技術革命與質量再思考：全面質量管理的創新
——正泰電氣基于失效金字塔原理的前端質量管理實踐

◆黃利平 唐寧峰 / 文

0 引言

和其他大部分行業一樣，輸變電行業大部分企業質量管理關注點主要在制造過程階段，對于技術評審及設計開發階段等前端的質量管理重視不夠，深耕不足，辦法不多，效果不理想，付出的代價往往很大，常因質量問題導致項目失敗，給企業帶來重大風險。

從過程角度考慮，用戶質量要求的識別、設計開發、材料采購、生產制造、安裝使用構成產品質量形成的幾個關鍵階段。如果前一階段發生失效，則為糾正前一階段失誤所采取措施的費用將呈幾何級數遞增，可能導致構成用戶質量要求識別過程、設計開發過程、生產制造過程、使用過程的頂部、中部和底部失效金字塔的出現。故積極采取措施，加強顧客質量要求的識別和設計開發等前端質量管理非常重要。

正泰電氣股份有限公司（以下簡稱正泰電氣）是一家以“全球領先的智能電氣系統解決方案提供商”為己任，從事750kV及以下輸配電設備制造和工程總包服務的公司，屬于重大裝備制造業，產品涵蓋廣、跨度大，技術含量高，用戶需求定制化，給質量管理帶來不小的難度。為此，正泰電氣認真分析當前和今后形勢，深刻體會到技術革命新形勢下產品、系統日益復雜，各類新技術、新工藝、新方法層出不窮，產品更新換代越來越快、顧客的要求越來越高的趨勢，并結合“一帶一路”倡議下產品邁步國際市場所面臨的一系列問題，改變觀念，適時將質量管理重心前移，推行技術評審模塊化、標準化來識別用戶質量要求，在行業內率先開展全面可靠性管理來提升產品可靠性，在設計開發階段通過搭建DFMEA平臺來規范設計過程等，積極從質量形成的源頭上進行把控，引導企業質量管理邁上新臺階。

1 推行技術評審的標準化、模塊化，充分識別顧客質量要求

技術評審的目的之一是對顧客質量需求信息進行識別和評審，為工程設計提供輸入，是全面質量管理工作不可或缺的重要一環。一旦顧客需求識別發生偏離，事后補救就變得困難，往往會給企業造成重大損失。

技術評審工作不僅責任重大，而且技術含量也較高。評審工程師要熟悉產品及其相關標準、法律法規的要求，需具備各類隱含需求的分析、挖掘能力，以及技術協議與圖紙相互矛盾之處等的識別能力。同時，評審工程師還需要較為豐富的工程設計經驗，以確保工程設計所需的輸入要求。針對國外工程項目，除了需要克服語言的障礙外，還需要了解包括國際標準在內的一些“游戲”規則。

輸變電行業，顧客需求的產品以定制化為主，不同的產品、不同的項目、不同的使用環境、不同的國度、不同的技術標準等都可能帶來顧客需求的變化。對同樣的評審項目，由于技術評審工作的相對復雜性，在實現顧客需求轉化的過程中，不同的評審工程師知識能力、工作習慣、方法、對事物理解的差異等原因極有可能導致評審結果大相徑庭。以上兩種情況都可能造成技術評審結果偏離，導致較為嚴重的后果。因此，如何高質量開展技術評審工作、提升技術評審輸出質量就成為日益突出的問題。

在不同的顧客需求、不同的評審工程師這兩個前提下，如何保證同類項目技術評審結果的一致性和準確性是問題的關鍵。通過標準化、模塊化的技術評審標準模板來規范技術評審過程，不失為重要選項。

長期以來，由于顧客需求的個性化、評審工作相對較高的技術含量，以及重視不夠等方面的原因，對技術評審的標準化、模塊化工作推進不力，雖然已經開展，也取得一定的成效，但是普遍做得不夠徹底，達成的共識遠遠不夠。伴隨技術評審工作個性化和隨意性傾向增大，同類型的項目技術評審不同評審工程師得出的結論往往出入較大，常因此造成損失。比如，針對海外工程工程項目常需派人到用戶現場進行整改等。

因此，正泰電氣根據公司相關規定，定期在多個事業部開展技術評審的標準化、模塊化的技術評審模板的制定和升級，使產品的技術參數、標準的要求、環境的要求，以及工程項目其它各種明示、隱含的個性化要求等得到評審和確認。

