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国防科工局质量可靠性专家组成员，河北工业大学管理学院客座教授、硕士生导师张子剑出席会议并发表了题“船舶装备可靠性管理对风电产品的借鉴与思考”的主旨演讲。
以下为发言内容：
张子剑：大家好，刚才康老师都讲过了，好像没什么可讲了。康老师说没有北航的研究生很难搞可靠性，有点遗憾我不是北航的研究生，我们在可靠性方面也是一直在研究。
我是来自船舶行业的，中国船舶重工集团公司，昨天我们集团公司刚发布新闻，我们改制了，叫中国船舶重工集团有限责任公司，顺应国务院和国资委的要求，我们集团的名称不是特别大，但是我们做的产品大家都有所了解，这是我们最著名的航母，这是辽宁舰的照片，中间是我们蛟龙号的图片，最右边是我们集团的下游企业，海装风电的照片。
今天给大家介绍主要是船舶行业做可靠性的经验和简单的做法，分四部分，第一部分是船舶可靠性这一块。前几天我们都知道网上有一个新闻，我们一向推崇的制造强国日本的一艘海上的油轮折断，对外外部是钢板的质量，实际上是制造业整体维护能力不足的体现，这张照片是我们2016年11月份，这是美国的最先进的驱逐舰，我们可以看到从外形上基本是全隐身的，而且是各种作战情况都能适应。这么一个新的战舰通过巴拿马运河的时候抛锚了，体现了传统军舰的故障，跟其他行业的不太一样。
这是我们看到印度的一艘常规潜艇，这个是买的俄罗斯的潜艇，我们上网查一下，印度比较神奇的国度，有时候搜一下印度，跟着出来的是神游军事是一直瞄准我们国家，包括前一阵在新疆边境地区一搜无人机掉下来了，从刚才康教授讲的可靠性整体指标，实际上这个也是综合性能体现的一方面，也是性能不太过关。
这是印度的一艘潜艇，在使用过程中由于操作不当，跟我们可靠性，保障性设计也有关系，潜艇最终沉没，最终捞起来了，这是打捞出来的照片。这是舰船行业一些最惨痛的案例，阿根廷的一艘常规潜艇，在航行过程中失联了，从现在失联的时间看，基本上艇上人员生还的可能性不大，再一个是比较深的区域。
由此我们通过前边这几个案例可以看到，我们舰船行业对可靠性提出了一个更高的要求，因为什么呢？因为他关系到我们，真的碰到战争状况的时候，我们的装备能不能用，用的时候，比方说我们是不是可以无故障，可靠的开展我们的工作，特别是有打击任务的时候，特别是像咱们国家，从北到南我们的海岸线非常长，各种海岸线的情况也比较复杂，也不太一样。
还有就是我们测试线，我们有的故障能不能及时发现，我们刚才说的这些五性，六性也好，通用指标特性，也是我们经常关注的问题，对我们的武器装备至关重要的，像习总书记提的口号，可能我们民用产品不太关注这个，我们习总书记给部队提的一个口号就是能打仗，打胜仗，我们接了一个装备是否好，我们的装备能不能使，我们的装备有没有故障，这个图是我们在2010年新的武器装备条例颁布的时候，我们整理的关于新的质量特性的定义。
在军工行业形成共识，现在质量分两块提，一个叫功能特性，一个是通用质量特性，这两个合在一起我们叫全特性的质量特性，所以我们现在这个行业在提质量特性的时候，实际上含义是比较广的，不是说我们通常意义上说的我们一般说的战斗指标，比如说潜艇能航行多少海里，能潜多深，这是技术指标一方面的体现，实际上现在更关心能不能用，能不能出动多少频次，维修保障的能力怎么样，综合起来才能体现我们的潜艇作战出行的能力，简单说一下。
