基于軌道交通產(chǎn)品可靠性的全壽命周期管理體系的構(gòu)建與實踐——T公司案例分析

羅嬋 周貝 錢海建 蔣富林

株洲時代新材料科技股份有限公司 湖南株洲 412007

產(chǎn)品的生命周期是指從產(chǎn)品的需求開始，到產(chǎn)品淘汰報廢的全部生命歷程。軌道交通產(chǎn)業(yè)具備高速度、高安全等級、高風(fēng)險和高速發(fā)展等諸多特點，可靠性成為軌道交通產(chǎn)品的基本要求和核心競爭力，而全壽命周期管理體系的構(gòu)建是可靠性保障的基石。目前，我國軌道交通行業(yè)企業(yè)在產(chǎn)品可靠性管理和全壽命周期管理體系構(gòu)建中還存在或多或少的問題。本文試通過對T公司基于可靠性的全壽命周期管理體系構(gòu)建的背景和主要做法的介紹，對如何基于可靠性開展產(chǎn)品全壽命周期管理做一些粗淺的探討。

1 基于軌道交通產(chǎn)品可靠性的全壽命周期管理體系構(gòu)建的背景

1.1 是落實國家兩化融合戰(zhàn)略、促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需要

產(chǎn)品全壽命周期管理運用的是先進的企業(yè)信息管理的思想和理念，對企業(yè)過去和當(dāng)前的諸多行之有效的技術(shù)、系統(tǒng)、流程、實施方法和企業(yè)智力資產(chǎn)進行繼承和集成，在正確的企業(yè)戰(zhàn)略思想和商業(yè)原則的指導(dǎo)下，將其提煉為符合企業(yè)實際的解決方案。T公司作為軌道交通行業(yè)的大型國有企業(yè)之一，同時作為中國軌道交通減振降噪領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，有責(zé)任、有義務(wù)、也有條件結(jié)合自身的優(yōu)勢和特點，開展產(chǎn)品全壽命周期管理的探索與實踐。

1.2 是實現(xiàn)國際化經(jīng)營、適應(yīng)國際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的需要

目前國內(nèi)軌道交通企業(yè)正處于追趕國際先進軌道交通企業(yè)的發(fā)展階段。在國家“一帶一路”和“高鐵外交”戰(zhàn)略的強力支持下，我國各類軌道交通新產(chǎn)品陸續(xù)出口海外，一大批國際重大工程項目接踵而至。隨著行業(yè)集中度的變化，新的競爭者加入，高鐵“走出去”還面臨貿(mào)易保護及國際對手的打壓，以及客戶的交付和質(zhì)量要求的不斷提高。為有效滿足IRIS（International Railway Industry Standard）標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于產(chǎn)品質(zhì)量和安全的核心理念和要求，軌道交通出口企業(yè)必須實施產(chǎn)品全壽命周期管理，這是獲得國際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通行證的必由之路。

1.3 是創(chuàng)新軌道交通產(chǎn)品管理方式、提升管理效率的需要

新的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）的范圍從產(chǎn)品概念產(chǎn)生到產(chǎn)品消亡和回收過程中的所有過程。而T公司原有的產(chǎn)品管理方式并沒有脫離傳統(tǒng)的市場營銷學(xué)的產(chǎn)品周期管理，還存在諸多急待解決的傳統(tǒng)管理方式的影響，如信息化手段滯后、缺少產(chǎn)品市場需求分析、產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計管理粗放化、產(chǎn)品制造的數(shù)字化程度低、質(zhì)量管控落后于國際先進水平等。因此，T公司必須構(gòu)建基于產(chǎn)品可靠性的全壽命周期管理體系，以提升管理效率。

