.net
注1：机器人包括控制系统和控制系统接口。注2：按照预期的用途，机器人分类可划为工业机器人或服务机器人。［GB/T12643—2013.定义2.6]
reliability
可靠性
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。注：可靠性的概率度量称可靠度，GB/T39590.1—2020
失效率
故障率
failure rate
在规定的条件下和规定的期间内，产品的故障总数与寿命单位总数之比3.1.4
可靠寿命
reliable life
给定的可靠度所对应的寿命单位数3.1.5
任务可靠度
missionreliability
任务可靠性的概率度量。
平均故障间隔时间
mean time between failure;MTBF在规定的条件下和规定的期间内，产品寿命单位总数与故障总次数之比注：可修复产品的一种基本可靠性参数。3.1.7
平均严重故障间隔时间
mean time between critical failures; MTBCF在规定的一系列任务部面中，产品任务总时间与严重故障总数之比注：与任务有关的一种可靠性参数。原称致命性故障间的任务时间。3.1.8
平均故障前时间
meantimetofailure;MTTF
在规定条件下和规定的期间内.产品寿命单位总数与故障产品总数之比注：不可修复产品的一种基本可靠性参数。3.1.9
平均修复时间
meantimetorepair:MTTR
在规定的条件下和规定的期间内，产品在规定的维修级别上，修复性维修总时间与该级别上被修复产品的故障总数之比。
注：产品维修性的一种基本参数，是一种设计参数。3.1.10
可用性
availability
产品在任一时刻需要和开始执行任务时，处于可工作或可使用状态的程度。注：可用性的概率度量称可用度。3.2
2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
FMEA：失效模式和影响分析（FailureModeandEffectAnalysis）FTA：故障树分析（FaultTreeAnalysis）HALT：高加速寿命试验（HighlyAcceleratedLifeTest）HASS：高加速应力筛选（HighlyAcceleratedStressScreening）SFMEA：软件失效模式和影响分析（SoftwareFailureModeandEffectAnalysis）SFTA：软件故障树分析（SoftwareFaultTreeAnalysis）SIP：标准检验程序（StandardInspectionProcedure）SOP：标准作业程序（StandardOperationProcedure）2
TAAF：试验-分析-改进（Test，AnalyzeAndFix）设计开发
4.1概述
GB/T39590.1—2020
机器人可靠性的设计开发包含一系列的工作项目。机器人研发过程中可选择对机器人设计有效的可靠性工作项目，发现机器人的薄弱环节并加以改进，满足产品可靠性设计要求。4.2可靠性指标体系
4.2.1可靠性指标
机器人可靠性指标主要有可靠度、失效率、平均故障间隔时间（MTBF）、平均修复时间（MTTR）、平均故障前时间（MTTF）、平均严重故障间隔时间（MTBCF）、可用度、使用寿命、可靠寿命、任务可靠度等。
4.2.2指标选取
机器人及零部件的故障特点不同，选取考核的可靠性指标有：a）考核机器人、软件及零部件的故障次数，宜选用可靠度、失效率、MTBF；b）考核机器人的早期故障，宜选用MTTF；c
考核机器人的可用性，宜选用可用度、MTBF、MTBCF、MTTR；d）考核机器人及其零部件的耐久性，宜选用使用寿命、可靠寿命。4.2.3指标水平的确定
机器人可靠性指标水平的确定应基于以下因素或原则：依据机器人的寿命剖面和任务剖面；a）
b）基于机器人研制企业的研发能力；参考以往机器人产品的可靠性水平：参考行业同类机器人产品的可靠性水平；d）
可靠性指标水平的选取宜高于使用方的要求值；f
机器人零部件的可靠性指标水平可单独提出，但应满足机器人的总体可靠性水平；对于相互关联的可靠性指标，所确定的可靠性指标水平应相互匹配。g
4.3可靠性分配
4.3.1分配对象
