基于軌道交通產品可靠性的全壽命周期管理體系的構建與實踐——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

產品的生命周期是指從產品的需求開始，到產品淘汰報廢的全部生命歷程。軌道交通產業具備高速度、高安全等級、高風險和高速發展等諸多特點，可靠性成為軌道交通產品的基本要求和核心競爭力，而全壽命周期管理體系的構建是可靠性保障的基石。目前，我國軌道交通行業企業在產品可靠性管理和全壽命周期管理體系構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建的背景和主要做法的介紹，對如何基于可靠性開展產品全壽命周期管理做一些粗淺的探討。

1 基于軌道交通產品可靠性的全壽命周期管理體系構建的背景

1.1 是落實國家兩化融合戰略、促進產業轉型升級的需要

產品全壽命周期管理運用的是先進的企業信息管理的思想和理念，對企業過去和當前的諸多行之有效的技術、系統、流程、實施方法和企業智力資產進行繼承和集成，在正確的企業戰略思想和商業原則的指導下，將其提煉為符合企業實際的解決方案。T公司作為軌道交通行業的大型國有企業之一，同時作為中國軌道交通減振降噪領域的領軍企業，有責任、有義務、也有條件結合自身的優勢和特點，開展產品全壽命周期管理的探索與實踐。

1.2 是實現國際化經營、適應國際鐵路行業標準要求的需要

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

1.3 是創新軌道交通產品管理方式、提升管理效率的需要

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

2 基于軌道交通產品可靠性的全壽命周期管理體系構建的內涵

2.1 明確產品全壽命周期管理的范圍

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

2.2 明確基于軌道交通產品可靠性的全壽命周期管理體系構建的內涵

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

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

3 基于軌道交通產品可靠性的全壽命周期管理體系構建的主要做法

3.1 頂層設計產品全壽命周期管理體系架構

T公司建立了產品全壽命周期管理的機構，成立信息中心，設立流程管理部和數據開發部。繪制了T公司產品全壽命周期管理體系模型框圖（見圖1），明確了產品全壽命周期管理的范圍、目標、所需的資源、運作模式與管理方法。對產品從需求開始，到報廢的全生命周期歷程進行科學的、規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，以信息化技術為基礎的產品全壽命周期管理體系的核心功能模塊包括需求管理、研發管理、制造管理、質量管控、服務管理。

圖1 T公司產品全壽命周期管理體系模型框圖

3.2 建立以RAMS工程為核心的產品信息集成管理平臺

軌道交通產品是T公司的主型產品之一，一方面產品關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，軌道交通產品種類多、數量少、需求多樣、開發周期短。因此，具備快速開發出高可靠性的產品的能力至關重要，而RAMS技術的應用則是解決該難題的有效途徑之一。

（1）構建產品信息集成管理平臺。T公司建立了以RAMS工程為核心的產品信息集成管理平臺，基于產品實現過程，以流程管理為導向，以信息化為支撐，實現產品數據的集成管理和數據共享。

（2）構建RAMS工程化應用綜合模型。T公司的RAMS工程應用圍繞著RAMS數據庫建設、RAMS工具的應用以及RAMS工程師的培養三方面開展。建立FRACAS（故障報告、分析及糾正措施系統）系統，并有效集成PLM（項目管理）、SAP（企業資源管理）、MES（制造執行）、CRM（顧客關系管理）系統，打通產品生命周期質量管理全流程，實現對產品全生命周期質量的管理，提升產品品質。

（3）基于產品實現過程同步開展RAMS活動。在需求分析階段，識別、分析和評估產品的RAMS技術要求，形成RAMS可行性性報告，為產品設計提供技術輸入。設計階段通過產品可靠性建模、分配、預計以及FMEA（失效模式）分析、PHA（危害性分析）分析，識別產品設計過程潛在失效模式，持續優化產品設計。試制階段、FAI階段通過對生產階段過程的監控與分析，保證產品生產的質量管控。批量生產及維護階段通過對產品運行現場的使用情況監控與維護，確保產品運營過程的質量水平。同時，同步收集產品運行數據，并反饋至產品設計和制造，持續優化產品設計和工藝，實現產品應用過程的高可靠性、高安全性。

3.3 實現產品研發設計管理精益化

T公司通過PM系統實現從項目立項及策劃、設計及評審、試生產及評審，到轉批評審的產品開發全過程的信息化管理。建立項目管理系統及研發績效管理體系，實現PM與SAP系統的集成，整合管理各維度的經濟效益數據，通過平臺實現項目過程“自動化”，進行項目成本的匯總管控。通過PLM系統集中管理產品研發過程的成果物，實現與設計工具的集成。推動PLM與PM系統集成，實現“工作任務”與“產品數據”的無縫對接，管控產品數據的流轉和技術狀態的變化。

3.4 推進產品制造過程管理數字化

軌道交通零部件制造企業具有典型的離散制造的特點，難以實現實物的連續流，生產現場管理存在嚴重的“信息黑箱”現象。為此T公司經過長時間的探索與研究，建立了一套數字化的產品制造過程管理體系，即基于ERP（企業資源管理系統）、MES（制造執行系統）等技術的運用，建立標準化、精細化、智能化的生產模式，其架構為：計劃排產智能、生產協同智能、決策支持智能、質量控制智能、資源管理智能、設備監控智能。利用自動數據采集和信息過程監控技術加強管理，提高生產過程可控性、減少生產線人工干預，以及合理計劃排程，推進高效、節能、流暢的人性化工廠的建設。

3.5 實現產品質量管控信息化

傳統的產品質量管控方式表現出明顯的不足，如落后的數據收集和管理的方式，大量數據依靠手工記錄，數據分散，導致經驗無法繼承；歷史數據難以按需求進行分類查詢，沒有統計功能；質量管理的過程信息與設計、制造、售后等其他系統之間缺乏銜接，信息交換依靠紙介質完成，無論是速度或準確度都無法滿足要求。

為此，T公司建立了產品質量管控信息化系統，將設計、工藝和生產等環節產生的各類質量活動進行流程化和信息化的管理，將各類質量信息進行結構化存儲并實現產品信息的追溯。借助信息化技術實現產品質量信息數據庫功能以及質量管理的統計、分析以及預警等，實現質量管理業務的數字化、流程化。T公司產品質量管控信息化建設的主要實施手段是對已有的信息系統進行改造和優化，并實現各相關系統的集成。

3.6 優化產品運維服務管理

T公司建立了基于顧客服務導向的售后服務管理體系，以流程設計和流程細化為重點，規范售后服務流程體系和管理機制，推動職能管理向流程管理變革；實現基于數據的決策，運用外部數據推動內部技術改造升級、工藝優化、持續改進與管理創新；變“被動響應”為“主動服務”驅動傳統的“產品銷售+故障處理”理念向“產品+解決方案”理念的轉變。

T公司優化產品運維服務管理的主要舉措有：

構建“強矩陣、高效率”的以客戶為牽引的服務管理體系；

建設售后“信息化系統”，實現在線監控支撐能力建設；

建立系統性的標準化庫，實現基礎管理標準化、服務的規范性；

以KPI指標為牽引，實現顧客滿意度提升。

4 基于軌道交通產品可靠性的全壽命周期管理體系構建的效果和總結

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

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