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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

2017-12-21 浏览数:642

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。
  
  美国GE航空CFM发动机队亚太区项目总监张晓艳出席会议并发表了题“航空行业可靠性管理经验对风电行业的借鉴”的主旨演讲。
  
  以下为发言内容:
  
  张晓艳:各位专家各位朋友大家好,我叫张晓艳,我来自美国通用电气公司,现在是航空发动机部的,我们是按产品线去分,大家对航空应该不会特别陌生,跟大家息息相关的领域。今天我听了很多专家和其他行业的同事去做的可靠性介绍,我感觉今天上午的话题还是偏重于可靠性系统的建立以及可靠性专业的论述,比如偏科研一些,今天主办方把我的时间安排到吃饭以前,我尽量不耽误大家吃午饭,尽量把讲课控制在20分钟之内。
  
  今天想讲的方向就是如何通过可靠性管理去协同企业、用户以及协会他们之间共同对整个风电行业的布局和资源的做配置起到一定的作用。这个可能是我演讲的侧重点。我不太了解在座各位听众你们的背景是什么,但是我觉得可靠性最终会服务于行业的配置和重组,这应该是最终极的目标。
  
  我从维修思想开始讲,维修思想这个概念对大家来说并不陌生,在座可能大部分同事搞可靠性的,这个话题单独拿出来原因在航空领域里面我们提到更多的是MSG,其实是由协会、由制造商,包括所有的航空公司的用户,大家在一起组成的协会,他们的作用是说共同去制造飞机优秀的大纲,再进一步用在每个航空公司的日常的维护和修理当中。RCM也是一种维修思想,起源于航空界,但是更多是用于其他的行业,包括风电行业,最近一段时间以来提的比较多的也是RCM,叫以可靠性为中心的运维理念。这两个思想是互相作用的,MSG不仅在航空领域广泛使用,最早使用在美国舰船领域,这几个都是相当于我们在跨领域的应用当中,大家都在互相借鉴。
  
  一个成功的维修思想得到贯彻的关键要素是什么,第一个就是具有全面专业的维修技术知识,第一点是要强调专业性,也就是说其实很多时候大家在想在维修风机也好,发电机或者是飞机来讲,强调更多的是专业的维修技术支持,之所以强调这点的原因是因为最终会决定整个行业资源的划分和配置。第二计划和控制维修任务,以及管理资源放的技能,贯彻起来和执行性是很弱的,我们经常在做领导力培训的时候会讲一个领导力最终其实是一个执行力,对维修来讲对可靠性管理来讲最终能不能为所有的用户最终的贯彻执行下去,其实这是一个很关键的点。
  
  第三点就是说能不能灵活利用各种机会和趋势,这个也是我要谈到一个问题,就是可靠性管理最终不是技术指标管理,可靠性管理最终是要制造一个趋势,制造一些机会给到这个行业里,给到这个行业里所有的人,这应该是可靠性管理终极的力量。这个是民用航空的维修思想的变迁,大家可以看到其实这上面写是从1961年开始FAA美国航空航天局做的program,航空领域把可靠性维修的思想,包括理念,逐渐的形成一些program,慢慢变成一些理念,大家可以看民用航空维修思想的变迁是从起源于小的program,入手点很小,从747飞机开始,仅仅利用MSG第一代,一会儿讲MSG二代和三代有什么区别,现在航空领域里面用的是MSG-3,到了1972年用MSG-2。大家可以看到到2005年开始,我们其实一直都在沿用从1980年开始改版的MSG-3,从发动机到飞机用这个思想制造运维的大纲和计划。
  
  MSG到底是什么东西,这个东西其实并不陌生,也不是全新的概念,MSG核心是最高安全标准,满意的可靠水平和良好经济效益。我们有一个维修三角形,里面一个就是安全性、可靠性、经济性,这不是新的概念,任何一个领域大家在谈到维修的时候都会考虑到三个因素,到底这三个因素怎么样互相制约,最终可以决定维修方案,以至于最终决定资源配置。以安全可靠和经济为目标的维修,大家说这个东西说起来都是一样的,那么你在航空领域怎么是得以贯彻下去的,这个有一个跟其他行业不同的是在航空领域里面所有维修大纲是由局方、制造商和用户共同制定的,也就是说你要买一个波音的飞机,在把飞机拿到航空公司使用之前,这些维修大纲已经制定出来了,维修大纲的制定你们三方要坐在一起根据MSG把维修大纲做出来,那个大纲叫做初始适航大纲。
  