可靠性分配的对象是可靠性指标，分为两类：a）描述机器人基本可靠性的指标，如可靠度、失效率、MTBF等；b）描述机器人任务可靠性的指标，如任务可靠度、MTBCF等。4.3.2分配原则
可靠性分配的主要原则有：
可靠性指标分配在机器人研制阶段的早期进行：GB/T39590.1—2020
根据各模块能够达到的可靠性量值进行分配，可靠性分配宜与可靠性预计工作结合进行c
对复杂度较高的模块，分配较低的可靠性指标；对在恶劣环境条件下工作的模块，分配较低的可靠性指标；d)
对失效率高的模块，分配较低的可靠性指标：f）
对不易维修、更换的零部件，分配较高的可靠性指标；g）
对不易版本升级与送代的软件模块，分配较高的可靠性指标；对故障致命性高的模块，分配较高的可靠性指标；h）
对已有可靠性指标或使用成熟的模块，不再单独分配i）
4.3.3分配方法
工程上，常用的可靠性分配方法有等分配法、评分分配法、比例组合分配法等：a）
等分配法默认机器人各组成模块单元重要度、复杂度等情况相同，将机器人的可靠性定量要求平均分配到规定层次。该方法简单，适用于粗略分配。b）评分分配法是由有经验的技术专家对相关因素进行评分，根据评分结果给每个单元分配可靠性指标。当缺乏有关机器人的可靠性数据时，可选用该方法。比例组合分配法是将机器人的可靠性定量要求按机器人和各模块失效率数据的比例进行可靠性指标分配。该方法适用于新研、历史机器人结构相似，而且有历史统计数据或者新研机器人各模块预计数据的串联系统
4.4可靠性建模和预计
机器人可靠性建模和预计应在研制阶段的早期进行。当产品的设计条件、环境要求、应力数据、失效率数据、工作模式发生重要变更时，应及时修正模型并重新预计。机器人可预计的可靠性指标，常见的有失效率、MTBF等。机器人可靠性模型的建立和可靠性预计按照GB/T7827规定的程序和方法进行。4.5可靠性设计准则
4.5.1准则制定
可靠性准则的制定宜符合以下程序：a）收集机器人的可靠性要求、相似产品的可靠性设计准则、历史项目的可靠性设计经验等，归纳形成准则草案；
b）逐条审查可靠性设计准则草案的适用性与可行性；c）确定可靠性设计准则。
4.5.2主要准则
4.5.2.1概述
可靠性设计准则通常包含简化设计、降额设计、元余设计、热设计、环境防护设计、电磁兼容设计、储存和运输设计等。
简化设计
在保证性能要求及便于制造装配维修的前提下，可简化产品的零部件尺寸精度、形位要求、结构或整个模块、系统的要求。主要简化原则有：4
a）对机器人功能进行分析权衡，合并相同或相似功能，消除不必要的功能：b）
在满足规定功能要求的条件下，尽可能减少产品层次和零部件的数量；最大限度地采用通用的零部件，在合理范围内尽量减少其供应商数量；c
d）尽量使用成熟的模块或单元。4.5.2.3
降额设计
GB/T39590.1—2020
机器人电气模块的降额设计工作，主要是确定降额等级、降额参数和降额因子（工作应力与额定应力之比)等
机器人机械模块的降额设计工作，通常是采用提高强度均值、降低应力均值、降低应力和强度方差等基本方法，找出应力与强度的最佳匹配，4.5.2.4余设计
机器人的允余设计主要原则有：a）当简化设计、降额设计及选用高可靠性的模块仍不能满足任务可靠性要求时，采用穴余设计；在质量、体积、成本允许的条件下，允余设计比其他设计方法更能满足任务可靠性要求；b）
对于影响任务成功的关键模块，如有单点故障模式，可考虑采用元余设计：d）穴余设计中宜重视穴余转换的设计，尽量选择高可靠的转换模块4.5.2.5热设计
合理的散热设计可降低产品的工作温度及产品的失效率。热设计主要原则有：a）通过控制散热量来控制温升：b）选择合理的热传递方式（传导、对流、辐射）；尽量减小传热路径的热阻；
d）选择合理的冷却方式（自然、强迫)；热设计宜与其他设计（电气设计、结构设计、材料选型等）同时进行，当出现矛盾时进行权衡分e）
析，折中解决，但不应有损电气性能。4.5.2.6环境防护设计
机器人的环境防护设计包括温度防护设计、冲击与振动的防护设计、“三防”设计（防潮湿、防盐雾和防霉）、防雷击设计、外壳防护设计等。注：要特别注意综合环境防护设计问题，例如采用整体密封结构，不仅能起到“三防”作用，也能起到对电磁环境的防护作用。
4.5.2.7电磁兼容设计
机器人产品的电磁兼容设计宜从组件、模块、系统等层级考虑。例如，工业机器人的电磁兼容设计，包含考虑示教器、控制柜、机器人本体等4.5.2.8储存与运输设计
