12月21日-22日，由中國可再生能源學會風能專業委員會主辦的第二屆風電設備質量與可靠性論壇在北京裕龍國際酒店隆重召開。
國防科工局質量可靠性專家組成員，河北工業大學管理學院客座教授、碩士生導師張子劍出席會議并發表了題“船舶裝備可靠性管理對風電產品的借鑒與思考”的主旨演講。
以下為發言內容：
張子劍：大家好，剛才康老師都講過了，好像沒什么可講了。康老師說沒有北航的研究生很難搞可靠性，有點遺憾我不是北航的研究生，我們在可靠性方面也是一直在研究。
我是來自船舶行業的，中國船舶重工集團公司，昨天我們集團公司剛發布新聞，我們改制了，叫中國船舶重工集團有限責任公司，順應國務院和國資委的要求，我們集團的名稱不是特別大，但是我們做的產品大家都有所了解，這是我們最著名的航母，這是遼寧艦的照片，中間是我們蛟龍號的圖片，最右邊是我們集團的下游企業，海裝風電的照片。
今天給大家介紹主要是船舶行業做可靠性的經驗和簡單的做法，分四部分，第一部分是船舶可靠性這一塊。前幾天我們都知道網上有一個新聞，我們一向推崇的制造強國日本的一艘海上的油輪折斷，對外外部是鋼板的質量，實際上是制造業整體維護能力不足的體現，這張照片是我們2016年11月份，這是美國的最先進的驅逐艦，我們可以看到從外形上基本是全隱身的，而且是各種作戰情況都能適應。這么一個新的戰艦通過巴拿馬運河的時候拋錨了，體現了傳統軍艦的故障，跟其他行業的不太一樣。
這是我們看到印度的一艘常規潛艇，這個是買的俄羅斯的潛艇，我們上網查一下，印度比較神奇的國度，有時候搜一下印度，跟著出來的是神游軍事是一直瞄準我們國家，包括前一陣在新疆邊境地區一搜無人機掉下來了，從剛才康教授講的可靠性整體指標，實際上這個也是綜合性能體現的一方面，也是性能不太過關。
這是印度的一艘潛艇，在使用過程中由于操作不當，跟我們可靠性，保障性設計也有關系，潛艇最終沉沒，最終撈起來了，這是打撈出來的照片。這是艦船行業一些最慘痛的案例，阿根廷的一艘常規潛艇，在航行過程中失聯了，從現在失聯的時間看，基本上艇上人員生還的可能性不大，再一個是比較深的區域。
由此我們通過前邊這幾個案例可以看到，我們艦船行業對可靠性提出了一個更高的要求，因為什么呢？因為他關系到我們，真的碰到戰爭狀況的時候，我們的裝備能不能用，用的時候，比方說我們是不是可以無故障，可靠的開展我們的工作，特別是有打擊任務的時候，特別是像咱們國家，從北到南我們的海岸線非常長，各種海岸線的情況也比較復雜，也不太一樣。
還有就是我們測試線，我們有的故障能不能及時發現，我們剛才說的這些五性，六性也好，通用指標特性，也是我們經常關注的問題，對我們的武器裝備至關重要的，像習總書記提的口號，可能我們民用產品不太關注這個，我們習總書記給部隊提的一個口號就是能打仗，打勝仗，我們接了一個裝備是否好，我們的裝備能不能使，我們的裝備有沒有故障，這個圖是我們在2010年新的武器裝備條例頒布的時候，我們整理的關于新的質量特性的定義。
在軍工行業形成共識，現在質量分兩塊提，一個叫功能特性，一個是通用質量特性，這兩個合在一起我們叫全特性的質量特性，所以我們現在這個行業在提質量特性的時候，實際上含義是比較廣的，不是說我們通常意義上說的我們一般說的戰斗指標，比如說潛艇能航行多少海里，能潛多深，這是技術指標一方面的體現，實際上現在更關心能不能用，能不能出動多少頻次，維修保障的能力怎么樣，綜合起來才能體現我們的潛艇作戰出行的能力，簡單說一下。