  回到MSG思想要点,采用新的设计思想和技术,为MSG的思想提供一些物质基础,这句话什么意思?就是每一款产品,从飞机到发动机到飞机上的系统和备件有设计的性能和可靠性,这只是一个基础,在这个基础之上航空公司在维修大纲框架的基础上还会补充来自于局方的要求,来自于平时运行的经验,会不断的把这些东西补充回最原始的维修大纲里面进行进一步优化。维修使用发现的故障和偏离,会有监控分析,还会按照管理当局和制造方的要求及时有一个报告,报告设计使用和管理是三方协同合作的过程,刚才有的同事已经讲,现在我们是讲一个协同的世界,其实这个协同的概念在航空领域里面乃至在航空维修领域里面是被最彻底的贯彻下去的,下一张,这是维修思想的变迁,刚才一直在讲MSG2到MSG3到底有什么样的变化。MSG2其实就是刚才我们一直在听的其他领域里面在讲的,包括我们叫定时,这个东西用了三百循环,一万循环可以进行A-,B-,还有视情,第三部分叫监控,比如每个风电场有监控中心,每个集团有监控中心,通过监控中心指导现场工作。
  
  这些工作在航空领域里面来看属于前一代维修理念和维修思想,我们叫MSG-2是不是真的过时了或者没用了,其实不是的,747飞机用的MSG-1,每一代MSG的概念都会产生一定的作用,不是没有效果,随着时代的变迁,随着技术的增加我们可能会对它有一些新的改变。在MSG-2阶段我们讲叫自下而上,这点是什么意思?就是在原始的维修理念里面,大家可能出发点还是从部件可靠性为出发点,你在研究可靠性的时候,你习惯于把每一个部件可靠性单独拿出来,孤立去看到它,才会看到发电机过一千小时可能要检查一遍,火车跑了一千小时可能需要再检查一遍,全部这些概念都叫HT,从MSG-2过渡到MSG-3,MSG-3到底是什么东西,大家不是航空领域的,所以我不想把这个东西搞的太悬,最近有本书推荐大家去买叫《清单管理》,这本书里面囊括从医学领域到能源领域到航空领域,里面很优秀的例子,MSG-3就是那本书提到的叫《清单管理》,MSG-3把维修的工作完全细化成任务主导型,有的同事对军事飞行比较感兴趣的话,看过飞行手册,有厚厚一本,那本手册里面只有三页属于正常飞行的指导,飞机一切正常情况下,只有三页给你做指导,剩下所有讲的全部是不正常的情况,一台发动机停了飞机怎么飞下去,怎么把飞机安全着陆,飞行手册讲的都是飞机不正常的情况。
  
  航空领域里面从MSG-2过渡到MSG-3,很大驱动第一是安全驱动,安全驱动的同时,考虑的使用性和经济学,二代到三代的变化可以使每个航空公司在运维的成本至少节省30%,是一个不断纠错,不断去调整你的决策的过程,所以现在在航空领域里面用的是任务主导型的维修,那本书里里面有很多生动的例子,航空领域里面,很多的维修的任务都把它最终化解成一个检修,避免人员认知缺陷和不平衡,有的同事进入这个领域对他所做的工作并不是十分了解,对后面的原理也不是十分了解,怎么样把这些东西趋同,怎么样把这些东西消除他们之间的差异,很多情况下用MSG-3的分析逻辑方法。
  
