本书是在数控机床领域下探索系统可靠性工程问题。数控机床发生故障后不仅会影响用户的生产率，还会影响工件的加工质量，降低生产率，增加停机损失等。数控机床可靠性差和维修不到位，会大大提高用户的生命周期运行成本。本书从数控机床制造商的角度，介绍了机床可靠性的含义及主要实施方法，讨论了各种基于可靠性和维修的机床设计方法，包括最优可靠性配置、维修计划的选择、维修资源的优化以及基于成本的故障模式与影响分析（FMEA）；从数控机床用户的角度，探讨了数控机床可靠性在车间级决策中的作用，具体介绍了数控机床可靠性模型的建立方法以及生产调度、维修调度和过程质量控制交互模型等。
本书可供数控机床工程技术人员以及可靠性研究人员学习使用。
可靠性工程作为一门学科在过去几十年得到了极大的发展。与这一主题相关的书籍主要介绍的是可靠性的基本原理、理论、模型、工具和技术。然而，每个系统都是独特的，在应用各种可靠性工具和技术时，某些系统可能需要特定的处理。本书主要针对数控机床这一重要的工业系统，探索其可靠性工程的主要内容和方法。
数控机床是制造系统的核心，制造业依靠数控机床满足客户的需求。数控机床发生故障后会影响数控机床的生产率，并在管理车间操作中产生不确定性影响，甚至可能会导致重大的经济损失。此外，数控机床用户通过签订长期维修或可用性合同，与数控机床制造商共同承担故障带来的风险。数控机床制造商可将有效的生命周期维修服务与硬件产品（即数控机床）打包在一起，这为数控机床制造商服务其传统的产品创造了新的业务渠道。因此，对于数控机床制造商和用户而言，重点关注可靠性工程的核心，即数控机床的故障/维修及其与数控机床其他性能指标的交互作用。
在数控机床可靠性建模方面，本书从数控机床制造商和用户的角度解释了数控机床可靠性各个维度的含义。从制造商的角度，新方法覆盖了数控机床设计过程的可靠性和维修问题；从用户的角度，提出了结合数控机床可靠性与维修、生产调度和质量控制的新方法。在数控机床应用领域，可靠性是非常重要的，它涵盖了整个制造业的上下产业链。
本书的目标读者可以是可靠性工程和生产管理领域的研究人员和工程师，也可以是研究可靠性的学生。本书为研究人员打开了不同的研究维度，并以数值算例的方式说明了书中提到的方法，使得这些方法更容易理解。
本书未涵盖可靠性工程的基础，要求读者对可靠性工程、概率和统计有一定的基础知识。因此，第2章介绍了基本概率和统计知识，保证读者易于理解本书。
感谢Avinash Samvedi博士和Vikas Sankhla先生在编写本书案例代码时提供的帮助，也感谢Sandeep Kumar先生在编辑参考文献时给予的帮助。
前言
第1章绪论
1.1可靠性基本术语和概念
1.2数控机床故障
1.3数控机床可靠性：制造商的观点
1.4数控机床可靠性：用户的观点
1.5本书结构
第2章可靠性数学基础
2.1用于描述寿命的随机变量函数
2.2可靠性工程中常见的概率分布函数
2.2.1指数分布
2.2.2Weibull分布
2.2.3正态分布
2.2.4对数正态分布
2.3寿命数据分析
2.3.1经验分析法
2.3.2参数的无偏估计
2.4可维修系统的随机模型
2.5可靠性仿真工程
2.6贝叶斯方法在可靠性工程中的应用
2.7结束语
第3章数控机床性能的度量指标
3.1识别性能的度量指标
3.2用户操作措施与数控机床可靠性和维修参数的关键模型
3.2.1可用性模型
3.2.2性能率模型
3.2.3质量率模型
3.2.4设备综合效率模型
3.2.5生命周期成本模型
3.2.6每件成本模型
3.3结束语
第4章基于专家判断的数控机床可靠性分析参数的估计方法
4.1专家判断可靠性研究的备选数据来源
4.2基于专家判断的参数估计方法
4.2.1不可维修部件
4.2.2可维修部件
4.3良好估计量的特性
4.4结束语
第5章数控机床维修方案、模型与优化
5.1维修概述
5.1.1维修模型
5.1.2维修优化方法
5.2数控机床的维修
5.3数控机床的维修方案
5.4不同维修方案的预防性维修优化模型
5.4.1维修方案1（MSc1，更换模型）中的预防性维修优化
5.4.2维修方案2（MSc2，维修-更换模型）的预防性维修优化
5.4.3维修方案3（MSc3，大修模型）的预防性维修优化
5.5结束语
第6章基于可靠性和维修的数控机床设计
6.1可靠性优化设计
6.2数控机床可靠性优化设计
6.2.1数控机床的功能设计方案
6.2.2三种功能设计方案的可靠性和维修的同步优化
6.3故障模式与影响分析（FMEA）
6.4结束语
第7章数控机床的维修和过程质量控制
7.1统计过程控制（SPC）的发展
7.2控制图的经济设计
7.3过程故障
7.4维修计划和质量控制策略的联合优化
7.4.1问题描述
7.4.2假设和条件
7.4.3集成方法
7.5使用X控制图对维修计划和质量控制策略进行联合优化
7.5.1因FC1导致的纠正性维修的预期成本模型
7.5.2系统预防性维修的预期成本
7.5.3确定与过程质量控制有关的预期成本
7.5.4数值示例
7.5.5综合模型与独立模型的对比研究
7.6结合Taguchi二次损失函数的预防性维修和质量策略的联合优化
7.6.1优化模型
7.6.2数值示例
7.7基于CUSUM控制图的Taguchi二次损失函数的预防性维修和质量策略的联合优化
7.7.1优化模型
7.7.2数值示例
7.8多部件系统维修计划和质量控制策略联合优化的扩展
7.8.1问题描述
7.8.2基于Taguchi损失函数法的多部件系统的联合优化维修和质量控制策略
7.8.3因多部件导致纠正性维修的预期成本模型
7.8.4多部件系统每次预防性维修的预期成本
7.8.5过程质量损失的预期成本模型
7.8.6数值示例
7.9结束语
第8章基于综合维修计划和质量控制策略的生产计划联合优化
8.1生产调度
8.2探索生产调度和维修之间的联系
8.3最优调度规划问题
8.3.1由于批量计划延误而产生的预期惩罚成本的表达式
8.3.2原材料库存成本表达式
8.3.3批次调度优化问题
8.4预防性维修与质量控制的联合优化
8.5生产计划与联合优化的预防性维修和质量控制策略的集成方法
8.5.1因批次和维修延迟而产生的预期惩罚成本的表达式
8.5.2综合模型的原材料储存成本表达式
8.5.3预防性维修和质量控制策略与生产计划的联合优化
8.6数值示例
8.7解决更大规模的问题
8.7.1后向-前向启发式算法
8.7.2遗传算法
8.7.3大批量综合模型的数值示例
8.7.4综合模型的实验结果
8.8多机串联的综合扩展方法
8.9结束语
第9章数控机床可靠性：未来研究方向
9.1走向服务化
9.2基于多元代理的系统
9.3结束语
附录
附录A估计故障次数的Java代码
附录B生产调度与维修计划联合优化的MATLAB遗传算法代码
参考文献
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