可靠性工程全球最佳實(shí)踐綜述

1、可靠性工程全球最佳實(shí)踐綜述可靠性研究工作起源于國(guó)外的武器系統(tǒng)，經(jīng)過 60 多年 來(lái)的發(fā)展，已經(jīng)成為一個(gè)涉及多行業(yè)、多學(xué)科的復(fù)雜的系統(tǒng) 工程。從最初的電子產(chǎn)品可靠性延伸到機(jī)械和非電子類的產(chǎn) 品可靠性，從硬件的可靠性發(fā)展到軟件的可靠性，從最初的 重視可靠性驗(yàn)證發(fā)展到系統(tǒng)的可靠性規(guī)劃、預(yù)防性和增長(zhǎng)等 一系列的可靠性流程體系等等。 國(guó)內(nèi)可靠性工作在航天航空等軍工領(lǐng)域開展的比較早，而在 汽車等商業(yè)化產(chǎn)品上目前開展的還不是很廣泛，無(wú)論在可靠 性數(shù)據(jù)的管理與挖掘、可靠性工具與技術(shù)的應(yīng)用、可靠性流 程與體系的建立、還是可靠性管理方面，與國(guó)外最佳實(shí)踐的 企業(yè)還有著較大的差距?？梢哉f(shuō)，可靠性是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外 產(chǎn)品

2、最大的差距所在之一。 本文從可靠性資源、技術(shù)、流程與管理等幾個(gè)方面介紹目前 可靠性設(shè)計(jì)的最佳實(shí)踐，以期為國(guó)內(nèi)企業(yè)開展可靠性工作提 供一些借鑒作用。1.可靠性典型的工作領(lǐng)域 根據(jù)我們多年在工業(yè)領(lǐng)域的可靠 性實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 我們將可靠性典型的工作領(lǐng)域總結(jié)如下： 資源： 可靠資源包括可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、試驗(yàn)設(shè)備與可靠 性工具等。完善的資源是可靠性工作的基礎(chǔ)。技術(shù)：可靠性 技術(shù)包括定量分析與定性分析等技術(shù)，包括可靠性數(shù)據(jù)的分 析與評(píng)價(jià)、可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)如 FMEA 、FTA 、可靠性增長(zhǎng)等 等。沒有這些技術(shù)的支撐與積累，可靠性設(shè)計(jì)只能是一個(gè)空 架子。流程：企業(yè)有了成熟的可靠性技術(shù)，還需要具備系統(tǒng) 的可

3、靠性設(shè)計(jì)流程將產(chǎn)品開發(fā)過程中各個(gè)可靠性技術(shù)串起 來(lái)，定義好各個(gè)技術(shù)之間的輸入輸出關(guān)系，并融入到產(chǎn)品開 發(fā)過程中去，這樣技術(shù)才能取得最大化效果。管理：可靠性 不是某一兩個(gè)部門的職責(zé)，真正開展好可靠性工作，需要企 業(yè)各個(gè)部門的積極參與，所以企業(yè)高層大力的支持與持續(xù)的 推廣與監(jiān)控是保證企業(yè)可靠性實(shí)施的重要保障！可靠性可以 說(shuō)是“一把手”工程，如果沒有高層的持續(xù)的支持與推廣， 企業(yè)的可靠性工作是很難搞好的。 2.可靠性全球最佳實(shí)踐 面我們就從這幾個(gè)方面描述一下工業(yè)企業(yè)在這方面的最佳 實(shí)踐。2.1 集中的可靠性數(shù)據(jù)管理與系統(tǒng)的可靠性分析數(shù)據(jù)是可靠 性設(shè)計(jì)的重要資源，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化、層次化管理是可靠性數(shù) 據(jù)