正泰電氣先從每個事業部抽出一到兩種典型產品來編制標準化、模塊化技術評審標準模塊清單，根據產品特性確定每個產品模塊的具體評審事項，并針對單個技術評審事項提供多種可能選項。比如，變壓器提供45號、25號兩種油號以供選擇，避免思維固化在其中一種常用的選項，造成技術評審結果偏離。這些帶菜單式選用功能的技術評審標準模板清單在定稿前再在各事業部間進行橫向對比，并結合頭腦風暴等方法，查遺補漏、反復優化。

標準模塊清單確定后，具體的工程項目技術評審就在這個基礎上展開。比如，某個產品標準模板清單假定總共規定了80個評審事項（包括了各種可能選項，涵蓋工程項目可能需要評審的大部分事項），具體的工程項目技術評審首先就在這80項中進行選擇，少數規定以外的特殊事項另外增補。這樣，就較大程度地避免了由于個人工作習慣、思維定勢、方式方法不同等原因造成的評審結果偏離，工程項目的評審質量得以保證。

針對規定以外的少數特殊事項，如果有較高幾率還會在將來的其它工程項目中出現，那它可能會被直接添加到技術評審標準模板中，或者備注欄作為關注項加以提醒，從而實現持續改進。

正泰電氣開展技術評審標準模板清單的編制和升級，使技術評審過程標準化、規范化，實現了知識分享。雖然前期花費了不少時間和精力，但是顧客要求的識別和確定得到充分保證，使錯、漏評大幅度下降，提升了技術評審的質量和效率的同時提升了工程設計的輸入質量，減少了后期的溝通時間成本，提升了各事業部按時交貨的能力，并為技術評審階段的質量監督提供了接口，也為技術評審工程師的績效考核提供了新的依據，基本實現了預期目標。下一步，將在此基礎上進一步完善和升級。

2 以可靠性為紐帶，提升設計開發輸出質量

把產品生命周期劃分為設計和制造階段（t＜0）、出廠時（t=0）、使用階段（t＞0），可以看到：t=0時質量關注的焦點是產品合格率，判定依據來源于產品驗收規范。t＞0時關注的是使用過程中產品的功能保持能力，即可靠性。如果在t＜0時的設計開發階段沒有注入可靠性的設計思想，并采取預防失效的措施，那么由此形成的產品驗收規范即使判定t=0時產品質量合格，也不能代表t＞0階段使用的可靠性。

因此，著眼于使用階段的產品質量，關注產品可靠性，并將產品可靠性需求注入到設計開發階段，以此作為產品驗收規范的依據，才能從根本上提升產品質量的可靠性。

2.1 可靠性工作開展的背景

2.1.1 高可靠性產品是用戶的必然要求

提高產品可靠性，可以減少停機時間，提高產品可用率。可選條件下，用戶會首先考慮滿足功能要求的高性價比、高可靠性產品。

2.1.2 技術革命新形勢下的必然要求和行業特殊性的需要

隨著科學技術的發展，新技術、新工藝、新方法等獲得越來越廣泛的應用，同時產品容量越來越大、參數及系統越來越龐大和復雜，設計開發周期越來越短，使得可靠性相關問題日益增多。同時考慮到輸配電行業關系到千家萬戶生命財產安全的特殊性，一旦出問題，后果往往比較嚴重，因此，對產品可靠性要求非常高。

2.1.3 企業參與市場競爭、實現自身戰略目標的需要

產品可靠性的提高使得維修費及停機檢查損失費大大減小，降低了總費用，也踐行了為顧客創造價值的理念，提升了企業質量信譽，增強了質量競爭力，從而進一步擴大了市場份額，提高了企業經濟效益。

不可靠的產品常造成售后費用增加、貨款難以回收、顧客索賠、法院起訴、丟失市場等嚴重后果，直接影響企業自身戰略目標的實現和可持續發展能力。提升產品可靠性是防止重大事故發生，降低企業經營風險的必要舉措。

2.1.4 企業經營環境、資源的多變性導致可靠性問題頻出，需要通過開展和加強可靠性管理加以解決

傳統設計只要安全系數選擇合適，就認為產品是安全可靠的。其實質是強度與應力（載荷）只取平均值來計算安全系數，并不符合產品的實際運行狀況。根據可靠性工程“應力——強度干涉模型”原理，應力超預期或者強度不足都可能帶來產品的可靠性問題。而企業經營環境、資源的多變性常會帶來產品的強度變化，從而導致可靠性問題頻出。另外，新技術革命的條件下，產品的設計開發可參照的歷史數據越來越少，給產品可靠性帶來新的挑戰，這些需要通過可靠性管理加以解決。

2.2 正泰電氣的可靠性管理實踐

正泰電氣立足于輸配電行業，并充分認識到行業的特殊性，充分關注顧客明示或潛在的可靠性要求，將可靠性工程納入戰略管理，通過可靠性管理體系的建立和有效運行，對產品進行全面可靠性管理，努力提升產品可靠性，超越顧客滿意，為實現整體經營目標打下堅實的基礎。