储存与运输设计宜考虑产品在包装、储存、装卸与运输过程中可能出现的故障，并对包装、储存、装卸与运输方式提出约束要求，
4.6失效模式和影响分析
FMEA（包括SFMEA）宜在研制早期与设计过程同步进行，机器人的FMEA分析按照GB/T7826GB/T39590.1—2020
的程序进行。
4.7故障树分析
运用演绎法逐级分析，寻找导致某故障事件（顶事件）的可能原因，直到最基本的原因，并通过逻辑关系的分析确定潜在的硬件、软件的设计缺陷，以便采取改进措施机器人的故障树分析（FTA)按照GB/T7829的程序进行。4.8
有限元分析
在设计过程中对产品的机械强度和热特性等进行分析与评价，尽早发现承载结构和材料的薄弱环节及产品的过热部分，以便及时采取设计改进措施。有限元分析要点有：a）在产品研制进展到设计和材料基本确定时进行有限元分析；b）进行有限元分析的关键是要正确建立产品结构和材料对负载或环境响应的模型；c）对有安全要求和任务关键的机械结构件与产品，尽量实施有限元分析。耐久性分析
通过分析产品在预期寿命周期内的应力载荷、结构、材料特性、故障模式、故障机理等来识别过早出现的与损耗故障有关的设计问题，以便采取改进措施。机器人耐久性分析的程序有：
a）确定机器人工作与非工作寿命要求；b）确定机器人寿命面，包括温度、湿度、振动等，从而量化载荷和环境应力，确定运行比；识别材料特性，通常参考相关行业手册；d）确定机器人可能发生的故障部位；e)
计算零部件或产品的寿命，确定预期的时间（或周期）内是否发生故障4.10可靠性设计评审
组织非直接参加设计的各有关方面专家参见GB/T7828进行可靠性设计评审，评审结果宜达到的目的有：
对设计进行及时详细的论证；
发现和纠正潜在的设计缺陷：
为改进设计提供信息；
d）加速设计的成熟。
5物料管理
5.1概述
对机器人各元器件零部件物料进行可靠性管理，保证机器人产品的基础可靠性水平及稳定批量生产。
5.2物料管理要点
物料管理要点包括：
a）根据机器人产品的规格和额定使用环境，制定物料的选择、认证和使用要求；6
b）机器人设计开发过程宜包括物料的工程验证，并形成项目管控文件；编制合格供应商名录和选用指南；c
d）严格控制合格供应商名录之外的物料选用；GB/T39590.1—2020
制定批量生产阶段机器人的物料替代供应商选择、工程验证等项目管控要求5.3物料管理程序或要求
机器人物料管理宜建立以下管理程序或要求：a）合格供应商名录的确认程序；b）选用指南外物料的确认程序；c）物料的验收程序，包括必要时的元器件筛选要求；d）物料的运输、仓储的管理要求上述程序与管理要求的制定，以保障机器人项目成功的时间、成本、质量等要求为主，各责任方宜根据实际情况执行。
6生产制造
过程管控
宜对机器人的生产制造过程进行有效的监管和管控，以保障机器人生产制造与设计要求的一致性包括：
建立机器人生产制造过程的SOP制定与评审机制，SOP流程宜重点管控机器人设计开发过程中的物料、组装等问题风险。b）
建立机器人生产制造过程的工艺与操作参数记录机制，保障参数记录的完整性和有效性建立机器人生产制造过程中SIP产品检验规范的制定与评审机制，包括各机器人的功能检查、c
性能检测项。SIP中的各检测项目宜根据实际情况确定建立机器人生产制造过程的变更管理与评审机制，包括产品技术变更、物料变更、生产变更、测d）
试与检验规范变更等。
6.2生产测试
6.2.1测试分类
机器人生产测试的目的是识别批量生产阶段产品来料、组装、工艺等制程的变异。常见的机器人生产测试分为两类：
a）抽检类测试；
b）全检类测试。
6.2.2抽检类测试
抽检类测试，通常选取机器人研制试验项目。二般考虑产品的寿命部面、使用环境、典型任务等，制定较为严酷的测试项目。测试样品的抽样方案参见GB/T2828.1。通过抽样测试与研发阶段测试结果的对比，实现监测批量生产可靠性水平稳定与否。6.2.3全检类测试
全检类测试，也可称为广义环境应力筛选，一般采用接近用户环境与工况的测试条件，全批次方式7
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中华人民共和国国家标准
GB/T39590.1—2020
机器人可靠性
第1部分：通用导则