2 基于軌道交通產(chǎn)品可靠性的全壽命周期管理體系構(gòu)建的內(nèi)涵

2.1 明確產(chǎn)品全壽命周期管理的范圍

運用新的產(chǎn)品生命周期理論，明確產(chǎn)品生命周期的階段，包括產(chǎn)品需求分析、研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、交付后的服務(wù)以及處置。同時，將RAMS（Reliability,Availability,Maintainability,Safety）理念貫穿產(chǎn)品全壽命周期，通過產(chǎn)品全壽命周期的質(zhì)量管理和控制實現(xiàn)產(chǎn)品的可靠性、可用性、可維護性和安全性的要求。建立以RAMS工程為核心的產(chǎn)品信息集成管理平臺，基于產(chǎn)品實現(xiàn)過程，以流程管理為導(dǎo)向，以信息化為支撐，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成管理和數(shù)據(jù)共享。該平臺以軌道交通零部件產(chǎn)品為管理為對象，建立一套基于高效率檢測技術(shù)的集成質(zhì)量管控平臺并具備快速復(fù)制能力，使T公司的產(chǎn)品質(zhì)量過程控制能力達到業(yè)界領(lǐng)先水平。

2.2 明確基于軌道交通產(chǎn)品可靠性的全壽命周期管理體系構(gòu)建的內(nèi)涵

以建立“受人尊敬的國際化公司”的發(fā)展戰(zhàn)略為導(dǎo)向，以國際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系以及兩化（工業(yè)化和信息化）融合為依據(jù)，以新的產(chǎn)品全壽命周期管理理論為指導(dǎo)，以信息技術(shù)為支撐，將RAMS工程貫穿至產(chǎn)品的整個生命周期，從對產(chǎn)品的可行性分析研究到產(chǎn)品報廢的整個生命周期過程中，均建立起RAMS論證過程。

通過頂層設(shè)計產(chǎn)品全壽命周期管理體系架構(gòu)，建立以RAMS工程為核心的產(chǎn)品信息管理平臺，實施產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計管理精益化，推進產(chǎn)品制造過程管理數(shù)字化，實施產(chǎn)品質(zhì)量管控信息化，形成以項目管理系統(tǒng)（PM）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、智能化檢測線和RAMS工程應(yīng)用為核心的產(chǎn)品全壽命周期管理體系，實現(xiàn)提升產(chǎn)品質(zhì)量和降低產(chǎn)品壽命周期成本。

3 基于軌道交通產(chǎn)品可靠性的全壽命周期管理體系構(gòu)建的主要做法

3.1 頂層設(shè)計產(chǎn)品全壽命周期管理體系架構(gòu)

T公司建立了產(chǎn)品全壽命周期管理的機構(gòu)，成立信息中心，設(shè)立流程管理部和數(shù)據(jù)開發(fā)部。繪制了T公司產(chǎn)品全壽命周期管理體系模型框圖（見圖1），明確了產(chǎn)品全壽命周期管理的范圍、目標(biāo)、所需的資源、運作模式與管理方法。對產(chǎn)品從需求開始，到報廢的全生命周期歷程進行科學(xué)的、規(guī)范的以及信息化的管理。T公司以IRIS體系和兩化融合要求為依據(jù)，以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品全壽命周期管理體系的核心功能模塊包括需求管理、研發(fā)管理、制造管理、質(zhì)量管控、服務(wù)管理。

圖1 T公司產(chǎn)品全壽命周期管理體系模型框圖

3.2 建立以RAMS工程為核心的產(chǎn)品信息集成管理平臺

軌道交通產(chǎn)品是T公司的主型產(chǎn)品之一，一方面產(chǎn)品關(guān)系著軌道車輛的行車安全，有著極高的可靠性和安全性要求；另一方面，軌道交通產(chǎn)品種類多、數(shù)量少、需求多樣、開發(fā)周期短。因此，具備快速開發(fā)出高可靠性的產(chǎn)品的能力至關(guān)重要，而RAMS技術(shù)的應(yīng)用則是解決該難題的有效途徑之一。

（1）構(gòu)建產(chǎn)品信息集成管理平臺。T公司建立了以RAMS工程為核心的產(chǎn)品信息集成管理平臺，基于產(chǎn)品實現(xiàn)過程，以流程管理為導(dǎo)向，以信息化為支撐，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成管理和數(shù)據(jù)共享。