这个也是我们经常碰到的，我在这儿想说一个例子，我们可靠性指标的问题，这是美军的一个作战坦克，号称世界上主战坦克水平比较高的一个，我们看他坦克的指标叫平均故障检测历程，为什么说这个指标，我们注意到，下午讨论的会议日程里要讨论我们的风电行业的可靠性指标的体系，这个议题是非常对的，我们对不同的产品，不同的行业，我们考核它的工作，考虑可靠性工作的指标和判断方法是不同的，所以我们看这个坦克平均故障检测历程，大家可能有点疑问512公里，研制达到526公里，实际生产达到595，现在达到651，我们熟悉兵器行业的同志知道，这个指标非常高，在我们民用产品不可能接受，我们从北京开车到郑州还没开到先大修一下不可想象，五六十吨的庞然大物时速达到好几十公里，作战武器都齐全的状态下达到这个速度也是非常了不起的指标，这个指标还是有相当大的差距。
这是美军的一个尼米兹级航母的全生命周期的费用，实际上对照我们舰船装备是一个问题，是早期投入后期保障的一个问题，这张表是两个型号，第一个型号的运营和维护的成本占到总的全生命周期的79%，当然还有报废的，实际上就是先期的投入，造尼米兹级第一艘核潜艇的时候投入还不到20%，后面是一个非常庞大的数据到支撑，而且我们了解一下知道一艘航母形成不了战斗力，因为有我们舰船特有的工作层面。
后面两组数据是另外一个，能比较清晰反映行业的全生命周期比例分配的关系，从论证到概念设计这个阶段不是很高的，我们看下面一条蓝线，到研制的时候，到生产的时候，大概基本上都10%几，20%，真正的大块头的费用是在使用和保障阶段。这也对我们设备研制单位提出一个很高的要求，我们的设备按照刚才康老师讲的，我们全系统的一个可靠性工作的概念，我们的设备既要可靠，你还要能够低成本的维修，把整个全生命周期的费用降到一个合理的阶段，甚至有必要把服役阶段的费用降下来。
说说我们舰船行业装备不太一样的地方，第一个是我们系统比较复杂，比方说航母，我们知道国产航母一号舰在大连已经下水，现在大概有好几千人在施工，是一个非常庞大的作业量。问题是什么？结果我们有非常多的各种设备，各种作战系统要装在这个船上，我们也知道一个航母就是一个小的城市，有多少男厕所，也有女厕所，确实非常庞大。给我们可靠性的设计、管理、控制带来非常大的压力，这个是我们跟飞机、兵器行业，一些产品不太一样的特点。
第二个特点，我们的使用环境，应用环境比较复杂，一个是海洋环境，曾经咱们有一个军报的产品，也是比较典型的，我们出口到美国国家，在咱们这儿用的好好的，用品的定型产品，出口到那儿一个月人家就告状，说你的东西不行，都坏了，一看锈了，当地的海况跟我们不一样，可能盐度偏高，在我们正常使用，到那儿就不行。
对于我们国家，特别我们是蓝海站队，我们国家要正常的索马里护航，我们走的很远，对我们战舰的环境，复杂环境偶尔的要求也就更高了。第三个就是通用质量特性更问题，比如说电器环境适应性，在船上我们知道，电磁，我们的雷达或者说各种雷达，像搜寻或者武器的雷达放在一起，可能互相的干扰，对其他的作战系统也会有干扰，这样的话我们在做一个产品设计的时候提出了更高的难度，比如说我们在路上或者在其他的地方可以分开，稍微拉开一点距离，差个十米，八米都不是问题，但是在船上差一点就是资源比较大的浪费。
第四个就是研制阶段，研制阶段我们跟航空航天不太一样，我们船舶没有出样，试样的阶段，我们知道航天是做的比较精细的，出样、试样，试样一，试样二，然后交付。我们船舶是没有这些阶段的，基本上要设备，但是船体大的结构要求一次成功，没有听说我们先造一个航母玩玩，第二次再正式造。