這個也是我們經常碰到的，我在這兒想說一個例子，我們可靠性指標的問題，這是美軍的一個作戰坦克，號稱世界上主戰坦克水平比較高的一個，我們看他坦克的指標叫平均故障檢測歷程，為什么說這個指標，我們注意到，下午討論的會議日程里要討論我們的風電行業的可靠性指標的體系，這個議題是非常對的，我們對不同的產品，不同的行業，我們考核它的工作，考慮可靠性工作的指標和判斷方法是不同的，所以我們看這個坦克平均故障檢測歷程，大家可能有點疑問512公里，研制達到526公里，實際生產達到595，現在達到651，我們熟悉兵器行業的同志知道，這個指標非常高，在我們民用產品不可能接受，我們從北京開車到鄭州還沒開到先大修一下不可想象，五六十噸的龐然大物時速達到好幾十公里，作戰武器都齊全的狀態下達到這個速度也是非常了不起的指標，這個指標還是有相當大的差距。
這是美軍的一個尼米茲級航母的全生命周期的費用，實際上對照我們艦船裝備是一個問題，是早期投入后期保障的一個問題，這張表是兩個型號，第一個型號的運營和維護的成本占到總的全生命周期的79%，當然還有報廢的，實際上就是先期的投入，造尼米茲級第一艘核潛艇的時候投入還不到20%，后面是一個非常龐大的數據到支撐，而且我們了解一下知道一艘航母形成不了戰斗力，因為有我們艦船特有的工作層面。
后面兩組數據是另外一個，能比較清晰反映行業的全生命周期比例分配的關系，從論證到概念設計這個階段不是很高的，我們看下面一條藍線，到研制的時候，到生產的時候，大概基本上都10%幾，20%，真正的大塊頭的費用是在使用和保障階段。這也對我們設備研制單位提出一個很高的要求，我們的設備按照剛才康老師講的，我們全系統的一個可靠性工作的概念，我們的設備既要可靠，你還要能夠低成本的維修，把整個全生命周期的費用降到一個合理的階段，甚至有必要把服役階段的費用降下來。
說說我們艦船行業裝備不太一樣的地方，第一個是我們系統比較復雜，比方說航母，我們知道國產航母一號艦在大連已經下水，現在大概有好幾千人在施工，是一個非常龐大的作業量。問題是什么？結果我們有非常多的各種設備，各種作戰系統要裝在這個船上，我們也知道一個航母就是一個小的城市，有多少男廁所，也有女廁所，確實非常龐大。給我們可靠性的設計、管理、控制帶來非常大的壓力，這個是我們跟飛機、兵器行業，一些產品不太一樣的特點。
第二個特點，我們的使用環境，應用環境比較復雜，一個是海洋環境，曾經咱們有一個軍報的產品，也是比較典型的，我們出口到美國國家，在咱們這兒用的好好的，用品的定型產品，出口到那兒一個月人家就告狀，說你的東西不行，都壞了，一看銹了，當地的海況跟我們不一樣，可能鹽度偏高，在我們正常使用，到那兒就不行。
對于我們國家，特別我們是藍海站隊，我們國家要正常的索馬里護航，我們走的很遠，對我們戰艦的環境，復雜環境偶爾的要求也就更高了。第三個就是通用質量特性更問題，比如說電器環境適應性，在船上我們知道，電磁，我們的雷達或者說各種雷達，像搜尋或者武器的雷達放在一起，可能互相的干擾，對其他的作戰系統也會有干擾，這樣的話我們在做一個產品設計的時候提出了更高的難度，比如說我們在路上或者在其他的地方可以分開，稍微拉開一點距離，差個十米，八米都不是問題，但是在船上差一點就是資源比較大的浪費。
第四個就是研制階段，研制階段我們跟航空航天不太一樣，我們船舶沒有出樣，試樣的階段，我們知道航天是做的比較精細的，出樣、試樣，試樣一，試樣二，然后交付。我們船舶是沒有這些階段的，基本上要設備，但是船體大的結構要求一次成功，沒有聽說我們先造一個航母玩玩，第二次再正式造。