Robot reliabilityPart 1: General guidelines2020-12-14发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-07-01实施
规范性引用文件
术语、定义和缩略语
术语和定义
缩略语
设计开发
可靠性指标体系
可靠性分配
可靠性建模和预计
可靠性设计准则
失效模式和影响分析
故障树分析
有限元分析
耐久性分析
可靠性设计评审
5物料管理
物料管理要点
物料管理程序或要求
生产制造
过程管控
生产测试
运行监测
运行监测系统建设
运行故障改进
失效模式库构建
可靠性试验
可靠性研制试验
GB/T39590.1—2020
GB/T 39590.1—2020
寿命试验
可靠性验证试验
环境应力筛选
9软件可靠性·
软件可靠性需求分配与分析
软件可靠性设计与实现
软件可靠性测试··
软件可靠性维护
参考文献
GB/T39590《机器人可靠性》已发布了以下部分：第1部分：通用导则。
本部分为GB/T39590的第1部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分由国家机器人标准化总体组提出并归口。GB/T39590.1—2020
本部分起草单位：上海机器人产业技术研究院有限公司、上海电器科学研究院、安徽亘鼎智能科技有限公司、科沃斯商用机器人有限公司、浙江钱江机器人有限公司、上海木木机器人技术有限公司、麦荷机器人（苏州）有限公司、上海节卡机器人科技有限公司、工业和信息化部电子第五研究所、昆山企运网信息技术有限公司、扬州天苗科技有限公司、配天机器人技术有限公司、重庆德新机器人检测中心有限公司、北京京东乾石科技有限公司、广东省网纳智能装备有限公司、扬州中易科技有限公司、昆山思达软件集成有限公司、墨鲁智能科技（昆山)有限公司、青岛海德马克智能装备有限公司、上海电器科学研究所（集团)有限公司、上海电器设备检测所有限公司、上海添唯认证技术有限公司。本部分主要起草人：张坤、黄慧洁、张韬、黄小中、赵振龙、沈文婷、梁恒康、张明星、李明洋、刘文威、张向通、吴宝伟、付伟宁、杨安坤、曹宇轩、杜龙刚、靳修峰、袁红中、蒋化冰、邢琳、凌益美、朱昊、陈灏、李小兵、王安基、王远航、黄武凯m
GB/T39590.1—2020
GB/T39590是指导机器人企业开展可靠性工作的通用性标准，拟由4个部分构成：第1部分：通用导则。目的在于提供机器人全生命周期内可靠性工作的流程和方法。第2部分：可靠性指标体系。目的在于为机器人的需方、评价者、供方提供统一的可靠性指标要求。
第3部分：软件测试方法。目的在于制定针对机器人相关软件的测试方法，第4部分：可靠性评估方法。目的在于提供机器人可靠性定量评估工作的流程和方法。为助力机器人产业和企业可靠性工程能力的提升，结合当前机器人产业发展和标准化现状，GB/T39590提供了机器人领域开展可靠性工作的通用方法和流程、测试评估方法以及指标的确定方法。
1范围
机器人可靠性第1部分：通用导则GB/T39590.1—2020
GB/T39590的本部分规定了机器人生命周期内开展可靠性工作的设计开发、物料管理、运行监测、可靠性试验及软件可靠性
本部分适用于GB/T126432013中定义的所有机器人。本部分可供机器人研制厂商、检测机构、用户使用规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T7826系统可靠性分析技术失效模式和影响分析（FMEA)程序可靠性预计程序
GB/T7827
故障树分析程序
GB/T7829
工业机器人性能规范及其试验方法GB/T12642
GB/T12643-2013机器人与机器人装备词汇GB/T29309电工电子产品加速应力试验规程高加速寿命试验导则GB/T32466
电工电子产品加速应力试验规程高加速应力筛选导则6产品加速试验方法
GB/T34986
JB/T10825工业机器人产品验收实施规范术语、定义和缩略语
3.1术语和定义
GB/T12643一2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了GB/T12643—2013中的某些术语和定义。3.1.1
机器人robot