为什么？一个是投资比较大，咱们刚才也说了，实际上我们一个航母战斗群外边人评价说我们中国深现在造船就像下饺子一样，确实是，航母战斗群除了航母还有潜艇、驱逐舰，各种配套的都要形成，投入是非常大的。第二个是周期比较长，周期很长，第一艘航母，试样船，实际上我们借鉴了俄罗斯的底子，买了一个半成品，省了很多事，实现了一个跨阶段的飞跃。
还有一个就是验证，比如说我们兵器行业做全坦克，全车的电器兼容的实验室，可能跟这个空间差不多，但是要造一个能把船装进去的比较困难，所以我们的验证跟人家也不太一样，比如说我们的导弹，做全弹的振动试验都可以，但是船上的设备都是分块的，加上特殊的手段做的一些事情。
这是我们舰船行业的一些独特的特点，下面我把我们船舶做可靠性管理和基本做法，实际上基本做法也没有脱离康老师的框架内容，我讲的稍微具体一点。首先一个基础是标准体系的覆盖，就是管理标准体系的覆盖，整个讲这个，这是最基础的。
我们军工行业知道，实际上我们有一个强制性的要求，我们要过国军标9001的标准认定，就像我们经常有的企业说通过9000体系的认证了，我们企业有强制性的要求，而且我们的体系标准制订的是军标，不是国标也不是国际标准，不是行业标准，我们是军标，我们现在不讨论。军标对于我们是一个强制性的要求，在这个军标9000体系框架下还有各种专业工作的标准支撑，这是从一个宏观的层面讲。
具体9001B，就是质量管理要求，有这么几条涉及到可靠性工作，第一个产品实现策划，大家不用记，标准网上都有，大家了解一下就可以。在7.1产品实现策划里，我们有确定产品可靠性等要求，第一个是要求。第二个应该是编制质量计划，质量计划应该考虑使可靠性工作的内容，第三块就是质量目标，质量目标就是我们产品各个层次，我们前面讲了我们行业对于质量特性的定义，我们实际上是包括了可靠性的要求。第四个是可靠性的计划，应该在质量计划，或者单独编制，应该在质量计划体现。
第二项要求是科技开发策划这一块，我们也提出了要求，要求运用、优化、设计等等通用质量特性的通用技术进行开发，我们在开发、研制的时候提出了要求。输出的时候我们也看，输出也有要求，使用时应该给出什么方法，还应该把开发用的方法，工作的内容形成技术设计报告。比方说刚才康老师提到的FMECA的问题，我见过最极端的两个例子，一个兵器的单位出了事故，我们去调查，他FMECA是一页纸，我还见过航空的一个单位，做了一个GE的FMECA，做的很细，比较到位，就是真正的发挥作用。
那个他说我做了，所以我出问题不在我们身上，我说肯定在你身上，因为你没有做到位，你这个事等于没做。因为我们检查也很尴尬，军方已经给他证明说符合要求，但是我们从技术，从管理角度说你还是有问题的，你等于没做，实际上回到这个标题上，我们可靠性的公共技术要真正培育起来。
7.3.4是我们开发评审，现在军方对我们这个要求也比较强制关注，有时候搞专项评审，实际上我们从将年角度可能是有问题的，你产品设计评审还要搞一个专项评审，有时候还有软件的评审。
具体到可靠性，因为咱们前面联系的时候跟我讲希望讲一些具体的工作内容，具体可靠性我们基本上现在是按照450A的装备可靠性工作通用要求工作，我们看这个标准大概是这样，上一版是1988年，最新一版是2004年的标准，分了几个阶段，论证、研究、生产、使用，把不同阶段的工作项目给我们列出来了，这是一个标准的目录，一个结构。
什么叫工作项目？我们看这个表，最左边的一页是450A的条款号，后边是工作项目号，101，102，201，202，101是代表一阶段，论证的，2是我们开始研制了，3就是生产，等等。