  实际应用里面这个很复杂,MSG-3这套系统讲的话可能是几百课时的培训,今天时间有限,跟大家讲一下逻辑判断,比如出现一个故障的时候,其实是从一个系统的角度,如果这个系统依然能够保证安全和保证可用,有的时候可以忽略某一个部件的故障,这个故障到底是对空勤机组的人员是可视的,是不是直接影响安全的,是有一个判断的,整个航空公司里面还流行IP44,就是在MSG-3基础上对维修间隔进行优化,也就是说需要通过一组人员在一系列的运行经验积累之后,对维修的间隔进行实时的调整,我后面还会提到。
  
  这个其实可以说是整个民用航空维修思想的变迁,也是一个历程。所以也并不是说MSG-2就不好,因为MSG-2里面很大的问题,如果在座管可靠性或者管风机运行的同志深有体会,我们在跟领导层交流的时候,自己都困惑于到底什么时候做HT,什么时候做视情,什么时候做监控,怎么平衡,会造成很大困惑。一旦把所有维修从一开始定义成一个任务主导型,其实会消除很多在这个过程里面的浪费。为什么使用可靠性管理,从刚才的维修思想,我们就可以看到在航空里面为什么使用可靠性管理,这个是比较显而易见的,在航空领域里面还有局方的强制要求,并不是因为我们是受协会邀请,可能为协会说更多的话,航空领域里面协会或者说适航当局发挥很大的作用,对整个行业的走向包括对OEM,对所有决策都起到很关键的作用。
  
  我们叫咨询报告,行业里经常说的AD,对风电领域有的时候可能是一种改装或者强制执行的指令,AD会由适航当局发有所有运营商,也就是所有航空公司,或者所有OEM,所有制造商,根据AD适时调整自己的产品和产品使用的规定。所以这页大家可以看到底下是一个可靠性方案,可靠性方案定在局方要求里面的,有五架飞机以上就必须制定自己的可靠性系统,如果没有,要加入其他航空相同机型的可靠性方案,在整个适航当局带领下,整个行业是按同一个方向和同一个标准去管理自己的,这是很大的区别。后面6.3里面无论何种形式的可靠性管理体系,必须建立可靠性方案来说明可靠性管理体系的组成和工作方式,这点我画出来的主要原因就是如何把可靠性思想最终贯彻成可执行的方案。
  
  这页我是从波音可靠性管理教材上直接摘下来的,这张图特别好的诠释了在航空领域里面我们如何制定维修方案的,大家可以看两条竖线,右边靠左全部叫做初始适航,还没有拿到你买的发动机,你还没有拿到你买的飞机之前你要做的事情,那么在第二条竖线往右叫持续适航,开始使用你采购的飞机和发动机之后,怎么样保证持续适合飞行,怎么样保证系统持续可靠性的运转,所有的在那条竖线右边持续适航的东西和想法回馈到当局和制造商。所以我们经常说闭环管理,闭环管理,其实我可以看看如果借鉴航空领域来看在我们的环节是不是还缺了一些东西。
  
  这页图我一直比较欣赏的一页图,比较好的诠释了适航司,在一个东西制造之前,已经出现了三方协同一起工作的局面,所以这个其实可以说是我看了这么多行业之后发现这是航空高于其他行业的领域。润滑或者是航线的地勤能不能解决这个故障,如果不能,要不要在航线上做测试,分为初始适航和持续适航。
  
  这个是一个例子,建立一个维修和工程部门的时候,这个维修和工程部门在后面我会给大家一些例子,很多航空公司里面并不是一个部门,而是一组人,这组人要包括比如说飞机的维护,为什么说可靠性管理并不只是技术指标,更深入的会决定整个行业的资源配置和重组,甚至于决定我下一步发展的方向。在这里大家可以看到风电也曾经出现过乱象,风电刚开始的时候国内能够制造风力发电机的厂家大概有80多家,那么等到所有的风电七七八八之后,一夜之间从风电制造商转成风电服务商,整个行业的资源其实是一种利益驱动的,并不是有机的和很有序的发展和布局,这些东西到底需要谁来定,万变不离其宗,很多时候在这个产品和风机在设计之初,有些东西就已经决定了。
  