具有两个或两个以上可编程的轴，以及一定程度的自主能力，可在其环境内运动以执行预期任务的执行机构。Www.bzxZ.net
注1：机器人包括控制系统和控制系统接口。注2：按照预期的用途，机器人分类可划为工业机器人或服务机器人。［GB/T12643—2013.定义2.6]
reliability
可靠性
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。注：可靠性的概率度量称可靠度，GB/T39590.1—2020
失效率
故障率
failure rate
在规定的条件下和规定的期间内，产品的故障总数与寿命单位总数之比3.1.4
可靠寿命
reliable life
给定的可靠度所对应的寿命单位数3.1.5
任务可靠度
missionreliability
任务可靠性的概率度量。
平均故障间隔时间
mean time between failure;MTBF在规定的条件下和规定的期间内，产品寿命单位总数与故障总次数之比注：可修复产品的一种基本可靠性参数。3.1.7
平均严重故障间隔时间
mean time between critical failures; MTBCF在规定的一系列任务部面中，产品任务总时间与严重故障总数之比注：与任务有关的一种可靠性参数。原称致命性故障间的任务时间。3.1.8
平均故障前时间
meantimetofailure;MTTF
在规定条件下和规定的期间内.产品寿命单位总数与故障产品总数之比注：不可修复产品的一种基本可靠性参数。3.1.9
平均修复时间
meantimetorepair:MTTR
在规定的条件下和规定的期间内，产品在规定的维修级别上，修复性维修总时间与该级别上被修复产品的故障总数之比。
注：产品维修性的一种基本参数，是一种设计参数。3.1.10
可用性
availability
产品在任一时刻需要和开始执行任务时，处于可工作或可使用状态的程度。注：可用性的概率度量称可用度。3.2
2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
FMEA：失效模式和影响分析（FailureModeandEffectAnalysis）FTA：故障树分析（FaultTreeAnalysis）HALT：高加速寿命试验（HighlyAcceleratedLifeTest）HASS：高加速应力筛选（HighlyAcceleratedStressScreening）SFMEA：软件失效模式和影响分析（SoftwareFailureModeandEffectAnalysis）SFTA：软件故障树分析（SoftwareFaultTreeAnalysis）SIP：标准检验程序（StandardInspectionProcedure）SOP：标准作业程序（StandardOperationProcedure）2
TAAF：试验-分析-改进（Test，AnalyzeAndFix）设计开发
4.1概述
GB/T39590.1—2020
机器人可靠性的设计开发包含一系列的工作项目。机器人研发过程中可选择对机器人设计有效的可靠性工作项目，发现机器人的薄弱环节并加以改进，满足产品可靠性设计要求。4.2可靠性指标体系
4.2.1可靠性指标
机器人可靠性指标主要有可靠度、失效率、平均故障间隔时间（MTBF）、平均修复时间（MTTR）、平均故障前时间（MTTF）、平均严重故障间隔时间（MTBCF）、可用度、使用寿命、可靠寿命、任务可靠度等。
4.2.2指标选取
机器人及零部件的故障特点不同，选取考核的可靠性指标有：a）考核机器人、软件及零部件的故障次数，宜选用可靠度、失效率、MTBF；b）考核机器人的早期故障，宜选用MTTF；c
考核机器人的可用性，宜选用可用度、MTBF、MTBCF、MTTR；d）考核机器人及其零部件的耐久性，宜选用使用寿命、可靠寿命。4.2.3指标水平的确定
机器人可靠性指标水平的确定应基于以下因素或原则：依据机器人的寿命剖面和任务剖面；a）
b）基于机器人研制企业的研发能力；参考以往机器人产品的可靠性水平：参考行业同类机器人产品的可靠性水平；d）
可靠性指标水平的选取宜高于使用方的要求值；f
机器人零部件的可靠性指标水平可单独提出，但应满足机器人的总体可靠性水平；对于相互关联的可靠性指标，所确定的可靠性指标水平应相互匹配。g