论证阶段方案的适用性，中间这一块就是我们工作项目的要求，就是我们还是贯彻了康老师讲的，可靠性是一个系统工程，涉及到方方面面，怎么管呢？我们要从头管到尾，从左管到右，从技术管到实物，真正去落下来。这里面一会儿我挑几个相对重要一点的给大家讲讲，确定条件、要求，工作项目要求。红字的是可靠性计划，实际上后面我们更多是要制定可靠性工作计划。
三阶段进入设计环节，建模，分配、预计，304刚才康老师强调FMECA的问题，还得通过分析。实际上我们今天在座来了很多都是技术人员，大家也或多或少接触过这些内容，或者说并不陌生。四阶段进入验证环节，环节筛选是我们工艺环节的项目，我们试组装之前要做，整机也做筛选。402是研制可靠性试验，4都是试验的，但是包括研制阶段的试验还有验收阶段的试验。
基本上就是5个阶段的工作项目，我们依据不同的产品设置要求，再依据这个标准制定相应的可靠性工作计划，把我们要做的对应产品的可靠性目标，工作目标、质量目标、可靠性指标列进去，把我们工作项目列进去，后面我选了一些，我们简单说一下可靠性工作项目的内容。
第一个就是可靠性工作计划，顾名思义，像我们一个研发的产品，我们做质量计划，做质量管控的工作内容一样，我们要把这个相应的干什么事，比方说后面要不要建模，要不要做预计分配，要不要做强化试验等等，这是工作计划。
时间很紧，稍微点一下，大家知道什么意思就可以了。
第二个，刚才康老师也讲到，我也认为这个事比较重要，我们要建立故障报告，分析和纠正系统，现在究竟是什么状况，更多单位希望通过这个系统建立故障知识提取和管理系统，进而我们要形成我们的设计准则，以前出了什么故障收集上来，因为什么坏了，后续采取什么措施，针对现有产品。
针对以后的产品怎么办，我们要形成设计规范，设计准则，以后这个产品在什么条件下进行什么样的设计，这是设计准则这也是有成熟的标准支撑。
特意的解释一下，我们国家比较推崇的双归零模式依托于这个事情，我们看基本含义流程是对应的，只不过我们刘老院士把他本土化了，定位清楚，激励清晰，本土化了，四个字一句，加了一个管理归零，这是我们本土质量管理特色。
然后是可靠性建模这一个，实际上我们为什么要建模，因为我们要分析，要预计，比如说正船的可靠度是多少，对一个装备，一个设备的MDBF是多少，有指标了，这个指标怎么实现，总是有办法要实现，我们国家也在自己做，也引进了很多可靠性预计分配的软件，大家感兴趣可以查一下。建了模以后就可以做分配，比如说整机是1000小时的，为了保证1000小时，这个主机可能需要2000小时，你那个设备可能要1500小时，根据我们传统的指数分布，失效的情况下可以通过失效率算一下，都有相应的标准支撑。
分配完了可以算一下，是不是正常的失效情况下按照场景分布，是不是能达到我想要的指标，是不是1000小时，还是说一算高了，还是一算低了，实际上前面讲预防性维修，或者叫预习性维修的时候很有用。我们预计到这个关键部件，比方说我最近也做了一些功课，比方说风电行业某个部件不太可靠，但是国家的材料和技术工艺只能做到1500小时，那怎么办？1500小时要换一下，实际上就跟汽车一样，5000公里要把机油换一下，5万公里还要换轮胎等等。我们要预先算一下，而不是根本试验，很高成本的投入。
与其这样我们不如早期把成本和投入按比例的估算一下，怎么样更合适。刚才我们康老师讲FMECA，按照不同层次对上一层级的故障进行分析，这个不多讲，实际上这个方法很重要，但是工作量确实很大，我希望我们确实需要做特性分析或者重要特性分析的时候，在没有其他有效性的方面，没有特别充足数据统计支撑的情况下，不妨可以用一下这个方案，还是非常有效的。
