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中车株洲所陈长春:铁路可靠性运维策略对风电产业的启示

2017-12-21 浏览数:702

12月21日-22日,由中国可再生能源学会风能专业委员会主办的第二届风电设备质量与可靠性论坛在北京裕龙国际酒店隆重召开。

  12月21日-22日,由中国可再生能源学会风能专业委员会主办的第二届风电设备质量与可靠性论坛在北京裕龙国际酒店隆重召开。
  
  中车株洲电力机车研究所有限公司风电质量管理部部长陈长春出席会议并发表了题“铁路可靠性运维策略对风电产业的启示”的主旨演讲。
  
  以下为发言内容:
  
  陈长春:尊重的康老师,还有行业协会的专家以及风电行业的各位前辈、后辈、各位同仁大家上午好。下面我给大家带来的报告是高铁的质量和可靠性管理及其对风电的启示。刚才说中车没有北航的可靠性学生,后来说了时代电气有,幸好我是时代电气出来的,否则不敢上来的。开始之前杜总已经介绍了,我不多说了,可能我比较年轻,但是可以这么说我赶上了高铁快速发展的十年,所以我工作的12年想跟行业的同志们说的是我基本上每周加班时间是非常多的,就投到这个行业里面去了,所以接下来我讲的我在高铁行业做工艺技术测试管理等相关经验跟大家做一个分享。
  
  整个材料在讲之前还是跟大家简单介绍一下我们中车株洲电力机车研究所有限公司,我们南北车合并之后是整个全球最大的核心部件的供应商,中车株洲所主要业务就是时代电气,轨道交通这个产业,其次还有做新材料,还有电动新能源这方面,电动汽车以及风电事业部,风电做的是在株洲所是比较小的,但是有情怀,我们是做装备的。我们负责铁路产品的控制和变流这块,火车能不能跑是由我们决定的,我们自身也是铁路产品的顾客,我可以跟大家说大家可以放心去坐,没问题,我们这一群人都是不计代价在保障铁路产品的可靠性,这点导致我们做风电的时候遇到很多很多问题,不计代价可能会导致我们在风电这一方面做的很艰难。
  
  接下来就是介绍一下我的材料,材料分三部分,其实行业给我的要求重点讲铁路的运维,像前面老师说到的如果质量和可靠性不是靠运维出来的,我们还是从这几个方面讲一下铁路为什么我说是可靠的。一个方面是我们怎么理解高铁的质量和可靠性的,大家都坐过高铁,我们认为高铁可能给我们顾客的带来的就是这几个词,高端、漂亮、上档次、安全、准点,高速、舒服。对企业来说,企业要管理的质量不是那几个词,而是一堆指标和参数,就是舒服这一点以前看到新闻,硬币八分钟不倒,作为整机厂和部件厂,我们通过试验也好,通过设计也好各种方式去保障运行的时候加速度,加加速度等等这些是满足我们要求的,这个就叫体验需要去管理的质量。铁路的可靠性怎么理解?高铁的可靠性不说了,想说的是铁路产品经常一天从北部跑到最南部,面临的问题就是温度、海拔、湿度,还有我们作为顾客也好,包括我们作为制造商也好我们要做的确保高铁在运行期间不停机,不停空调,停空调也是很郁闷的事情,所以大家在网上最近看到好多日本的高铁的负面的新闻,这个我就不拿来说了,不要关着门说别人的坏话,这确实是我们可靠性的一种表现,保证随时随地都是运行高效的。
  
  高铁运行时间是30年,我们提20年是不是提少了,这30年必须说一下,机械大部件是短寿命,机械大部件是车体电压器通过铸造、锻造出来的东西是短寿命,其他的要换的,电子部件按3到8年进行更换的,安全部件涉及到行车安全的部件每五年要进行更换,比如内测监控装置,对高铁的可靠性的理解就是刚刚说到包括行业分解的这些,这是第一部分简单的说一下如何去理解高铁的质量的可靠性。
  