（2）構(gòu)建RAMS工程化應(yīng)用綜合模型。T公司的RAMS工程應(yīng)用圍繞著RAMS數(shù)據(jù)庫建設(shè)、RAMS工具的應(yīng)用以及RAMS工程師的培養(yǎng)三方面開展。建立FRACAS（故障報告、分析及糾正措施系統(tǒng)）系統(tǒng)，并有效集成PLM（項目管理）、SAP（企業(yè)資源管理）、MES（制造執(zhí)行）、CRM（顧客關(guān)系管理）系統(tǒng)，打通產(chǎn)品生命周期質(zhì)量管理全流程，實現(xiàn)對產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量的管理，提升產(chǎn)品品質(zhì)。

（3）基于產(chǎn)品實現(xiàn)過程同步開展RAMS活動。在需求分析階段，識別、分析和評估產(chǎn)品的RAMS技術(shù)要求，形成RAMS可行性性報告，為產(chǎn)品設(shè)計提供技術(shù)輸入。設(shè)計階段通過產(chǎn)品可靠性建模、分配、預(yù)計以及FMEA（失效模式）分析、PHA（危害性分析）分析，識別產(chǎn)品設(shè)計過程潛在失效模式，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。試制階段、FAI階段通過對生產(chǎn)階段過程的監(jiān)控與分析，保證產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量管控。批量生產(chǎn)及維護階段通過對產(chǎn)品運行現(xiàn)場的使用情況監(jiān)控與維護，確保產(chǎn)品運營過程的質(zhì)量水平。同時，同步收集產(chǎn)品運行數(shù)據(jù)，并反饋至產(chǎn)品設(shè)計和制造，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計和工藝，實現(xiàn)產(chǎn)品應(yīng)用過程的高可靠性、高安全性。

3.3 實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計管理精益化

T公司通過PM系統(tǒng)實現(xiàn)從項目立項及策劃、設(shè)計及評審、試生產(chǎn)及評審，到轉(zhuǎn)批評審的產(chǎn)品開發(fā)全過程的信息化管理。建立項目管理系統(tǒng)及研發(fā)績效管理體系，實現(xiàn)PM與SAP系統(tǒng)的集成，整合管理各維度的經(jīng)濟效益數(shù)據(jù)，通過平臺實現(xiàn)項目過程“自動化”，進行項目成本的匯總管控。通過PLM系統(tǒng)集中管理產(chǎn)品研發(fā)過程的成果物，實現(xiàn)與設(shè)計工具的集成。推動PLM與PM系統(tǒng)集成，實現(xiàn)“工作任務(wù)”與“產(chǎn)品數(shù)據(jù)”的無縫對接，管控產(chǎn)品數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)和技術(shù)狀態(tài)的變化。

3.4 推進產(chǎn)品制造過程管理數(shù)字化

軌道交通零部件制造企業(yè)具有典型的離散制造的特點，難以實現(xiàn)實物的連續(xù)流，生產(chǎn)現(xiàn)場管理存在嚴重的“信息黑箱”現(xiàn)象。為此T公司經(jīng)過長時間的探索與研究，建立了一套數(shù)字化的產(chǎn)品制造過程管理體系，即基于ERP（企業(yè)資源管理系統(tǒng)）、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）等技術(shù)的運用，建立標(biāo)準(zhǔn)化、精細化、智能化的生產(chǎn)模式，其架構(gòu)為：計劃排產(chǎn)智能、生產(chǎn)協(xié)同智能、決策支持智能、質(zhì)量控制智能、資源管理智能、設(shè)備監(jiān)控智能。利用自動數(shù)據(jù)采集和信息過程監(jiān)控技術(shù)加強管理，提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，以及合理計劃排程，推進高效、節(jié)能、流暢的人性化工廠的建設(shè)。