4、分析能夠有效進(jìn)行的重要保障。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后的結(jié)果 使用對(duì)產(chǎn)品可靠性提升有重要指導(dǎo)作用。這一方面最佳實(shí)踐 的企業(yè)有著一下共同的特征：統(tǒng)一的分布式的可靠性數(shù)據(jù)管 理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集、管理實(shí)現(xiàn)和企業(yè)其他管理系統(tǒng) 的有效集成，如 PDM/CRM/SCM/ 維修數(shù)據(jù)庫(kù)等統(tǒng)一的數(shù)據(jù) 錄入與導(dǎo)出系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)化結(jié)果分 析過程，節(jié)省時(shí)間分析結(jié)果定期更新，實(shí)時(shí)展現(xiàn)結(jié)果信息按需展示與推送，確保信息通暢，節(jié)省溝通時(shí)間與成本 當(dāng)然，上面所說(shuō)的是從企業(yè)層面來(lái)講的。從行業(yè)的角度， 應(yīng)該有行業(yè)與專業(yè)的第三方機(jī)構(gòu)來(lái)收集相關(guān)的可靠性數(shù)據(jù)， 在此基礎(chǔ)上提供專業(yè)的第三方可靠性評(píng)價(jià)，這個(gè)對(duì)于整個(gè)行 業(yè)是非

5、常有意義的。這些機(jī)構(gòu)有的從主觀評(píng)價(jià)角度收集新車 上市后的可靠性表現(xiàn)，基于此提供從客戶角度的可靠性評(píng) 價(jià)，在汽車行業(yè)最為著名與權(quán)威的是美國(guó)JDPower 公司。有的機(jī)構(gòu)如 WarrantyWeek 從各種渠道獲得產(chǎn)品的 Warranty 數(shù) 據(jù)（即三包數(shù)據(jù)） ，然后定期發(fā)布產(chǎn)品更為客觀的可靠性評(píng) 價(jià)。對(duì)國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)而言，目前無(wú)論在主觀評(píng)價(jià)方面，還是 基于行業(yè)維修數(shù)據(jù)的客觀評(píng)價(jià)方面，都缺乏專業(yè)的第三方機(jī) 構(gòu)，這也是我們從行業(yè)角度需要去關(guān)注和開展的相關(guān)工作。2.2 貫穿產(chǎn)品開發(fā)全生命周期的可靠性技術(shù) 可靠性設(shè)計(jì) 是一個(gè)系統(tǒng)工程，可靠性工作的開展是貫穿整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過 程，與產(chǎn)品開發(fā)過程同步進(jìn)行的。在產(chǎn)

6、品開發(fā)流程的各個(gè)節(jié) 點(diǎn)，都需要相關(guān)的可靠性技術(shù)來(lái)支撐產(chǎn)品開發(fā)的可靠性設(shè) 計(jì)。世界級(jí)的企業(yè)都有著貫穿于整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)生命周期的可 靠性技術(shù)。下圖展示了在產(chǎn)品開發(fā)過程不同階段需要用到的 典型可靠性技術(shù)與示例。 首先是在產(chǎn)品規(guī)劃階段，對(duì)于可 靠性而言，需要完成使用條件、基準(zhǔn)產(chǎn)品的可靠性評(píng)價(jià)以及 可靠性目標(biāo)設(shè)定等相關(guān)工作。 這個(gè)階段需要用到很多專業(yè) 的技術(shù)：使用條件分析，需要開展用戶關(guān)聯(lián)、載荷譜收集等 工作。這個(gè)是可靠性工作的基本輸入，因?yàn)榭煽啃缘亩x就 是指的是產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定 功能的能力?；鶞?zhǔn)分析提供了對(duì)于當(dāng)前產(chǎn)品的可靠性水平評(píng) 價(jià)，一般基于維修數(shù)據(jù)或者壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從兩

7、個(gè)方面進(jìn)行 產(chǎn)品的可靠性評(píng)價(jià)，一個(gè)是可維修系統(tǒng)的失效率或者M(jìn)KBF ，一個(gè)是不可修系統(tǒng)的可靠度或 B10 壽命。這個(gè)是可 靠性目標(biāo)設(shè)定的基礎(chǔ)?？煽啃阅繕?biāo)設(shè)定。有了基準(zhǔn)產(chǎn)品的可 靠性評(píng)價(jià)，很多時(shí)候還得綜合市場(chǎng)、管理層期望、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 的水平等各方面的因素設(shè)定比較合理的目標(biāo)。在確定可靠性 目標(biāo)后，一般通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)定位需要關(guān)注的高風(fēng)險(xiǎn)的系 統(tǒng)或零部件，通過預(yù)防性規(guī)劃與可靠性增長(zhǎng)規(guī)劃確定達(dá)到可 靠性目標(biāo)的預(yù)防性措施（可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)）與增長(zhǎng)試驗(yàn)所需 要的測(cè)試樣機(jī)數(shù)量與測(cè)試時(shí)間。可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段開展的預(yù)防性措施， 在設(shè)計(jì)階段通過這些預(yù)防性措施預(yù)防失效的發(fā)生，在物理樣 機(jī)之前提供了對(duì)產(chǎn)品可靠

