基于轨道交通产品可靠性的全寿命周期管理体系的构建与实践——T公司案例分析

罗婵 周贝 钱海建 蒋富林

株洲时代新材料科技股份有限公司 湖南株洲 412007

产品的生命周期是指从产品的需求开始，到产品淘汰报废的全部生命历程。轨道交通产业具备高速度、高安全等级、高风险和高速发展等诸多特点，可靠性成为轨道交通产品的基本要求和核心竞争力，而全寿命周期管理体系的构建是可靠性保障的基石。目前，我国轨道交通行业企业在产品可靠性管理和全寿命周期管理体系构建中还存在或多或少的问题。本文试通过对T公司基于可靠性的全寿命周期管理体系构建的背景和主要做法的介绍，对如何基于可靠性开展产品全寿命周期管理做一些粗浅的探讨。

1 基于轨道交通产品可靠性的全寿命周期管理体系构建的背景

1.1 是落实国家两化融合战略、促进产业转型升级的需要

产品全寿命周期管理运用的是先进的企业信息管理的思想和理念，对企业过去和当前的诸多行之有效的技术、系统、流程、实施方法和企业智力资产进行继承和集成，在正确的企业战略思想和商业原则的指导下，将其提炼为符合企业实际的解决方案。T公司作为轨道交通行业的大型国有企业之一，同时作为中国轨道交通减振降噪领域的领军企业，有责任、有义务、也有条件结合自身的优势和特点，开展产品全寿命周期管理的探索与实践。

1.2 是实现国际化经营、适应国际铁路行业标准要求的需要

目前国内轨道交通企业正处于追赶国际先进轨道交通企业的发展阶段。在国家“一带一路”和“高铁外交”战略的强力支持下，我国各类轨道交通新产品陆续出口海外，一大批国际重大工程项目接踵而至。随着行业集中度的变化，新的竞争者加入，高铁“走出去”还面临贸易保护及国际对手的打压，以及客户的交付和质量要求的不断提高。为有效满足IRIS（International Railway Industry Standard）标准关于产品质量和安全的核心理念和要求，轨道交通出口企业必须实施产品全寿命周期管理，这是获得国际铁路行业标准通行证的必由之路。

1.3 是创新轨道交通产品管理方式、提升管理效率的需要

新的产品生命周期管理（PLM）的范围从产品概念产生到产品消亡和回收过程中的所有过程。而T公司原有的产品管理方式并没有脱离传统的市场营销学的产品周期管理，还存在诸多急待解决的传统管理方式的影响，如信息化手段滞后、缺少产品市场需求分析、产品开发设计管理粗放化、产品制造的数字化程度低、质量管控落后于国际先进水平等。因此，T公司必须构建基于产品可靠性的全寿命周期管理体系，以提升管理效率。

2 基于轨道交通产品可靠性的全寿命周期管理体系构建的内涵

2.1 明确产品全寿命周期管理的范围

运用新的产品生命周期理论，明确产品生命周期的阶段，包括产品需求分析、研发设计、生产制造、交付后的服务以及处置。同时，将RAMS（Reliability,Availability,Maintainability,Safety）理念贯穿产品全寿命周期，通过产品全寿命周期的质量管理和控制实现产品的可靠性、可用性、可维护性和安全性的要求。建立以RAMS工程为核心的产品信息集成管理平台，基于产品实现过程，以流程管理为导向，以信息化为支撑，实现产品数据的集成管理和数据共享。该平台以轨道交通零部件产品为管理为对象，建立一套基于高效率检测技术的集成质量管控平台并具备快速复制能力，使T公司的产品质量过程控制能力达到业界领先水平。

2.2 明确基于轨道交通产品可靠性的全寿命周期管理体系构建的内涵

以建立“受人尊敬的国际化公司”的发展战略为导向，以国际铁路行业标准体系以及两化（工业化和信息化）融合为依据，以新的产品全寿命周期管理理论为指导，以信息技术为支撑，将RAMS工程贯穿至产品的整个生命周期，从对产品的可行性分析研究到产品报废的整个生命周期过程中，均建立起RAMS论证过程。