  第二部分是怎么保障,这个保障所有框架没有逃出康老师说的框架,我们不能说是康老师的学生,但是时代电气有北航的研究生、博士生,华为的老师出来他们不敢说他们是华为的,甚至改名字了,但是确实我们学的是华为一套的,这是铁路行业向跨行业学习的经验,整理出来的保障方法和措施。高铁质量可靠性保障部是靠某一个点做到的,也不是靠某一个阶段做到的,靠的是全过程,包括研制生产阶段,出厂的检验验收,各个过程的管理重点是不一样的,后面会讲一下各个过程管理重点是什么,可靠性的保障要全过程。
  
  具体到企业内部转化成这样一个流程宽图,总结一句话要以顾客为关注焦点,正向从流程着手,逆向从故障和问题入手,从客户的需求开始到技术开发到样机,到小批到批量,最后是产品生命周期管理,就是运维阶段后服务等等这些,所有客户需求是在引导各个阶段的优化的,同时各个阶段的问题、故障和问题反馈给技术开发、产品开发不断优化的。分解下来是两句话,一句话是质量与可靠性是设计出来的,根据中车株洲所的经验,我们重点认为设计一定要靠流程和可靠性工程,系统工程来保障。第二个产品寿命需要运维来保障,第三个从这几个方面简单给大家过一下。
  
  首先是关于IPD,就是集成产品开发,大家可能会给他打个标签,IPD是IBM的,是华为的,其实是我们每一个企业的,关键要跟我们企业实际结合。IPD里面很重要两点,起作用比较大的两点,一个是技术与平台建设,第二个是过程的质量管控,包括试验检验,TR审查和FAI等等。技术与平台这块包括设计平台、产品平台、制造平台、试验平台以及质量控制体系,把这些平台贯穿起来,刚刚张总认为我们的可靠性管理肯定是基于体系化的管理来做的,一样的理念。设计平台再细分,就包括核心技术平台,仿真设计平台等等。场景平台每一个产品都要去定义组成是什么组成,平台技术怎么去做规划等等这个方面。
  
  过程质量管控靠质量门,铁路叫质量门,可能华为叫TR审查,考TR审查,FAI等等这些工作保障。这些TR审查一定要切入到IPD流程里面去,否则是无法保证产品的一致性的。试验验证体系不仅仅考虑技术研究,也要考虑工程化的FAI体系验证,不能一块做强了,另外一块很弱,还是无法保证最后质量的可靠性,时间关系我没有展开讲,铁路有叫可靠性试验,整个都是在一个系统里面的,所以中车株洲所有一个检测试验中心,有自己的试验部门,制造中心有自己的试验部门,这些部门标准的管理工作都在检测试验中心,有一个标准委员会这种组织,确保实验室全过程去分析的。还有铁路做的很好坚持的很到位的,就是整机厂参与部件厂的试验检验,FAI,有时候会做飞行检查,我们理解成飞过来,半天又跑了,我们都不知道他来了,他就跑过来检查一下,除了这些还有理性的FAI他们都会参加的。
  
  前面说到是对质量和可靠性的贡献,可靠性系统工程对可靠性的贡献也是很明显的,可靠性的系统工程就是综合考虑构建一个可靠性的平台,包括可靠性的工具和方法,还有包括可靠性的软件、硬件工作平台,综合建立到一起,同时把这个东西潜入到IPD流程里去,正向开发过程中这些文档要同时经过输出和评审的。这个是为了确保效果,同样也是中车株洲所构建相应的工作程序和指导文件,铁路行业专门有这么一个认证的,刚刚康老师说到的,康老师没说可用性,铁路行业是通称RAMS。这个数据不是最新的数据,是2012年的数据,中间是动车的,都在7万小时以上,后面我会讲7万小时怎么来的,有的甚至到40万小时,是站在客户角度考虑的,我们坐高铁的人大家要遇到一次停车,实际上真的是命不好,可以这么说。命不好就是几万小时以外的那一点。
  
