Automatic control systems are critical sub-systems that ensure the reliable and efficient operation of a modern manufacturing system collaborating with other sub-systems. Critical to the performance of control systems are aging actuators that will ultimately result in an unstable control process and consequently failure of the supported manufacturing system. In this paper, by using the Nyquist stability criterion we prove the stability margin of a first-order control process with dead time, which is the fundamental failure threshold of the corresponding control system. The impact of aging actuators on the control system is modelled by errors in the dead time, which is the key parameter in the transfer function of a control process. By linking the stability margin with the physical degradation process of the actuator, we further derive explicitly the maximum allowable degradation level of the actuator and use the information to compute the failure probability of a control system. The proposed framework is demonstrated on a solar energy platform which can serve as a significant illustration for sustainable manufacturing. This platform is equipped with an aging valve controlling its temperature and the degradation process is modelled by an inverse Gaussian process with a curved hitting boundary to address the varying working conditions of the valve. Our case study shows that our method approximates the exact failure probability well with much lower computational cost compared to the traditional Monte Carlo simulation.

自动控制系统是关键子系统，可确保与其他子系统协作的现代制造系统的可靠，高效运行。对于控制系统的性能至关重要的是执行器老化，这最终将导致不稳定的控制过程，并因此导致所支持的制造系统出现故障。在本文中，通过使用Nyquist稳定性准则，我们证明了具有停滞时间的一阶控制过程的稳定裕度，这是相应控制系统的基本故障阈值。执行器老化对控制系统的影响是通过空载时间的误差来建模的，空载时间是控制过程传递函数中的关键参数。通过将稳定裕度与执行器的物理退化过程联系起来，我们进一步明确得出执行器的最大允许退化水平，并使用该信息来计算控制系统的故障概率。框架在太阳能平台上得到了证明，可以作为可持续制造的重要例证。该平台配备了可控制其温度的老化阀，降解过程通过逆高斯过程建模，该过程具有弯曲的击中边界，以应对阀的变化工作条件。我们的案例研究表明，与传统的蒙特卡洛模拟相比，我们的方法能够以较低的计算成本很好地近似精确的故障概率。框架在太阳能平台上得到了证明，可以作为可持续制造的重要例证。该平台配备了可控制其温度的老化阀，降解过程通过逆高斯过程建模，该过程具有弯曲的击中边界，以应对阀的变化工作条件。我们的案例研究表明，与传统的蒙特卡洛模拟相比，我们的方法能够以较低的计算成本很好地近似精确的故障概率。框架在太阳能平台上得到了证明，可以作为可持续制造的重要例证。该平台配备了可控制其温度的老化阀，降解过程通过逆高斯过程建模，该过程具有弯曲的击中边界，以应对阀的变化工作条件。我们的案例研究表明，与传统的蒙特卡洛模拟相比，我们的方法能够以较低的计算成本很好地近似精确的故障概率。该平台配备了可控制其温度的老化阀，降解过程是通过逆高斯过程建模的，该过程具有弯曲的击中边界，以应对阀门不断变化的工作条件。我们的案例研究表明，与传统的蒙特卡洛模拟相比，我们的方法能够以较低的计算成本很好地近似精确的故障概率。该平台配备了可控制其温度的老化阀，降解过程是通过逆高斯过程建模的，该过程具有弯曲的击中边界，以应对阀门不断变化的工作条件。我们的案例研究表明，与传统的蒙特卡洛模拟相比，我们的方法能够以较低的计算成本很好地近似精确的故障概率。