為什么？一個是投資比較大，咱們剛才也說了，實際上我們一個航母戰斗群外邊人評價說我們中國深現在造船就像下餃子一樣，確實是，航母戰斗群除了航母還有潛艇、驅逐艦，各種配套的都要形成，投入是非常大的。第二個是周期比較長，周期很長，第一艘航母，試樣船，實際上我們借鑒了俄羅斯的底子，買了一個半成品，省了很多事，實現了一個跨階段的飛躍。
還有一個就是驗證，比如說我們兵器行業做全坦克，全車的電器兼容的實驗室，可能跟這個空間差不多，但是要造一個能把船裝進去的比較困難，所以我們的驗證跟人家也不太一樣，比如說我們的導彈，做全彈的振動試驗都可以，但是船上的設備都是分塊的，加上特殊的手段做的一些事情。
這是我們艦船行業的一些獨特的特點，下面我把我們船舶做可靠性管理和基本做法，實際上基本做法也沒有脫離康老師的框架內容，我講的稍微具體一點。首先一個基礎是標準體系的覆蓋，就是管理標準體系的覆蓋，整個講這個，這是最基礎的。
我們軍工行業知道，實際上我們有一個強制性的要求，我們要過國軍標9001的標準認定，就像我們經常有的企業說通過9000體系的認證了，我們企業有強制性的要求，而且我們的體系標準制訂的是軍標，不是國標也不是國際標準，不是行業標準，我們是軍標，我們現在不討論。軍標對于我們是一個強制性的要求，在這個軍標9000體系框架下還有各種專業工作的標準支撐，這是從一個宏觀的層面講。
具體9001B，就是質量管理要求，有這么幾條涉及到可靠性工作，第一個產品實現策劃，大家不用記，標準網上都有，大家了解一下就可以。在7.1產品實現策劃里，我們有確定產品可靠性等要求，第一個是要求。第二個應該是編制質量計劃，質量計劃應該考慮使可靠性工作的內容，第三塊就是質量目標，質量目標就是我們產品各個層次，我們前面講了我們行業對于質量特性的定義，我們實際上是包括了可靠性的要求。第四個是可靠性的計劃，應該在質量計劃，或者單獨編制，應該在質量計劃體現。
第二項要求是科技開發策劃這一塊，我們也提出了要求，要求運用、優化、設計等等通用質量特性的通用技術進行開發，我們在開發、研制的時候提出了要求。輸出的時候我們也看，輸出也有要求，使用時應該給出什么方法，還應該把開發用的方法，工作的內容形成技術設計報告。比方說剛才康老師提到的FMECA的問題，我見過最極端的兩個例子，一個兵器的單位出了事故，我們去調查，他FMECA是一頁紙，我還見過航空的一個單位，做了一個GE的FMECA，做的很細，比較到位，就是真正的發揮作用。
那個他說我做了，所以我出問題不在我們身上，我說肯定在你身上，因為你沒有做到位，你這個事等于沒做。因為我們檢查也很尷尬，軍方已經給他證明說符合要求，但是我們從技術，從管理角度說你還是有問題的，你等于沒做，實際上回到這個標題上，我們可靠性的公共技術要真正培育起來。
7.3.4是我們開發評審，現在軍方對我們這個要求也比較強制關注，有時候搞專項評審，實際上我們從將年角度可能是有問題的，你產品設計評審還要搞一個專項評審，有時候還有軟件的評審。
具體到可靠性，因為咱們前面聯系的時候跟我講希望講一些具體的工作內容，具體可靠性我們基本上現在是按照450A的裝備可靠性工作通用要求工作，我們看這個標準大概是這樣，上一版是1988年，最新一版是2004年的標準，分了幾個階段，論證、研究、生產、使用，把不同階段的工作項目給我們列出來了，這是一個標準的目錄，一個結構。
什么叫工作項目？我們看這個表，最左邊的一頁是450A的條款號，后邊是工作項目號，101，102，201，202，101是代表一階段，論證的，2是我們開始研制了，3就是生產，等等。