这是有效设计准则，实际上我们支撑工作最好形成这个产品，或者这一型号产品的独特设计准则，这个设计准则实际上不仅仅，从我们质量管理角度不仅仅是可靠性，其他的设计准则也是有的。这个我们看到也都是相应的标准支撑，所以我刚才强调这个。
我们最基础的是什么呢？是我们一个标准体系的支撑，不是说谁想干，怎么干都行的，我们有一个框架，质量管理体系，设计技术标准、工作标准是什么是有一套标准体系支撑的。
这个是环境应力筛选，实际上我们是一个工艺环节，把容易早期失效的产品，通过我们对他工作方面的识别，我们人为的增加温度或者振动其他的影响，早期失效的因素怎么样让他故障暴露出来，不管是模块也好还是机械部件也好。
现在比较成熟的就是元器件这一块都做的比较成熟，结构件这一块相对弱一些。404可靠性鉴定试验，顾名思义，我们出来这个产品以后可靠性的指标是不是跟预计的一样，用户也可能说我就要什么样的，你得证明这个，所以我们一定要做一些鉴定试验，这是军方的要求，我们一般是按照899，当然特殊产品899不涉及的也可以单独设计。
验证试验，给客户交付的时候要做可靠性验证试验，也是按899，鉴定试验跟验证试验还是有区别的，一般是先做鉴定试验，有了基础再做验证试验。比如说典型的产品，做鉴定试验时间很长在验收的时候做保证试验，用比较短的时间验证我的样本量符合我们鉴定试验的要求。
下面一部分简单介绍一下我们舰船装备做的可靠性基本科目，工作项目，实际上涉及到系统更为复杂，比如说船上的有其他系统，系统里面套子系统，比如说我们船上最大的作战系统，作战系统下面还有二级子系统，比如说导航系统，导航系统有多大，大概有100台套的设备，所以我们知道实际上在舰船上设备的复杂性非常大，所以可靠性管理是一个比较复杂的事情。
下面说的是一些基本的做法，下面再讲一下工程技术的热点，我们这些年经常讨论的，这些我们行业单位这些年在这方面科研里努力达到的最终落点，第一个是系统化、整合化的产品设计流程，实际上 现在不管是工程特性还是可靠性，还是维修性，还是其他的要求，我们期望跟我们的设计流程有效的结合，而不是说今天我先做这个，明天再做那个，隔离开来做，不是这个概念，也很难做。那样的话无论是设计还是设计，第一个投入比较大，第二个周期比较长，第三个针对性不是特别好。现在有一些单位，包括北航做的一体化设计流程，对优化和权衡体够了一些方法，这是IPPD这一块，也是系统管理的一个概念，在可靠性管理。
第二个是软件可靠性，为什么要提一下呢？也是我们这个行业这几年比较热点的，其实只是要强调一点，软件也是有可靠性的，软件可靠性这几年走的比较靠前，建立了各种各样的质量评价模型，质量评价方法，但是不同于传统的电子线路，电子设计的评价模型。提醒在座诸位，做系统设计，软件设计要考虑到本身也有可靠性，我们要考虑到工作可靠度，否则硬件很好，但是实际上可能整体的可靠性还是达不到。
第三个是工艺可靠性，实际上我们也贯穿了系统化管理的思想，也是这两年我们国工局比较关注的一个点，也是大家推的一个点，跟质量管理基本上趋于结合，怎么把最终产品的可靠性目标跟生产工艺的过程有机结合，相应起来优化、评价，然后达到最终，过去我们传统的用质量控制的方法，但是比较模糊，但是对可靠性这一块，我们也说不太清楚，比方说刚才唐老师举的容差的问题，配合间隙是这个情况。小一点以后对最终的适配性还有磨合的可靠性到底结果是怎么样，可能不太清楚。
我上上周去西安一个单位查一个问题，去年出的一个事故，他就是一个工艺的问题，这个东西因为也是设备的问题，我不太方便多说。工艺环节有一种工艺叫硬脂氧化工艺，这个工作人员也不太注意，耗了10吨油，装配到那个传感器上，在飞机返航的时候造成一些故障，后来就查这个，就是工艺有不足的情况，也有控制不为的情况，这是典型的工艺环节对最终的可靠性指标有影响。