3.5 實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量管控信息化

傳統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量管控方式表現(xiàn)出明顯的不足，如落后的數(shù)據(jù)收集和管理的方式，大量數(shù)據(jù)依靠手工記錄，數(shù)據(jù)分散，導(dǎo)致經(jīng)驗無法繼承；歷史數(shù)據(jù)難以按需求進行分類查詢，沒有統(tǒng)計功能；質(zhì)量管理的過程信息與設(shè)計、制造、售后等其他系統(tǒng)之間缺乏銜接，信息交換依靠紙介質(zhì)完成，無論是速度或準(zhǔn)確度都無法滿足要求。

為此，T公司建立了產(chǎn)品質(zhì)量管控信息化系統(tǒng)，將設(shè)計、工藝和生產(chǎn)等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各類質(zhì)量活動進行流程化和信息化的管理，將各類質(zhì)量信息進行結(jié)構(gòu)化存儲并實現(xiàn)產(chǎn)品信息的追溯。借助信息化技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫功能以及質(zhì)量管理的統(tǒng)計、分析以及預(yù)警等，實現(xiàn)質(zhì)量管理業(yè)務(wù)的數(shù)字化、流程化。T公司產(chǎn)品質(zhì)量管控信息化建設(shè)的主要實施手段是對已有的信息系統(tǒng)進行改造和優(yōu)化，并實現(xiàn)各相關(guān)系統(tǒng)的集成。

3.6 優(yōu)化產(chǎn)品運維服務(wù)管理

T公司建立了基于顧客服務(wù)導(dǎo)向的售后服務(wù)管理體系，以流程設(shè)計和流程細化為重點，規(guī)范售后服務(wù)流程體系和管理機制，推動職能管理向流程管理變革；實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的決策，運用外部數(shù)據(jù)推動內(nèi)部技術(shù)改造升級、工藝優(yōu)化、持續(xù)改進與管理創(chuàng)新；變“被動響應(yīng)”為“主動服務(wù)”驅(qū)動傳統(tǒng)的“產(chǎn)品銷售+故障處理”理念向“產(chǎn)品+解決方案”理念的轉(zhuǎn)變。

T公司優(yōu)化產(chǎn)品運維服務(wù)管理的主要舉措有：

構(gòu)建“強矩陣、高效率”的以客戶為牽引的服務(wù)管理體系；

建設(shè)售后“信息化系統(tǒng)”，實現(xiàn)在線監(jiān)控支撐能力建設(shè)；

建立系統(tǒng)性的標(biāo)準(zhǔn)化庫，實現(xiàn)基礎(chǔ)管理標(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)的規(guī)范性；

以KPI指標(biāo)為牽引，實現(xiàn)顧客滿意度提升。

4 基于軌道交通產(chǎn)品可靠性的全壽命周期管理體系構(gòu)建的效果和總結(jié)

T公司帥先在軌道交通行業(yè)推行基于RAMS工程的產(chǎn)品全壽命周期管理，已初步建立了產(chǎn)品全壽命周期管理體系，提升了產(chǎn)品質(zhì)量和管理效益。提升了研發(fā)項目管理效率，加強了對項目進度、成本、風(fēng)險的管控，降低了溝通成本，實現(xiàn)了知識的積累和共享。

降低了開發(fā)成本，項目開發(fā)超期率由36%降低到5%，項目超支率由76%降低到15%。同時，提升了生產(chǎn)效率、檢測效率，提升了產(chǎn)品實物質(zhì)量和可靠性水平。應(yīng)用于CRH380D上的金屬橡膠減震產(chǎn)品運行120萬公里0故障；和諧機車減震產(chǎn)品可靠性居行業(yè)領(lǐng)先水平。通過產(chǎn)品全壽命周期管理的應(yīng)用，T公司軌道交通產(chǎn)品從未發(fā)生過D類以上事故，行業(yè)抽檢100%合格，主型產(chǎn)品一次交檢合格率達99.62%，多年來穩(wěn)居行業(yè)前列。