論證階段方案的適用性，中間這一塊就是我們工作項目的要求，就是我們還是貫徹了康老師講的，可靠性是一個系統工程，涉及到方方面面，怎么管呢？我們要從頭管到尾，從左管到右，從技術管到實物，真正去落下來。這里面一會兒我挑幾個相對重要一點的給大家講講，確定條件、要求，工作項目要求。紅字的是可靠性計劃，實際上后面我們更多是要制定可靠性工作計劃。
三階段進入設計環節，建模，分配、預計，304剛才康老師強調FMECA的問題，還得通過分析。實際上我們今天在座來了很多都是技術人員，大家也或多或少接觸過這些內容，或者說并不陌生。四階段進入驗證環節，環節篩選是我們工藝環節的項目，我們試組裝之前要做，整機也做篩選。402是研制可靠性試驗，4都是試驗的，但是包括研制階段的試驗還有驗收階段的試驗。
基本上就是5個階段的工作項目，我們依據不同的產品設置要求，再依據這個標準制定相應的可靠性工作計劃，把我們要做的對應產品的可靠性目標，工作目標、質量目標、可靠性指標列進去，把我們工作項目列進去，后面我選了一些，我們簡單說一下可靠性工作項目的內容。
第一個就是可靠性工作計劃，顧名思義，像我們一個研發的產品，我們做質量計劃，做質量管控的工作內容一樣，我們要把這個相應的干什么事，比方說后面要不要建模，要不要做預計分配，要不要做強化試驗等等，這是工作計劃。
時間很緊，稍微點一下，大家知道什么意思就可以了。
第二個，剛才康老師也講到，我也認為這個事比較重要，我們要建立故障報告，分析和糾正系統，現在究竟是什么狀況，更多單位希望通過這個系統建立故障知識提取和管理系統，進而我們要形成我們的設計準則，以前出了什么故障收集上來，因為什么壞了，后續采取什么措施，針對現有產品。
針對以后的產品怎么辦，我們要形成設計規范，設計準則，以后這個產品在什么條件下進行什么樣的設計，這是設計準則這也是有成熟的標準支撐。
特意的解釋一下，我們國家比較推崇的雙歸零模式依托于這個事情，我們看基本含義流程是對應的，只不過我們劉老院士把他本土化了，定位清楚，激勵清晰，本土化了，四個字一句，加了一個管理歸零，這是我們本土質量管理特色。
然后是可靠性建模這一個，實際上我們為什么要建模，因為我們要分析，要預計，比如說正船的可靠度是多少，對一個裝備，一個設備的MDBF是多少，有指標了，這個指標怎么實現，總是有辦法要實現，我們國家也在自己做，也引進了很多可靠性預計分配的軟件，大家感興趣可以查一下。建了模以后就可以做分配，比如說整機是1000小時的，為了保證1000小時，這個主機可能需要2000小時，你那個設備可能要1500小時，根據我們傳統的指數分布，失效的情況下可以通過失效率算一下，都有相應的標準支撐。
分配完了可以算一下，是不是正常的失效情況下按照場景分布，是不是能達到我想要的指標，是不是1000小時，還是說一算高了，還是一算低了，實際上前面講預防性維修，或者叫預習性維修的時候很有用。我們預計到這個關鍵部件，比方說我最近也做了一些功課，比方說風電行業某個部件不太可靠，但是國家的材料和技術工藝只能做到1500小時，那怎么辦？1500小時要換一下，實際上就跟汽車一樣，5000公里要把機油換一下，5萬公里還要換輪胎等等。我們要預先算一下，而不是根本試驗，很高成本的投入。
與其這樣我們不如早期把成本和投入按比例的估算一下，怎么樣更合適。剛才我們康老師講FMECA，按照不同層次對上一層級的故障進行分析，這個不多講，實際上這個方法很重要，但是工作量確實很大，我希望我們確實需要做特性分析或者重要特性分析的時候，在沒有其他有效性的方面，沒有特別充足數據統計支撐的情況下，不妨可以用一下這個方案，還是非常有效的。