4.3可靠性分配
4.3.1分配对象
可靠性分配的对象是可靠性指标，分为两类：a）描述机器人基本可靠性的指标，如可靠度、失效率、MTBF等；b）描述机器人任务可靠性的指标，如任务可靠度、MTBCF等。4.3.2分配原则
可靠性分配的主要原则有：
可靠性指标分配在机器人研制阶段的早期进行：GB/T39590.1—2020
根据各模块能够达到的可靠性量值进行分配，可靠性分配宜与可靠性预计工作结合进行c
对复杂度较高的模块，分配较低的可靠性指标；对在恶劣环境条件下工作的模块，分配较低的可靠性指标；d)
对失效率高的模块，分配较低的可靠性指标：f）
对不易维修、更换的零部件，分配较高的可靠性指标；g）
对不易版本升级与送代的软件模块，分配较高的可靠性指标；对故障致命性高的模块，分配较高的可靠性指标；h）
对已有可靠性指标或使用成熟的模块，不再单独分配i）
4.3.3分配方法
工程上，常用的可靠性分配方法有等分配法、评分分配法、比例组合分配法等：a）
等分配法默认机器人各组成模块单元重要度、复杂度等情况相同，将机器人的可靠性定量要求平均分配到规定层次。该方法简单，适用于粗略分配。b）评分分配法是由有经验的技术专家对相关因素进行评分，根据评分结果给每个单元分配可靠性指标。当缺乏有关机器人的可靠性数据时，可选用该方法。比例组合分配法是将机器人的可靠性定量要求按机器人和各模块失效率数据的比例进行可靠性指标分配。该方法适用于新研、历史机器人结构相似，而且有历史统计数据或者新研机器人各模块预计数据的串联系统
4.4可靠性建模和预计
机器人可靠性建模和预计应在研制阶段的早期进行。当产品的设计条件、环境要求、应力数据、失效率数据、工作模式发生重要变更时，应及时修正模型并重新预计。机器人可预计的可靠性指标，常见的有失效率、MTBF等。机器人可靠性模型的建立和可靠性预计按照GB/T7827规定的程序和方法进行。4.5可靠性设计准则
4.5.1准则制定
可靠性准则的制定宜符合以下程序：a）收集机器人的可靠性要求、相似产品的可靠性设计准则、历史项目的可靠性设计经验等，归纳形成准则草案；
b）逐条审查可靠性设计准则草案的适用性与可行性；c）确定可靠性设计准则。
4.5.2主要准则
4.5.2.1概述
可靠性设计准则通常包含简化设计、降额设计、元余设计、热设计、环境防护设计、电磁兼容设计、储存和运输设计等。
简化设计
在保证性能要求及便于制造装配维修的前提下，可简化产品的零部件尺寸精度、形位要求、结构或整个模块、系统的要求。主要简化原则有：4
a）对机器人功能进行分析权衡，合并相同或相似功能，消除不必要的功能：b）
在满足规定功能要求的条件下，尽可能减少产品层次和零部件的数量；最大限度地采用通用的零部件，在合理范围内尽量减少其供应商数量；c
d）尽量使用成熟的模块或单元。4.5.2.3
降额设计
GB/T39590.1—2020
机器人电气模块的降额设计工作，主要是确定降额等级、降额参数和降额因子（工作应力与额定应力之比)等
机器人机械模块的降额设计工作，通常是采用提高强度均值、降低应力均值、降低应力和强度方差等基本方法，找出应力与强度的最佳匹配，4.5.2.4余设计
机器人的允余设计主要原则有：a）当简化设计、降额设计及选用高可靠性的模块仍不能满足任务可靠性要求时，采用穴余设计；在质量、体积、成本允许的条件下，允余设计比其他设计方法更能满足任务可靠性要求；b）
对于影响任务成功的关键模块，如有单点故障模式，可考虑采用元余设计：d）穴余设计中宜重视穴余转换的设计，尽量选择高可靠的转换模块4.5.2.5热设计
合理的散热设计可降低产品的工作温度及产品的失效率。热设计主要原则有：a）通过控制散热量来控制温升：b）选择合理的热传递方式（传导、对流、辐射）；尽量减小传热路径的热阻；
d）选择合理的冷却方式（自然、强迫)；热设计宜与其他设计（电气设计、结构设计、材料选型等）同时进行，当出现矛盾时进行权衡分e）
析，折中解决，但不应有损电气性能。4.5.2.6环境防护设计
机器人的环境防护设计包括温度防护设计、冲击与振动的防护设计、“三防”设计（防潮湿、防盐雾和防霉）、防雷击设计、外壳防护设计等。注：要特别注意综合环境防护设计问题，例如采用整体密封结构，不仅能起到“三防”作用，也能起到对电磁环境的防护作用。
4.5.2.7电磁兼容设计
