ICS25.040.30 CCS L 66
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T429822023
工业机器人平均无故障工作时间
计算方法
Calculation method of mean time between failures for industrial robots
2024-04-01实施
2023-09-07发布
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发布 GB/T42982—2023
目 次
前言 1 范围
Im
规范性引用文件 3 术语和定义
2
抽样 4.1 抽样方法 4.2 抽样数量
N
5试验方式 5.1 试验方案 5.2 试验定时截尾时间 6测试条件及可靠性修正系数 6.1 测试条件 6.2 可靠性修正系数
测试方法 7.1 通则 7.2 测试要求 7.3 测试流程 7.4 MTBF点估计计算 7.5 MTBF置信区间估计 7.6 平均修复时间MTTR计算状态监测与信息记录
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8.1 状态监测 8.2 信息记录故障判断及故障处理 9.1 原则 9.2 关联故障 9.3 非关联故障 10测试报告：附录A（规范性） 现场试验可靠性修正系数k查询表附录B（资料性） 可靠性测试故障报告表附录C（资料性） 故障分析纠正报告表· 附录D（资料性） 可靠性测试样本试验登记表· 附录E（资料性） 可靠性测试记录表
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I GB/T42982—2023
附录F（资料性） 可靠性测试性能检测报表附录G（资料性） 可靠性测试结论表参考文献
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II GB/T 42982—2023
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 厂第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国机器人标准化技术委员会（SAC/TC591)归口。 本文件起草单位：河北工业大学、重庆德新机器人检测中心有限公司、芜湖赛宝机器人产业技术研
究院有限公司、北京机械工业自动化研究所有限公司、常州铭赛机器人科技股份有限公司、湖南大学、南京埃斯顿机器人工程有限公司、天津新松机器人自动化有限公司、青岛明思为科技有限公司、东莞市李群自动化技术有限公司、电子科技大学、湖南工程学院、中国软件评测中心（工业和信息化部软件与集成电路促进中心）、中国科学院合肥物质科学研究院、安徽工程大学、上海机器人产业技术研究院有限公司、重庆凯瑞认证服务有限公司、重庆智能机器人研究院、天津旗领机电科技有限公司。
本文件主要起草人：韩旭、王嘉、张露予、段书用、赵赢、陶友瑞、吕健、涂志健、姜潮、吴锦辉、李长峰、 左明健、石金博、王金涛、张冶、黄洪钟、刘宇、杨海滨、杨书评、李梦玮、黄慧洁、刘永明、陈国强、李彦锋、 米金华、吕振玉、高理富、孙添飞、黄鹏、钱华明。
I GB/T42982—2023
工业机器人平均无故障工作时间
计算方法
1范围
本文件规定了计算工业机器人平均无故障工作时间的抽样方法、测试条件、故障判定方法和测试报
告，描述了试验场和现场的测试方法。
本文件适用于工业机器人产品在进行可靠性验证、测定、评定时的平均无故障工作时间计算。
规范性引用文件
2
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T7827可靠性预计程序 GB/T12642工业机器人性能规范及其试验方法 GB/T23567.1一2009数控机床可靠性评定第1部分：总则 GB/T32245机床数控系统可靠性测试与评定
术语和定义
3
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
可靠性 reliability 在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。 注：通常认为工业机器人在时间区间内始终处于能完成要求功能的状态。另外，可靠性的量值虽然在客观上是存
在的，但实际上是未知的，只能利用有限的样本观测数据，经过一定的统计计算得到其估计值。 [来源：GB/T2900.13—2008，191-02-06，有修改
3.2
平均无故障工作时间 meantimebetweenfailures;MTBF 相邻故障间工作时间的数学期望，也指相邻两次故障之间的平均工作时间或平均故障间隔时间。 ［来源：GB/T23567.1—2009，3.7，有修改」
3.3
工业机器人 industrial robot 自动控制的、可重复编程、多用途的操作机，可对三个或三个以上轴进行编程。它可以是固定式或
移动式，在工业自动化中使用
［来源：GB/T12643—2013,2.9]
3.4
MTBF的置信区间 demonstrated MTBF interval (..0u) 在测试条件下MTBF（3.2)真值的可能范围，即在规定的置信度下MTBF（3.2）的区间估计值。
1 GB/T429822023
[来源：GB/T23567.1一2009，3.9，有修改
3.5
MTBF的点估计值 observedMTBF
总测试时间与关联故障数的相对值。 ［来源：GB/T23567.1一2009，3.8，有修改
3.6
故障 fault 产品不能执行规定功能的状态。预防性维修或其他计划的行动或因缺乏外部资源的情况除外。 注：故障通常是产品自身失效引起的，但即使失效未发生，故障也可能存在。 ［来源：GB/T2900.13—2008,191-05-01]
3.7
关联故障 relevantfault 在解释试验或运行结果或者计算可靠性量值时需要计入的故障。 ［来源：GB/T23567.1—2009，3.2，有修改」