這是有效設計準則，實際上我們支撐工作最好形成這個產品，或者這一型號產品的獨特設計準則，這個設計準則實際上不僅僅，從我們質量管理角度不僅僅是可靠性，其他的設計準則也是有的。這個我們看到也都是相應的標準支撐，所以我剛才強調這個。
我們最基礎的是什么呢？是我們一個標準體系的支撐，不是說誰想干，怎么干都行的，我們有一個框架，質量管理體系，設計技術標準、工作標準是什么是有一套標準體系支撐的。
這個是環境應力篩選，實際上我們是一個工藝環節，把容易早期失效的產品，通過我們對他工作方面的識別，我們人為的增加溫度或者振動其他的影響，早期失效的因素怎么樣讓他故障暴露出來，不管是模塊也好還是機械部件也好。
現在比較成熟的就是元器件這一塊都做的比較成熟，結構件這一塊相對弱一些。404可靠性鑒定試驗，顧名思義，我們出來這個產品以后可靠性的指標是不是跟預計的一樣，用戶也可能說我就要什么樣的，你得證明這個，所以我們一定要做一些鑒定試驗，這是軍方的要求，我們一般是按照899，當然特殊產品899不涉及的也可以單獨設計。
驗證試驗，給客戶交付的時候要做可靠性驗證試驗，也是按899，鑒定試驗跟驗證試驗還是有區別的，一般是先做鑒定試驗，有了基礎再做驗證試驗。比如說典型的產品，做鑒定試驗時間很長在驗收的時候做保證試驗，用比較短的時間驗證我的樣本量符合我們鑒定試驗的要求。
下面一部分簡單介紹一下我們艦船裝備做的可靠性基本科目，工作項目，實際上涉及到系統更為復雜，比如說船上的有其他系統，系統里面套子系統，比如說我們船上最大的作戰系統，作戰系統下面還有二級子系統，比如說導航系統，導航系統有多大，大概有100臺套的設備，所以我們知道實際上在艦船上設備的復雜性非常大，所以可靠性管理是一個比較復雜的事情。
下面說的是一些基本的做法，下面再講一下工程技術的熱點，我們這些年經常討論的，這些我們行業單位這些年在這方面科研里努力達到的最終落點，第一個是系統化、整合化的產品設計流程，實際上 現在不管是工程特性還是可靠性，還是維修性，還是其他的要求，我們期望跟我們的設計流程有效的結合，而不是說今天我先做這個，明天再做那個，隔離開來做，不是這個概念，也很難做。那樣的話無論是設計還是設計，第一個投入比較大，第二個周期比較長，第三個針對性不是特別好。現在有一些單位，包括北航做的一體化設計流程，對優化和權衡體夠了一些方法，這是IPPD這一塊，也是系統管理的一個概念，在可靠性管理。
第二個是軟件可靠性，為什么要提一下呢？也是我們這個行業這幾年比較熱點的，其實只是要強調一點，軟件也是有可靠性的，軟件可靠性這幾年走的比較靠前，建立了各種各樣的質量評價模型，質量評價方法，但是不同于傳統的電子線路，電子設計的評價模型。提醒在座諸位，做系統設計，軟件設計要考慮到本身也有可靠性，我們要考慮到工作可靠度，否則硬件很好，但是實際上可能整體的可靠性還是達不到。
第三個是工藝可靠性，實際上我們也貫穿了系統化管理的思想，也是這兩年我們國工局比較關注的一個點，也是大家推的一個點，跟質量管理基本上趨于結合，怎么把最終產品的可靠性目標跟生產工藝的過程有機結合，相應起來優化、評價，然后達到最終，過去我們傳統的用質量控制的方法，但是比較模糊，但是對可靠性這一塊，我們也說不太清楚，比方說剛才唐老師舉的容差的問題，配合間隙是這個情況。小一點以后對最終的適配性還有磨合的可靠性到底結果是怎么樣，可能不太清楚。
我上上周去西安一個單位查一個問題，去年出的一個事故，他就是一個工藝的問題，這個東西因為也是設備的問題，我不太方便多說。工藝環節有一種工藝叫硬脂氧化工藝，這個工作人員也不太注意，耗了10噸油，裝配到那個傳感器上，在飛機返航的時候造成一些故障，后來就查這個，就是工藝有不足的情況，也有控制不為的情況，這是典型的工藝環節對最終的可靠性指標有影響。