机器人产品的电磁兼容设计宜从组件、模块、系统等层级考虑。例如，工业机器人的电磁兼容设计，包含考虑示教器、控制柜、机器人本体等4.5.2.8储存与运输设计
储存与运输设计宜考虑产品在包装、储存、装卸与运输过程中可能出现的故障，并对包装、储存、装卸与运输方式提出约束要求，
4.6失效模式和影响分析
FMEA（包括SFMEA）宜在研制早期与设计过程同步进行，机器人的FMEA分析按照GB/T7826GB/T39590.1—2020
的程序进行。
4.7故障树分析
运用演绎法逐级分析，寻找导致某故障事件（顶事件）的可能原因，直到最基本的原因，并通过逻辑关系的分析确定潜在的硬件、软件的设计缺陷，以便采取改进措施机器人的故障树分析（FTA)按照GB/T7829的程序进行。4.8
有限元分析
在设计过程中对产品的机械强度和热特性等进行分析与评价，尽早发现承载结构和材料的薄弱环节及产品的过热部分，以便及时采取设计改进措施。有限元分析要点有：a）在产品研制进展到设计和材料基本确定时进行有限元分析；b）进行有限元分析的关键是要正确建立产品结构和材料对负载或环境响应的模型；c）对有安全要求和任务关键的机械结构件与产品，尽量实施有限元分析。耐久性分析
通过分析产品在预期寿命周期内的应力载荷、结构、材料特性、故障模式、故障机理等来识别过早出现的与损耗故障有关的设计问题，以便采取改进措施。机器人耐久性分析的程序有：
a）确定机器人工作与非工作寿命要求；b）确定机器人寿命面，包括温度、湿度、振动等，从而量化载荷和环境应力，确定运行比；识别材料特性，通常参考相关行业手册；d）确定机器人可能发生的故障部位；e)
计算零部件或产品的寿命，确定预期的时间（或周期）内是否发生故障4.10可靠性设计评审
组织非直接参加设计的各有关方面专家参见GB/T7828进行可靠性设计评审，评审结果宜达到的目的有：
对设计进行及时详细的论证；
发现和纠正潜在的设计缺陷：
为改进设计提供信息；
d）加速设计的成熟。
5物料管理
5.1概述
对机器人各元器件零部件物料进行可靠性管理，保证机器人产品的基础可靠性水平及稳定批量生产。
5.2物料管理要点
物料管理要点包括：
a）根据机器人产品的规格和额定使用环境，制定物料的选择、认证和使用要求；6
b）机器人设计开发过程宜包括物料的工程验证，并形成项目管控文件；编制合格供应商名录和选用指南；c
d）严格控制合格供应商名录之外的物料选用；GB/T39590.1—2020
制定批量生产阶段机器人的物料替代供应商选择、工程验证等项目管控要求5.3物料管理程序或要求
机器人物料管理宜建立以下管理程序或要求：a）合格供应商名录的确认程序；b）选用指南外物料的确认程序；c）物料的验收程序，包括必要时的元器件筛选要求；d）物料的运输、仓储的管理要求上述程序与管理要求的制定，以保障机器人项目成功的时间、成本、质量等要求为主，各责任方宜根据实际情况执行。
6生产制造
过程管控
宜对机器人的生产制造过程进行有效的监管和管控，以保障机器人生产制造与设计要求的一致性包括：
建立机器人生产制造过程的SOP制定与评审机制，SOP流程宜重点管控机器人设计开发过程中的物料、组装等问题风险。b）
建立机器人生产制造过程的工艺与操作参数记录机制，保障参数记录的完整性和有效性建立机器人生产制造过程中SIP产品检验规范的制定与评审机制，包括各机器人的功能检查、c
性能检测项。SIP中的各检测项目宜根据实际情况确定建立机器人生产制造过程的变更管理与评审机制，包括产品技术变更、物料变更、生产变更、测d）
试与检验规范变更等。
6.2生产测试
6.2.1测试分类
机器人生产测试的目的是识别批量生产阶段产品来料、组装、工艺等制程的变异。常见的机器人生产测试分为两类：
a）抽检类测试；
b）全检类测试。
6.2.2抽检类测试
抽检类测试，通常选取机器人研制试验项目。二般考虑产品的寿命部面、使用环境、典型任务等，制定较为严酷的测试项目。测试样品的抽样方案参见GB/T2828.1。通过抽样测试与研发阶段测试结果的对比，实现监测批量生产可靠性水平稳定与否。6.2.3全检类测试
全检类测试，也可称为广义环境应力筛选，一般采用接近用户环境与工况的测试条件，全批次方式7
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