2.2.1 以T＞0的產品出廠時的質量作為切入點，建立可靠性管理體系

正泰電氣依據IEC60300-1:2003可靠性管理體系要求，編制《可靠性管理》等文件，并將可靠性管理體系方針、目標明確于體系《管理手冊》中，成為可靠性工作指南。從產品策劃、設計、測量、分析和改進在內的產品全生命周期各階段進行可靠性管理，以實現總的可靠性目標。

正泰電氣于2016年9月順利通過華信技術檢驗有限公司現場審核，獲得行業首張可靠性管理體系評定證書。

2.2.2 以產品的失效信息為切入點，開展產品全生命周期可靠性管理

正泰電氣完善可靠性信息管理平臺，規范產品失效信息的收集及填報，建立產品失效模式數據庫，并定期通過上海質協用戶評價中心（第三方）開展包含可靠性數據在內的用戶滿意度調查，以相關數據作為產品設計開發的輸入。

2.2.3 確定產品可靠性目標，并注入到設計開發過程

正泰電氣認同產品可靠性是設計出來的，把可靠性管理的重心放在產品設計開發階段。根據產品類別制定不同的可靠性設計準則，進行可靠性方案的設計論證和可靠性指標分配，把類似產品的失效模式數據庫、顧客及相關標準等方面的要求，及企業自身的可靠性目標、類似產品的可靠性指標，比如壽命、MTBF、故障率等作為設計開發的輸入。

在新產品設計開發階段，在可靠性設計任務書中明確可靠性與維修性指標值及目標成本；采用簡化設計、降額設計以及DFMEA、價值工程等可靠性設計方法或技術，通過定量評分或定性衡量方法評定產品可靠性設計水平，采用“評分預計法”等方法從系統的復雜度、技術成熟度、環境嚴酷度等方面進行論證，確定設計原則及驗證方式，以保證設計開發質量。

2.2.4 結合可靠性試驗，開展可靠性增長

由于技術革命使得產品都傾向于大型化和復雜化，產品設計很難一次成功，產品可靠性指標難以一次性達到設計目標，需要反復改進，正泰電氣預先設定了產品每一個階段的可靠性目標，制定切實可行的可靠性試驗方案，促進可靠性增長。

正泰電氣通過確定基于產品的環境剖面來確定試驗方案、試驗參數，以避免試驗方案不完善、產品浴盆曲線的初始部分延續到用戶使用過程之中，增加產品在用戶使用階段的失效率，并通過可靠性試驗來確認研發和生產的產品是否符合可靠性要求，全面了解產品的極限特性，為進行可靠性增長提供基礎信息。

2.2.5 通過供應鏈管理，提升供方產品可靠性保障能力

明確供方產品的可靠性要求，并適時進行可靠性試驗驗證以及對供方進行幫扶，推動供方加強可靠性管理，提升供方產品的可靠性水平。

正泰電氣推行可靠性管理，規范了外部可靠性信息收集和管理，通過設計開發階段可靠性設計的注入，從源頭上提升了產品可靠性，以可靠性為關注重點的產品質量也踏上新臺階。

3 搭建DFMEA平臺，嚴格設計過程管理

設計開發過程的設計、評審、驗證、確認等是設計開發質量形成的重要階段，其中設計和評審環節是關鍵。正泰電氣搭建DFMEA平臺，著力加強設計環節的質量控制。

3.1 開展DMFEA的背景

DFMEA實質上是設計開發過程設計、評審、驗證、確認等諸多環節中的關鍵環節“設計”套路的規范化。作為質量管理體系有關設計開發管理要求的一個具體行動計劃，DFMEA經過無數次驗證，被證實是有效的、科學的套路。在此規范導向下開展設計階段的工作，具體的技術問題按技術套路去解決，整體設計將因此變得更為有效，設計質量將得到最大的保障，可以從設計開發源頭上減少產品缺陷，提升產品可靠性和環境適應能力，具有很強的可操作性和現實意義。

DFMEA從產品的功能分析出發，通過功能失效模式分析使深奧的、抽象的設計思路條理化、文件化，通過對功能要求及潛在失效模式的分析，尋找失效的真正原因，并借助RPN風險系數進行失效風險評估、針對高風險項采取設計改進等手段將相關風險降低到可以接受的程度。通過這種邏輯性強、一環扣一環，層層推進的方式，為設計團隊發現問題、分析問題、解決問題打開了一扇完整的門。同時，通過為各方提供通用的溝通平臺，結合頭腦風暴法、5Why等常規質量工具，提升了設計開發的深度和廣度，實現了集體智慧最大限度的注入，團隊合力產生杠桿效應。這是DFMEA核心價值所在。