如果認識到這個以后就沒有問題，就嚴格控制有沒有配合間隙，要控制到多少多少，原來是比較寬的一個間隙，他認為沒問題，只要能動就可以，實際上不是這樣，我們認識有一個提高的過程，所以這是工藝可靠性這一方面。
第四個是可靠性強化試驗，實際上這事提了很長時間，這里面我們大概包括兩部分，一個是（英），一個是（英），剛才康老師有一個圖也說明這個情況，我們試驗是什么情況，為什么我們說這兩年是比較熱點的，因為這兩年比方說前一陣去的單位，他們已經跟工程試驗非常緊密的結合，現在新研的產品都要做（英）試驗，甚至到了跟華為的情況有點類似，這個設計師要跟你商量我一定要做這個，不做心里不踏實，做完之后暴露出故障他進行修改，修改完了再做，一年之后數據非常明顯的對比，從交付故障率大幅度的降低，所以現在他這個研究室，設計者都非常樂意做這個事，為什么？他省錢，還得到實惠。
再一個，前面我們說應力篩選試驗，450A規定了，很多單位也在做，其實我們經常做的是電子器件的老練，通多長時間穩定一下，有點這個概念，我們民企經常做這個事，實際上也是通過環節把早期失效的部件挑選出來。
再下面是故障預測與健康管理，康老師也提到，這也是這兩年科工局提的技術方法和技術體系，特別是對成熟產品有一定的故障率需要綜合保障的，綜合保障的情況，我們希望他上這種技術。但是這個也是，針對不同行業的不同產品要相應建相應的不同PHM的體系和方法。
這是海裝公司做的一個一體化運維，為什么給他放，他有一些PHM的影子，比如說統計分析，預測，當然還有運算的功能。他的方向是對他做的預防性的維護策略，為什么要反復講這個東西，實際上我們風機最終的目標是什么？不是故障率，是效能，是產出，我們要發電，要掙錢的，最終我們用戶關注這個，要掙錢的。要想掙錢你就得給用戶提供一體化，最小，最合適的維修間隔的收益，不維修不可能，不維修這個設備可能非常貴，投入非常大，也可能不維修，但是也可能不合適。我們得適當的投入，適當的維修間隔，適當的維修策略，這些靠什么？靠前面可靠性的預計、分配，包括這套系統有效的管起來。
最后一個，我在網上搜了兩個小案例，不針對任何人，只是結合今天講的可靠性管理。這是我們一個齒輪箱的要求，我們總裝場1.3倍的荷載，類似康老師講的ESS試驗的方法，我這一塊想強調標題，供應鏈的質量控制，如果我們有下家的話，這是我們這個行業傳統的做法，如果有下家的話對你的可靠性提一個要求，對不起，你給我供貨除了你發電以外，你的可靠性指標是多少，我們要把這個事說清楚，我們稱之為質量保證要求或者質量控制要求，不是說質量先給我吧，寫一個24事應急保障，隨時服務，我不要那個，你給我一個準確的數我心里更踏實，我是從這個角度提一下要求。
第二個是我看別人做的一個案例，挺有意思我放在這兒。目標要提高我們導電滑環的可靠性，他建立四步，目標、建模、最后效果驗證，首先得有一個目標，目標失效率是8.29%，我們說可靠性的目標肯定不是這樣的目標，我們是故障間隔時間，能轉多少轉，能堅持多長時間。進行FTA，FMECA進行建模，實際上這個順序是顛倒的。
我們在開展可靠性工作的時候，還是回歸到這個主題，我們要依據什么呢？依據我們的企業標準的體系，質量管理怎么要求的？我們可靠性的工作是怎么要求的，一定要找到依據，規范性的去做，因為現在可靠性工作發展到現在這個階段，應該說已經進入康老師說的比較溫暖的階段，應該說我們能夠創造一個更好的條件，最后是結束。
引用了很多文獻，包括剛才這個案例，不太合適的地方請大家多多指教，謝謝大家。
手機瀏覽網