  刚刚说到7万小时跟运维管理有非常大的关系,就是铁路产品的修成修治是非常标准化的,不同产品有不同的修程,比如机车产品,C1修是断级检修,是三个月,每三个月会做一次C1修,这是机车产品,机车拉货拉的比较多。客车产品,每一年做一次A1修,客车产品火车头和汽车产品用的差不多,但是载重没那么大,所以最短修程是一年。然后看一下动车,动车产品是这几年快速发展的,最短的修程一级检修48个小时,以及4000公里,什么概念?就是从北京跑到广州一趟就要做一次一级检修,而且修程是以公里周期为主,这不是一成不变的,比如动车现在技术越来越成熟了,现在我们主机厂商开始做扩大二级修,把二级修的时间延长做试点,延长试点的依据就是前面几位老师说到的基于运行期间的质量数据,故障数据统计分析之后确定的方案,试点如果可行把二级修的时间进行延长,二级修的还没有标准化,跟产品的成熟度有非常大的关系。现在周期长的是早期的引进,引进产品,西门子的这些,所以检修周期比较长,我们自主的现在检修时间是一个月叫二级修,甚至15天要做一次检修。
  
  我们风电行业也是一样的,应该跟产品的成熟度要有关系。看一下一级修是不是简单冲一下就行了,不是,一级修的修程有187页,要对整个车进行运行安全的一体化检查,所有跟运行安全相关的包括风电系统,包括自动系统,包括控制系统全部都要做一次检查,当然这个检查后面会说到要做智能检修,就会让这个时间很快,系统自动跑一遍,就能把报告出来,有哪些有问题,要去确保哪些没问题,就不需要确认,如果全靠人工,我们高铁就会死了,晚上入库早上又要发车,告诉大家检修一级修有这么复杂。
  
  前面说到的就是修程修治,7万小时的贡献是非常大的,在运行过程中出现停机故障,停车故障,定义为一个故障,所以基本上命不好才会碰到这样一个故障,其他时间都通过检修保障,另外还有我也跟张老师在下面沟通的时候说过铁路真是不计成本和抬价,勇于设计,比如最早搞高铁的时候监控系统是三备二,这些经验风电行业可能不适用。运行过程中还有质量信息化的支撑,QMS等等这些全部都上了,现在在上质量大数据,这个目的就是要把质量数据管理从原始的过程数据管理向问题管理向预测分析向探索分析做一个改进,同时反馈到设计去做优化。质量信息化支撑刚才说到了很重要的要反馈优化,还有就是全过程数据要打通,这个平台风电也是共用的。
  
  这个数据把物联网、云计算和大数据都用起来,因为我们的机车上,本身我们自己做控制系统的,所以我们自己可以把这些数据直接跟家里的质量信息系统大数据平台关联起来使用的。最后运维管理还有一点要特别提的,铁路行业做到这个程度,我能站在这里说有信心,是因为铁路行业已经做了几十年了,几十年里面每一个故障,铁路行业是相对比较封闭的行业,受保护比较重的行业,所以有一群专家每一个故障都不放弃,包括早期的运行数据全部都是老专家扛着测绘仪去测出来的,才能保障整个运行的可靠性这块。所以在公司也是把故障失效看的比较重了,建立公司失效分析的试验中心,试验法,同时把可靠性试验用于失效分析这块,嵌入到流程去,要求什么样的故障一定要出分析报告,而且要评审,这是关于铁路产品的质量和可靠性管理,因为时间关系,我只是给大家讲一个概览。
  
  第三部分就是讲一下对风电的启示,因为我2016年5月份转到风电行业来,我一直想我是不是可以把他山之石直接搬过来当做我的运用,不行。因为是有差异的,虽然有相同,确实有相同,同样都是高端复杂装备,所以铁路行业的管理思路和方法我们是可以共用的,但是有最大的不同就是客户和运行环境不同,所以一定要做转化。可以借鉴的就是比如刚刚杜总介绍的时候也介绍了,我到风电一年半,把风电IPD流程重新构建,铁路的是有很多不适用的,是重新构建了,所以待会儿也会展示一下构建还是有效果的。第二个把风电的可制造性、可维护性标准化,技术和产品平台建设工作现在在推行中。这是我们把IPD流程重新构建之后对效率和质量的贡献,以前我们是做的不好的,做风电做的不好,以前一个新机型开发要24个月以上,所以以前我们没有什么新机型,但是去年做试点,几个项目同时试点,把周期压到10个月以内,可能有点不够谦虚在这里讲,确实是,但是我们在朝这个方向持续去努力。
  