  什么决定了你的投资方向,有的修理站是我们和航空公司做合资,有的是我单独投资去做修理,这些其实都是根据你实际的这一类发动机的运行的实际的情况,它的可靠性,它的航材的需求,最终决定了你的资源的配置。所以这张图可以说是我个人比较欣赏的,关于解释如何建立一个可靠性控制组织结构的事例。大家可以拿这个来看,包括发动机修理车间等等,在未来如果建立一个厂在未来20年这个厂有多少修理量,最直接的取决于这个设计多可靠,是不是按照最初的想法进行维修,进行使用,你盖这些厂你的工作量到底在哪里,这些其实都是可以在多想一步的,我今天准备PPT的时候没有加入特意为风电行业借鉴的东西,我觉得在整个航空可靠性管理系统里面,有很多思想点点滴滴的思想,从设计产品之初就开始有的一些想法和规划,这些东西其实是可以让风电行业进一步去思想的方向。
  
  下一页就是我拿一个航空公司做例子,每个航空公司都有所谓可靠性管理委员会,里面有一个决策层,大家可以看到决策层就是标准的分配方法,是按我第一页讲的专业性去分,也就是说每一个专业要定义可靠性,大家可能说风机没有那么多系统,其实你要说飞机整个系统加起来,要看ATA有多少章节,70、80个系统是很容易找到的,在风电领域里面每一台风机没有那么多系统,是不是可以按照这种思路根据不同的专业去每一个专业有所谓的专业委员会,之后有管理层,工程部,叫做可靠性管理中心,统一把这几个专业的可靠性管理的概念放到一起。最后还有信息及分析层,这几点你的可靠性管理,飞行状态和维修方案这三点是并行的,很多时候谈可靠性的时候,大家总是把维修方案和可靠性管理混为一谈,其实这是两个完全不同的两个方向,就是从我们的角度来看,设计整个可靠性系统的时候需要稍稍多考虑的一个问题。
  
  有专业委员会,可靠性委员会职能部分,相当于最终的执行端,用风电就是风电场,风电场的机械员,分层管理、逐级负责,能造这样的组织结构,最终配合还是分层管理。这个就是所谓的闭环管理系统,对措施进行跟踪改进,这个闭环基本上各行业都一样。这有一个分析流程,其实在航空领域里面各个航空公司可能会有不同的仅仅是如何设置警戒的统稿,警戒值的设置在很多航空公司的可靠性管理是一个主要课题,大家有没有发现,如果一定要把航空领域和其他的领域的可靠性管理进行硬性对比,其实航空领域里面更是大方面着手,这个分析流程大家可以看从数据的收集和计算到和报警条件去比较,这个报警条件的设置是很有学问的,我们经常使用的百万分之3.4,这只是学术的设置方法。从安全性、可用性和经济性维修三角形的角度设置警戒值这是最大的学问,最终决定航空公司运行成本、维修成本和整个利润的结构。
  
  整个分析下来,大家可以看到无外乎就是人机料返还,会动会转的设备基本都是这么几个领域,然后就是制定改进措施,再回馈给数据系统,进行数据收集。航空里面还有一个特点用任务为基础的维修的理念,消除了很多人会觉得航空公司很没有意思,再有经验的人最后也得老老实实遵照常见的手册去进行维修,去进行排步,比如飞机拉动机,在航线可以实现AM手册,如果超了AM手册的标准,到了EM手册的规定,必须把发动机拆下来进厂进行修理,有的是可以屏蔽继续运行的,这个故障本身没有对系统安全性造成任何威胁,都是考虑可靠性系统设计的时候要考虑的因素。
  