3.8
非关联故障 non-relevantfault 在解释试验或运行结果或者计算可靠性量值时如需要予以排除的故障注：工业机器人未按规定条件使用、存储、运输等引起的故障。 ［来源：GB/T23567.1—2009，3.3，有修改」
3.9
预防性维护 preventivemaintenance 为降低产品失效概率或防止功能退化，按规定的时间间隔或时间准则实施的维护。 ［来源：GB/T23567.1—2009,3.11]
3.10
平均修复时间 meantimeto restoration;MTTR 从发现故障到恢复规定性能所需时间的平均值。 [来源：GB/T23567.1—2009,3.10］
3.11
现场试验 field test 在用户使用条件下进行的试验。 L来源：GB/T2900.99—2016，192-09-06
4抽样
4.1抽样方法
宜从型号、规格及配置均相同的同一批次工业机器人产品中抽样，以保证测试结果的可比性。进行工业机器人可靠性测试时，应采用随机抽样的方式确定工业机器人测试样本（以下简称测试样本），应按 GB/T32245规定执行抽样，测试样本应满足下列要求中的其中一项：
通过出厂检验且检验结论为合格；已运送至用户地且通过调试可正常运行；不满足以上要求但测试各方商定后均认可。
2 GB/T42982—2023
4.2 抽样数量
根据抽样原则，在产品中随机抽样。抽样数量应按表1选取。
表1抽样数量表
试验方式抽样数量
试验场试验 >1 台
现场跟踪统计试验
≥20台
5 试验方式
5.1i 试验方案
工业机器人可靠性测试包括试验场试验和现场跟踪统计试验两种方法，两者可组合执行
试验场试验：由工业机器人生产厂家或第三方机构在试验场环境下进行，试验过程严格控制相关试验条件，监测并记录工业机器人功能表现情况和性能变化情况。 现场跟踪统计试验：由工业机器人使用厂家或第三方机构在实际工况下进行，试验过程应定时观测记录工业机器人功能表现情况。
试验场试验宜尽量模拟工业机器人的实际使用工况，并能充分暴露工业机器人的故障。 首次进行可靠性试验的机型应包含试验场试验。
5.2 试验定时截尾时间
工业机器人可靠性评定试验采用无替换的定时截尾试验方案。
采用试验场试验的每台样机累积相关试验时间T≥500h。 采用现场跟踪统计试验的每台样机累积相关试验时间T≥2000h。
-
6测试条件及可靠性修正系数
6.1 测试条件
除测试各方另有约定外，试验测试条件应符合工业机器人产品标准或相关规范、工业机器人产品手册的规定。GB/T32245给出了产品可靠性测试的各种环境条件，测试条件包括但不限于下列内容：
气候环境条件，如温度、湿度、气压强度、粉尘浓度等；
- -
机械环境条件，如振动、冲击等；一电源环境条件，如输入电源的幅值、波动范围、相数等；一电磁环境条件，静电强度、脉冲群、工频射频磁场强度等；
作业工况条件，如运行速度、负载大小、负载占空比等。
-
6.2可靠性修正系数
现场跟踪统计试验应根据实际运行负载情况、速度情况合理选择可靠性修正系数，一般情况下可靠性修正系数≥1。
可靠性修正系数应符合附录A的规定。
3 GB/T42982—2023
7测试方法
7.1通则
定时截尾试验测试方案通过统计在规定时间范围内发生的关联故障数，以产品无故障工作时间符
合指数分布的假设为基础，完成对工业机器人被测机型MTBF评定，
按照GB/T7827给出的可靠性模型建立的步骤执行。在开展测试之前应根据工业机器人设计及实际需求确定MTBF目标值（0r），并计人相应可靠性分析报告中。
定时截尾试验累计测试时长（Tsum）应满足Tsum≥QT。 由于抽样测试只能在一定程度上反映批量产品的可靠性信息，累计试验时长决定了测试结果的可
信度水平。
7.2测试要求
工业机器人可靠性测试方法满足以下要求。
按GB/T23567.1一2009进行试验，试验过程中可按产品手册或相关标准规定程序对测试样本进行预防性维护（如维护手册规定的更换、调整、检修、润滑等）。
一试验过程应定期对测试样本外观、功能、性能等进行检测，具体检测项目依据产品手册及相关
标准确定，应包含但不限于按GB/T12642描述的位姿重复性，位置稳定时间，位置超调量等重要性能参数、负载能力、最大运行速度等重要性能参数，检测项目应计人最终可靠性分析报告中。 试验过程中功能、性能检测时间间隔可根据试验实际情况自行设定；试验场试验要求单台测试样本检测次数不少于5次（包含首末次检测），检测项目依据机器人应用情况而定，但不应少于按GB/T12642描述的位姿重复性和轨迹重复性，平均分布在整个测试过程中；现场跟踪统计试验根据现场工况自行设定是否进行性能检测，相关信息应记入可靠性报告中测试过程要求每天记录测试样本运行信息，包括启动时间、结束时间、设备故障停机时间、恢复
-
使用时间、预防性维护时间、样机状态、温度、湿度、外观、噪声、油气渗漏情况等，并对特殊情况进行备注。 测试样本发现故障应如实填写可靠性测试故障报告表，格式见附录B。发现故障应及时联系生产厂家技术人员进行处理，故障纠正后应记录故障原因、维修措施、遗留问题、维修时长等信息并填写故障分析纠正报告表，见附录C。
7.3 测试流程
工业机器人可靠性测试按以下流程进行。 a）对测试设施和仪器进行检定，各测试设施和仪器应能保证产生和保持测试所需的测试条件，并
按照有关规定进行定期核查和检定。所有测试设施和仪器应满足下列要求：其精度至少应为被测参数容差的三分之一；其标定应能追溯到国家最高计量标准；能适应所测量的环境条件。
b）测试样本初检。对测试样本规格、型号、外观、功能、性能等进行检测。如某测试样本存在下列
任何一种情况，则视为不通过初检。有测试样本不通过初检时应按照第4章的要求再进行抽样，补充测试样本数量： ·规格、型号不符； · 外观有缺损、松动、破裂等情况； · 功能、性能不符合产品标准或相关规范规定； .
经过非质量修复后仍有以上情况。
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