分析数字化自动化设备的可靠性

崔 峰

（哈尔滨博实自动化股份有限公司制造分公司，哈尔滨 150001）

随着时代的不断发展，我国自动化设备也在不断推进数字化进程。数字技术和信息技术推动着社会各个行业的迅速发展，这为自动化设备的发展带来了前所未有的契机。本文将针对数字化自动化设备的可靠性进详细分析。

1 软件技术进步背景下自动化设备的可靠性

20世纪60年代，我国信息化技术便已得到完善，模拟技术是我国信息化设备的主要推动力。电子元器件以及自动化设备都是通过电子硬件所构成的。自动化设备所涵盖的内容非常广泛，例如，电动单元组合式仪表、继电器组合逻辑控制器等内容，都是自动化设备的组成部分。自动化设备硬件的可靠性在一定程度上取决于实践、环境以及机械电气参数。传统控制器一般都是利用机械联动、继电器组合、硬接线、电子元件等形式控制算法，导致自动化设备的可靠性，需要依靠每个外在环节共同作用。

随着软件技术的进步，自动化设备也在积极改革发展。其一，模拟技术控制器逐渐被处理技术控制器所取代。传统的硬件原理控制算法也逐步被软件算法所取代。软件算法带来的效用是无穷的，传统硬件原理控制算法很难实现的复杂功能，在数字化软件系统中可以轻易实现[1]。不仅解决了传统控制算法中无法解决的问题，而且很大程度上增强了自动化设备运作的精准度。与此同时，软件技术最主要的优势是软件控制功能，能够有效规避传统硬件原理算法中的生产制造差异，只要自动化设备中的软件程序正确，便可以保障自动化设备运行效率，且不受时间、环境等外在环节的影响。

例如，某家机械设计制造企业在运用虚拟化技术生产时，运用软件技手段来检测虚拟产品模型中可能存在的故障以及优化方案，构建故障模拟和问题仿真软件系统，并采取针对性的措施避免此种故障或问题产生。于是，在实际生产设计过程中，就可以有效排除或降低故障产生的几率和可能性。通过对自动化设备中自动检测系统的传感系统、程序系统、控制系统和数据处理系统等子系统构建出完整的软件检测内容，切实提高检测的准确性，从而提高产品的核心竞争力。其实际效益如图1所示，运用软件自动化系统后，现代制造企业样品发生故障率是直线下降的，综合效益与自动检测合格率不断提升，切实为现代制造装备企业带来了实际经济效益。

2 软件正确性与容错性背景下自动化设备的可靠性

所谓系统性失效是由于软件缺陷而造成的问题，由于硬件缺陷所造成的问题叫做随机失效。系统性失效与随机失效存在固然区别，针对系统性失效来说，是一种特定运行状态下的失效，针对随机失效而是一种频率上的失效，其失效概率可以利用浴盆曲线进行分析。

图1 软件技术应用自动化技术前后某企业效益变化情况

针对随机失效的状态，应从硬件层面进行考量[2]。针对硬件的设计裕度、抗干扰措施、电路保护层面进行分析。并且，在硬件试制阶段，应积极利用型式试验针对硬件的工艺以及效能进行检验。与此同时，还应在硬件制作过程中，对质量进行严格控制。严格开展出厂检验、工序检验等各种形式的检测，保障硬件的实效性。积极利用防老化手段，切实保障硬件工艺、使用过程、生产过程等各个极端的安全与质量，确保交到用户手中的产品质量合格。

针对系统性实效来说，需要全面把控针软件设计环节。软件设计环节是占用时间最长、占用资源最多的阶段，更是保障自动化设备高效运行的重要阶段。针对软件设计阶段应注重自动化设备工作的实际要求，且当前很多软件设计环节出现问题的案例，是由于相对忽视了自动化设备的实际需求。虽然，在一般情况下自动化设备需求相对明确和简单，看似只有一个明确定义，但在实际设计中，软件必须考量自动化设备运行的各个层面，包括人机界面、操作条件、操作步骤等各个环节。若一个环节出现问题，便会牵连各个层面，甚至会导致运行期间的设备实效。当软件设计完毕后，便需要进入软件测验阶段[3]。软件测验阶段可以看做是软件的反验证阶段。其内容是按照代码针对软件进行测验，并开展组合测验、系统测验等，在每个测试步骤都应该开展verification and validation。若在软件检测中任何一个步骤发现问题，都应及时返回上一设计步骤针，对设计的内容进行修改，若修改后还存在设计问题，就必须继续上一步骤进行回溯，直到问题解决，必须严格保障软件设计缺陷最小化。

3 网络信息技术背景下自动化设备的可靠性

除软件技术对自动化设备的影响较大外，网络信息技术也对自动化设备起到了重要影响。改革开放以来，我国网络技术得到了迅猛发展，并且，在科技技术人员的不断努力下，我国自动化设备改头换面。网络信息技术能够将传统相对独立的自动化设备改造为一个相对统一、完整的信息化自动系统，并且能够针对自动化设备进行统一处理，在一定程度上提升了信息化设备的工作效率。网络技术的覆盖作用，对信息技术发展起到重要推动作用，但也带来了一定的风险，最明显的安全问题便是信息安全问题。在自动化设备运行过程中，网络通信信号直接影响自动化设备的可靠性。这是由于在网络环境下，自动化设备的可靠性不仅与网络设施的硬件有紧密联系，还与网络运行的各个环节有不可分割的关联。

4 结语

总而言之，在科技技术与网络技术不断进步的当下，自动化设备也在与时俱进。但随之带来了是更多自动化设备可靠性问题。近年来，我国相关领域日渐将自动化设备的可靠性问题作为一个重要研究对象，并取得了一定的研究进展。由于自动化设备涉及的行业相对较为广泛，使得自动化设备在使用过程中，软件设计的复杂性相对较高。那么，就需要高水平的自动化设备专业人员，实行软件设计简化和精准性，及时把控网络信息系统，最大程度保障网络的安全性，为满足人们日益发展的需求，必须积极针对自动化设备进行改进和创新，切实增强自动化设备的可靠性。