本课题以“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项中“数控系统功能安全技术研究”子课题为依托,研究了数控装置硬件平台功能安全等级的定量评估方法,并对其硬件平台实施了“评估-改进-再评估”的迭代设计。论文主要包含以下几项研究内容:失效分布确定、故障模式分析、安全评估建模以及电路优化设计。确定失效分布类型时,采用现场反馈数据绘制的装置失效概率密度散点图,与常见失效分布曲线进行拟合,选出拟合程度最佳的分布曲线,即装置所服从的失效分布类型;此后进行故障模式分析,提出了基于数理统计的失效数据分析法,从而解决传统故障影响分析时数据源难以获取的问题;在上述工作的基础上,选用两种适用于指数失效的概率计算模型:基于故障树的可靠性框图法和离散马尔科夫模型对数控装置进行安全评估建模,确定数控装置所能达到的安全完整性等级;最后基于安全评估结果,从影响系统失效的概率分布着手,对装置硬件结构在采购、降额、诊断以及冗余四个方面进行改进设计,以提升系统的安全性能。验证改进后数控装置硬件安全完整性等级达到预期目标SIL2,实现改进目的。通过完成以上几部分工作,课题基本实现了国产数控装置硬件平台功能安全评估体系的构建,在实际工程应用上具有很高的操作性和可行性,为进一步实现国产高安全性能的数控产品研制工作奠定了基础。