除了使設計過程條理化、文件化之外，DFMEA還讓知識得以積累、沉淀；實現低成本修改，從而降低事后修改的概率，減少變更而帶來更大問題的可能性；通過更新持續改進。

3.2 輸變電行業DFMEA動向

由于理解上的偏差和培訓、推廣不到位等原因， DFMEA作為實用技術和質量管理方法、工具，在諸如輸變電這類汽車行業以外的重大裝備制造企業里并沒有發揮出應有的作用。

由于輸配電行業產品本身的高風險屬性，和基于風險降低思維的DFMEA高度吻合，DFMEA融入到設計開發過程中，具有深遠的生命力。

3.3 正泰電氣對影響產品設計開發質量的因素的分析

a.是否按照規定的流程去做。比如設計開發過程中，設計評審是重要環節，如果忽視這個環節，設計開發的質量將大打折扣。

b.采取什么樣的驗證手段去確保設計開發質量。驗證方案不合適，產品可靠性得不到保障。

c.采取怎樣的設計開發工具。比如仿真設計、三維繪圖工具等設計方法，運用恰當，無疑有助于提升設計開發的質量。

d.采取怎樣的質量方法來提升過程質量。比如通過DFMEA進行潛在失效模式及后果分析，可以從源頭上提升產品的設計開發質量。

一個設計開發團隊往往由不同專業背景、知識結構、工作經歷和習慣的人員構成，對問題的認識差別大，思考問題的角度不同，對設計開發工具的掌握千差萬別。針對具體的設計開發項目，如果沒有一種合適的方法或者工具將大家統領起來，則很難形成合力，直接影響設計開發的效率和質量，甚至項目的成敗。

3.4 正泰電氣充分發揮“敢為天下先”的精神，在搭建DFMEA平臺方面持之以恒

從上層領導支持，到投入資源開展培訓、項目策劃、過程監督、成果分享等重要活動，明確設計開發過程中必須有DFMEA輸出，并在政策上予以適當傾斜。正泰電氣從2010年開始逐步開展DFMEA（設計FMEA）、PFMEA培訓，從技術主管開始，到一般設計開發工程師、工藝工程師、質量工程師、生產一線骨干代表，逐層實行“換腦戰略”，培養自己的FMEA工程師，力求從設計開發源頭上開展DFMEA的實施，消除產品缺陷，提升產品可靠性。先從高壓開關事業部、高壓變壓器為試點，以點帶面，層層鋪開，逐漸探索出一條適合輸變電重大裝備制造業的FMEA之路，并取得一系列成果。比如，高壓開關事業部2017年針對ZF34A-252小型化GIS產品先后開展了DFMEA。通過對關鍵件斷路器進行嚴重度（S）、發生頻度（O）及探測度（D）評分，計算風險優先系數（RPN），確定把“斷路器彈簧觸頭通流能力”等項做為風險降低設計舉措，并通過設計改進，降低RPN風險系數，從設計開發源頭上提升了產品質量。

實施開展DFMEA，相應地需要建立完善的失效模式數據庫，這就對售后質量信息的收集工作提出了更高的要求。正泰電氣通過售后平臺的建立，為收集、分類、更新和取用信息提供全方位的技術支持，將來自用戶一線的末端質量信息和設計開發有關的產品失效模式數據庫的設計輸入需求有效地結合在一起，堅決杜絕在同一個坑道摔倒兩次，并使產品設計開發過程的知識得到沉淀和更新，為今后的產品升級換代打下了堅實基礎。

4 結論

正泰電氣基于失效金字塔展開分析，通過在用戶質量要求識別階段努力推行技術評審的模塊化、標準化，使用戶的質量要求的識別能力獲得極大提升；在設計開發階段注入產品可靠性管理，將顧客可靠性需求信息作為設計開發的輸入，通過產品可靠性的提升來不斷提升顧客滿意度；在設計開發階段搭建DFMEA平臺來規范“設計”過程等。這些努力成功地將質量管理的重心前移，緊抓質量管理的龍頭，開辟了一條適合企業自身發展的全面質量管理之路，獲得了一些寶貴經驗，為今后持續改進奠定了堅實基礎。

下一步，正泰電氣將加強復合型新型人才的培養。不僅包括一專多能的復合型技術人才，還包括懂技術的質量人才。通過他們的創新工作來打破質量與技術的界限，完善標準和流程，在技術評審和設計開發等質量形成的前端過程就注入更多的質量元素，以推動前端過程績效的穩步提升。

參考文獻（略）