  另外去年新机型在样机试运行,做完认证之后有一个240和500考核,自己组织的,三个月停机次数,这是我一直在跟的数据,我们团队一直在跟的数据。这个效果是明显的,因为发挥了协同并行以及把试验等等嵌入式的,这是可以借鉴的,可以公用的。那么差异项一定要考虑,铁路产品和风电产品的差异,最大的差异就是客户和运行环境的差异,举个例子,会影响到质量和可靠性的指标的定义,铁路产品其实有很多,前面说到有几个词,实际上最终因为是国家的公共基础设施,交通设施,所以最终都是落在安全,安全安全,是最重要的,所以定义是从行车安全这个角度考虑的,会不会异常停车导致追尾,会不会脱轨等等这些,可能都是从这个角度来考虑的。
  
  但是我们风电基础因为要给客户创造价值,要让客户能盈利,让我们自己也能生存下去,所以风电技术安全也很重要,确实是,因为安全不管一台机组一倒掉,就是几百万,上千万,甚至几千万,但是还是要关注发电量,可利用时间还有成本等等这些方面。所以去年我从铁路转到风电之后,把故障定义改了,基于客户需求定义的故障,完全是把安全和停机时间结合起来定义的故障,现在这样的故障进行管理然后去优化,这是指标的定义,我只讲一小点,后面会有很多专家讲完善的定义,我只是讲我们一个定义而已。
  
  还有浴盆曲线也说到,高端装备有很多失效的机理是一致的,主要失效原因是一致的,可以管控的方法、改善的方法也是一致的,但是我们成本的要求是不一样的,还有应用环境的要求是不一样的,高铁也好铁路产品全部都是在地面跑的,大家也说了,我也跟大家说了基本上高铁现在都是白天跑,晚上会入库检修,但是我们的飞机在空中,在路面上可以感受,可以测绘,好做一些,但是在空中的很多我们是很难去测绘的,所以也就是因为这样,地面和空中的差异,间断性工作和连续性工作的差异,导致我们在进行寿命管理的时候,高铁实际是更难的,就是风电,所以我们需要进行方法的优化和创新。
  
  成本方面考虑不可能跟铁路产品一样,我们要考虑把新的技术用起来,比如基于数字化样机的,还有我们还是要关注故障,基于质量数据和故障做一些提升。另外就是我们的修程修治的优化要给予风电整机的运行状态评估去开展,这是我们现在开展的,基于数字化样机的可靠性提升和试验平台建设工作,我也在向行业的专家在咨询,有没有更好的方法,现在正在共同的努力中。另外这个系统同时也跟我们的风电整机检测和运行评估和智能诊断系统要打通的。还有就是所有问题的分析,其实在我们内部我要求他们8D报告,每一个问题都要把原因验证出来,效果验证出来,一个一个问题去跟踪去解决,也要梳理行业和企业共性问题,这些共性问题是不是真的找到了,我们经验不足,所以还要依靠行业的专家们。
  
  最后前面说到是简单的说了一下可以对风电行业的启示,我这里不全过了,只是说一下,首先是非常感谢行业给我这个机会能在这里讲铁路是怎么做的,我也可以说铁路还走了一条引进消化吸收的道路,这跟风电早期跟德国合作,现在要开始去做因为环境的差异要做自主设计其实有异曲同工之妙,我自己没总结完,如果有好的机会愿意跟大家分享向行业的前辈们请教,我们是不是可以更好去把这些经验用起来。还有感谢行业一直前面有领头者带着走,从分批量的行业到开放的行业对我们是很有动力的,也很有挑战的,我们没那么追求,但是我们整体还是有抱负,希望能把我们的经验反馈到铁路行业去,让铁路行业能得到一些进步。
  
  其他要说的话也是非常感谢行业前辈,做了很多的工作,也给了我们很多机会,也希望行业跟我们一起能在这个竞争协作的环境中,能跟着行业的老大们,行业的前几名一起把这个行业做的更好,我们也贡献一份子力量,谢谢大家。

【延伸阅读】

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阅读上文 >> 中船重工张子剑:船舶装备可靠性管理对风电产品的借鉴与思考
阅读下文 >> GE航空张晓艳:航空行业可靠性管理经验对风电行业的借鉴

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