如果认识到这个以后就没有问题，就严格控制有没有配合间隙，要控制到多少多少，原来是比较宽的一个间隙，他认为没问题，只要能动就可以，实际上不是这样，我们认识有一个提高的过程，所以这是工艺可靠性这一方面。
第四个是可靠性强化试验，实际上这事提了很长时间，这里面我们大概包括两部分，一个是（英），一个是（英），刚才康老师有一个图也说明这个情况，我们试验是什么情况，为什么我们说这两年是比较热点的，因为这两年比方说前一阵去的单位，他们已经跟工程试验非常紧密的结合，现在新研的产品都要做（英）试验，甚至到了跟华为的情况有点类似，这个设计师要跟你商量我一定要做这个，不做心里不踏实，做完之后暴露出故障他进行修改，修改完了再做，一年之后数据非常明显的对比，从交付故障率大幅度的降低，所以现在他这个研究室，设计者都非常乐意做这个事，为什么？他省钱，还得到实惠。
再一个，前面我们说应力筛选试验，450A规定了，很多单位也在做，其实我们经常做的是电子器件的老练，通多长时间稳定一下，有点这个概念，我们民企经常做这个事，实际上也是通过环节把早期失效的部件挑选出来。
再下面是故障预测与健康管理，康老师也提到，这也是这两年科工局提的技术方法和技术体系，特别是对成熟产品有一定的故障率需要综合保障的，综合保障的情况，我们希望他上这种技术。但是这个也是，针对不同行业的不同产品要相应建相应的不同PHM的体系和方法。
这是海装公司做的一个一体化运维，为什么给他放，他有一些PHM的影子，比如说统计分析，预测，当然还有运算的功能。他的方向是对他做的预防性的维护策略，为什么要反复讲这个东西，实际上我们风机最终的目标是什么？不是故障率，是效能，是产出，我们要发电，要挣钱的，最终我们用户关注这个，要挣钱的。要想挣钱你就得给用户提供一体化，最小，最合适的维修间隔的收益，不维修不可能，不维修这个设备可能非常贵，投入非常大，也可能不维修，但是也可能不合适。我们得适当的投入，适当的维修间隔，适当的维修策略，这些靠什么？靠前面可靠性的预计、分配，包括这套系统有效的管起来。
最后一个，我在网上搜了两个小案例，不针对任何人，只是结合今天讲的可靠性管理。这是我们一个齿轮箱的要求，我们总装场1.3倍的荷载，类似康老师讲的ESS试验的方法，我这一块想强调标题，供应链的质量控制，如果我们有下家的话，这是我们这个行业传统的做法，如果有下家的话对你的可靠性提一个要求，对不起，你给我供货除了你发电以外，你的可靠性指标是多少，我们要把这个事说清楚，我们称之为质量保证要求或者质量控制要求，不是说质量先给我吧，写一个24事应急保障，随时服务，我不要那个，你给我一个准确的数我心里更踏实，我是从这个角度提一下要求。
第二个是我看别人做的一个案例，挺有意思我放在这儿。目标要提高我们导电滑环的可靠性，他建立四步，目标、建模、最后效果验证，首先得有一个目标，目标失效率是8.29%，我们说可靠性的目标肯定不是这样的目标，我们是故障间隔时间，能转多少转，能坚持多长时间。进行FTA，FMECA进行建模，实际上这个顺序是颠倒的。
我们在开展可靠性工作的时候，还是回归到这个主题，我们要依据什么呢？依据我们的企业标准的体系，质量管理怎么要求的？我们可靠性的工作是怎么要求的，一定要找到依据，规范性的去做，因为现在可靠性工作发展到现在这个阶段，应该说已经进入康老师说的比较温暖的阶段，应该说我们能够创造一个更好的条件，最后是结束。
引用了很多文献，包括刚才这个案例，不太合适的地方请大家多多指教，谢谢大家。