8、性的預(yù)防與可靠性水平量化評(píng)估 的有效手段。常見的可靠性技術(shù)包括FMEA 、FTA 、RobustDesign、 ALT 等技術(shù)。還有更為重要的一點(diǎn)做了這些 預(yù)防性措施后，產(chǎn)品的可靠性目標(biāo)能夠提升到什么水平？這 個(gè)在國(guó)外很多企業(yè)有著一套完整的評(píng)價(jià)方法，可以在 設(shè)計(jì) 過程中對(duì)可靠性水平進(jìn)行監(jiān)控與追蹤?？煽啃则?yàn)證階段除了常規(guī)的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)外，最為重 要的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)。傳統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)，很多都是通過性 試驗(yàn)，但是并不知道通過試驗(yàn)后產(chǎn)品的可靠性能夠達(dá)到什么 水平，是否實(shí)現(xiàn)了當(dāng)初設(shè)定的目標(biāo)?？煽啃栽鲩L(zhǎng)技術(shù)提供了 在產(chǎn)品整機(jī)試驗(yàn)階段，通過追蹤試驗(yàn)過程中的失效，評(píng)估可 維修系統(tǒng)產(chǎn)品可靠性技術(shù)與手段，使得量

9、化可靠性評(píng)估成為 可能。該技術(shù)在國(guó)外企業(yè)已經(jīng)成為在試驗(yàn)階段必須開展的技 術(shù)，而在國(guó)內(nèi)，尤其汽車行業(yè)，目前除了少數(shù)的主機(jī)廠，很 多企業(yè)還沒有開展這方面的工作。上市之后的可靠性，主要是持續(xù)追蹤產(chǎn)品上市以后的可 靠性表現(xiàn)，通過實(shí)際的失效數(shù)據(jù)驗(yàn)證可靠性設(shè)計(jì)與可靠性增 長(zhǎng)階段措施是否有效，實(shí)際的可靠性水平與當(dāng)初設(shè)定的目標(biāo) 是否有差距，這樣通過不斷的迭代，不斷更新可靠性預(yù)防性 措施，從而逐步實(shí)現(xiàn)企業(yè)可靠性的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的積累。這個(gè) 階段除了剛才講的可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)之外，很多企業(yè)還通過 FRACAS 技術(shù)來(lái)系統(tǒng)管理使用過程中的失效以及問題閉環(huán) 管理。這個(gè)在國(guó)內(nèi)許多企業(yè)有相關(guān)的系統(tǒng)， 如質(zhì)量信息系統(tǒng)， 但是很多系

10、統(tǒng)只是用了追蹤已經(jīng)發(fā)生的問題，沒有做到對(duì)使 用過程中可靠性進(jìn)行持續(xù)追蹤，也沒有定義有效的預(yù)防再發(fā) 的措施。2.3 全面而有效的可靠性工具集 可靠性技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要 專業(yè)高效的可靠性工具。國(guó)外最佳實(shí)踐的企業(yè)都有著在產(chǎn)品 研發(fā)的各個(gè)階段的全面而有效的可靠性工具。下表展示了各 可靠性工具在研發(fā)流程與可靠性設(shè)計(jì)流程中的映射。當(dāng)然， 可靠性工具不限于下表列的這些，對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)說(shuō)，建立 這些工具應(yīng)用能力也不是以一蹴而就的事情，需要各個(gè)企業(yè) 根據(jù)自身的情況與特點(diǎn)來(lái)逐步建立。 2.4 系統(tǒng)的可靠性流程 管理體系 除了具體的可靠性技術(shù)外，可靠性設(shè)計(jì)需要系 統(tǒng)而完善的可靠性流程體系，來(lái)保證可靠性開發(fā)過程的相關(guān) 技