  这是民用航空领域可靠性的指标,单位时间和一千飞行小时为基数计算的指标,大同小异,而且有一点航空里面就包括在波音的可靠性培训材料里面直接指出,如果单看一个可靠性指标导致你做一个错误的判断和错误的决定,这也是很有意思的,这是一个比较标准的可靠性系统的数据图,这个我不再深入讲了。这点其实我想单独提一下,我们有云计算,AI,有很多名字,但是万变不离其宗,航空领域值得一提的是数据的标准化,在航空领域里面不管是航空公司,是运营商,大家遵守一套数据标准化的规矩,我们叫ATA Spec2000,统一航材的编号,都是有一定规定的,目的是给未来的数据交换奠定了一个坚实的基础,每个航空公司加入数据交换的program,加入我们数据采集计划,加入之前所有的数据从格式到数据要求是统一的,包括定义的方法也是取得一致的,风电行业存在的问题在于各个厂家对故障的定义是不同的,各个厂家对可靠性指标的定义的方法也可能是不同的,最终导致大家没有办法对标,航空领域所有的标准所有的运行都是有一定之规的,包括数据怎么编码,可以把一个件号分配给一个厂家,比如有一个部件,看到这个件号可以判断是哪家产品,航空基本可以做到这个程度。数据的电子交换的基础可以让风电行业里的同事多想一些的。
  
  剩下的就是质量保障体系和维修保障体系,维修保障体系和质量保障体系是两个,希望大家稍微注意一下,维修保障体系包括培训,包括人员器材,设备甚至出版物,包括协同的服务网络,协同的服务网络这个我之所以放在这的原因就是说如何到最后,最后总是会到后服务的时代,大家在运行使用风机的时候,大家在管理风电规划大盘子的时候,最后一定要走到协同服务的网络到这一步,到底哪一天可以到这一步,每个行业可能有每个行业不同发展的阶段,但是我觉得在那一步之前大家可以看有很长的路还是要走,维修的质量体系在航空里面我们一般来讲要高于9000的标准,对适航的规定是一个,对人员有很大的要求。这也是一个例子,看维修方案怎么优化,通过怎样的流程对各个方面进行可靠性决议。
  
  这是我提到CFM有3600台发动机,在全球只有40个厂,大家可以自己计算,这种资源的规划和重组,都是我们需要下一步要考虑的。可靠性管理、可靠性数据的收集包括可靠性对未来的预测,这些东西都是资源再分配和再布局的决策基础,大家在座的各位如果是可靠性工程师,你们不止管理技术数据,最重要做的是管理上的决策,你们是对最终行业的资源的配置和重组,会起到一个决定性的作用,这个其实是我今天所有20分钟或者30分钟要讲主要的题目。那么整个可靠性管理是资源再配置,行业布局的科学依据,这点为什么要最后做结,所有决策最终要建立在一定的科学基础上,在座都是博士和科学家,最科学的就是你的可靠性系统怎么样最终服务于你的决策,怎么样最终服务于你的战略规划,基本上今天就给大家分享这么多,也是从一个发动机制造商的角度跟平时跟航空公司跟局方合作积累的小小的感觉,所以今天刚好借这个平台跟以前风电的同事进行分享,希望对大家有一定的启发,谢谢大家。
  
  杜广平:非常感谢张晓艳女士的精彩演讲,她从民用航空行业对可靠性管理方面的要求,特别是以维修为主导的可靠性管理,而且把民用航空行业可靠性管理的变化过程很清楚,可靠性在逐步的发展和提升的,逐步完善的,这样的话我们才能把可靠性做的更切合实际,更有利于最后强调的行业的质量配置和行业的科学布局。他提供的《清单管理》这本书我想大家应该去买一本,从张晓艳女士的介绍我们可以知道这里面有我们要学习的东西,而且是适用于风电行业的,风电行业最大的问题我们的维修除了我们说设计、生产,维修方面看现在的状况怎么样来提高维修方面的可靠性完全,这也是一个很大的学问。
  
  最后向今天上午演讲的四位嘉宾,一个是北京航空航天大学的康锐教授、国防科工局张子剑研究员、中车株洲所的陈长春女士和GE航空的张晓艳女士表示衷心的感谢,大家表示感谢。希望从今天上午的其他行业的专家学者的介绍,我们能够真正的使风电行业的可靠性工作开展起来,然后在实践中逐步提高,让我们的风电行业能够健康持续的发展,谢谢大家。

【延伸阅读】

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阅读上文 >> 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
阅读下文 >> 大唐新能源研究所孙广超:风电机组运行可靠性指标体系与管理措施

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