11、術(shù)得到落實(shí)，而且與產(chǎn)品開發(fā)同步，將可靠性維度納入納 入產(chǎn)品開發(fā)流程。 歐美大多數(shù)成熟的整車或零部件企業(yè) 都在使用系統(tǒng)的可靠性流程與方法，很多整車與大的系統(tǒng)供 應(yīng)商使用全生命周期的可靠性管理流程，進(jìn)行產(chǎn)品可靠性性 能的驗(yàn)證（涵蓋標(biāo)桿分析、可靠性目標(biāo)設(shè)定、可靠性預(yù)防性 設(shè)計(jì)與可靠性增長(zhǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)） 。 下圖是國(guó)外一些企業(yè)典 型的可靠性設(shè)計(jì)流程。2.5 可靠性管理與團(tuán)隊(duì)建設(shè) 系統(tǒng)的流程需要系統(tǒng)的管理 及與之對(duì)應(yīng)的強(qiáng)有力的組織架構(gòu)保證。國(guó)外很多企業(yè)建立了 專門的可靠性團(tuán)隊(duì)，以保證可靠性流程與技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)過 程中的實(shí)施。下圖是國(guó)外某企業(yè)典型的可靠性團(tuán)隊(duì)組織架 構(gòu)。當(dāng)然每個(gè)企業(yè)現(xiàn)狀與特點(diǎn)不同，可靠性組織

12、架構(gòu)也不會(huì) 完全一致，關(guān)鍵是需要有專業(yè)的團(tuán)隊(duì)來(lái)完成專業(yè)的事情。 依據(jù)作者多年在國(guó)內(nèi)實(shí)施可靠性項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)目前很多企 業(yè)還沒有專門的可靠性團(tuán)隊(duì)或者專業(yè)的可靠性組織架構(gòu)，可 靠性的工作零星地散落在不同的專業(yè)部門，有的是質(zhì)量部在做，有的是設(shè)計(jì)部門牽頭，有的是試驗(yàn)部門開展局部的可靠 性試驗(yàn)，這樣使得可靠性工作開展地不系統(tǒng)、不規(guī)范、不徹 底、很低效。當(dāng)然專業(yè)團(tuán)隊(duì)的建立也不是一朝一夕的事情， 畢竟對(duì)國(guó)內(nèi)的很多行業(yè)，以汽車行業(yè)為例，自主品牌也就是 近 10 幾年才發(fā)展起來(lái)，建立這樣專業(yè)的團(tuán)隊(duì)組織需要一個(gè) 從認(rèn)識(shí)、接受到實(shí)施的過程。從可靠性團(tuán)隊(duì)能力建設(shè)來(lái)說(shuō)， 國(guó)外很多企業(yè)如 GE 也有專 門的項(xiàng)目如 RPP

13、(Reliability Practitioner Program) ，即在集團(tuán) 內(nèi)部建立不同層次的可靠性團(tuán)隊(duì)，通過可靠性項(xiàng)目認(rèn)證，讓 所有工程師了解可靠性，讓核心團(tuán)隊(duì)與項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的人員實(shí)施 可靠性，逐步形成可靠性專家團(tuán)隊(duì)，支持各事業(yè)部的可靠性 項(xiàng)目。這個(gè)有點(diǎn)類似于傳統(tǒng) SixSigma 的綠帶或黑帶項(xiàng)目。 3. 結(jié)語(yǔ) 本文從可靠性資源、技術(shù)、工具、流程與管理等 各個(gè)方面簡(jiǎn)單介紹了全球可靠性最佳實(shí)踐，但是可靠性是一 個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，也不可能通過短短此文盡述可靠性的所 有方面。 隨著國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)，尤其是新能源汽車與智能 互聯(lián)的蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)、新材料、新工藝應(yīng)用 到汽車開發(fā)過程中，對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)說(shuō)可靠性面臨著前所未 有的挑戰(zhàn)，而且越來(lái)越多的可靠性問題會(huì)帶來(lái)整車安全性的 隱患。而如何系統(tǒng)而有效地應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，在企業(yè)很多強(qiáng)調(diào) 可靠性工作的重要性與緊迫性的同時(shí)，希望本文能夠給企業(yè) 的領(lǐng)導(dǎo)者與工程技術(shù)人員如何開展可靠性的工作提供一個(gè) 總體的思路，從而不斷提升我們自主品牌的可靠性水平！不 當(dāng)之處，敬請(qǐng)指正！關(guān)于作者嵇建波上海瑞卓軟件股份有限 公司總經(jīng)理， SAE