通过顶层设计产品全寿命周期管理体系架构，建立以RAMS工程为核心的产品信息管理平台，实施产品研发设计管理精益化，推进产品制造过程管理数字化，实施产品质量管控信息化，形成以项目管理系统（PM）、制造执行系统（MES）、智能化检测线和RAMS工程应用为核心的产品全寿命周期管理体系，实现提升产品质量和降低产品寿命周期成本。

3 基于轨道交通产品可靠性的全寿命周期管理体系构建的主要做法

3.1 顶层设计产品全寿命周期管理体系架构

T公司建立了产品全寿命周期管理的机构，成立信息中心，设立流程管理部和数据开发部。绘制了T公司产品全寿命周期管理体系模型框图（见图1），明确了产品全寿命周期管理的范围、目标、所需的资源、运作模式与管理方法。对产品从需求开始，到报废的全生命周期历程进行科学的、规范的以及信息化的管理。T公司以IRIS体系和两化融合要求为依据，以信息化技术为基础的产品全寿命周期管理体系的核心功能模块包括需求管理、研发管理、制造管理、质量管控、服务管理。

图1 T公司产品全寿命周期管理体系模型框图

3.2 建立以RAMS工程为核心的产品信息集成管理平台

轨道交通产品是T公司的主型产品之一，一方面产品关系着轨道车辆的行车安全，有着极高的可靠性和安全性要求；另一方面，轨道交通产品种类多、数量少、需求多样、开发周期短。因此，具备快速开发出高可靠性的产品的能力至关重要，而RAMS技术的应用则是解决该难题的有效途径之一。

（1）构建产品信息集成管理平台。T公司建立了以RAMS工程为核心的产品信息集成管理平台，基于产品实现过程，以流程管理为导向，以信息化为支撑，实现产品数据的集成管理和数据共享。

（2）构建RAMS工程化应用综合模型。T公司的RAMS工程应用围绕着RAMS数据库建设、RAMS工具的应用以及RAMS工程师的培养三方面开展。建立FRACAS（故障报告、分析及纠正措施系统）系统，并有效集成PLM（项目管理）、SAP（企业资源管理）、MES（制造执行）、CRM（顾客关系管理）系统，打通产品生命周期质量管理全流程，实现对产品全生命周期质量的管理，提升产品品质。

（3）基于产品实现过程同步开展RAMS活动。在需求分析阶段，识别、分析和评估产品的RAMS技术要求，形成RAMS可行性性报告，为产品设计提供技术输入。设计阶段通过产品可靠性建模、分配、预计以及FMEA（失效模式）分析、PHA（危害性分析）分析，识别产品设计过程潜在失效模式，持续优化产品设计。试制阶段、FAI阶段通过对生产阶段过程的监控与分析，保证产品生产的质量管控。批量生产及维护阶段通过对产品运行现场的使用情况监控与维护，确保产品运营过程的质量水平。同时，同步收集产品运行数据，并反馈至产品设计和制造，持续优化产品设计和工艺，实现产品应用过程的高可靠性、高安全性。

3.3 实现产品研发设计管理精益化

T公司通过PM系统实现从项目立项及策划、设计及评审、试生产及评审，到转批评审的产品开发全过程的信息化管理。建立项目管理系统及研发绩效管理体系，实现PM与SAP系统的集成，整合管理各维度的经济效益数据，通过平台实现项目过程“自动化”，进行项目成本的汇总管控。通过PLM系统集中管理产品研发过程的成果物，实现与设计工具的集成。推动PLM与PM系统集成，实现“工作任务”与“产品数据”的无缝对接，管控产品数据的流转和技术状态的变化。

3.4 推进产品制造过程管理数字化

轨道交通零部件制造企业具有典型的离散制造的特点，难以实现实物的连续流，生产现场管理存在严重的“信息黑箱”现象。为此T公司经过长时间的探索与研究，建立了一套数字化的产品制造过程管理体系，即基于ERP（企业资源管理系统）、MES（制造执行系统）等技术的运用，建立标准化、精细化、智能化的生产模式，其架构为：计划排产智能、生产协同智能、决策支持智能、质量控制智能、资源管理智能、设备监控智能。利用自动数据采集和信息过程监控技术加强管理，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程，推进高效、节能、流畅的人性化工厂的建设。

3.5 实现产品质量管控信息化

传统的产品质量管控方式表现出明显的不足，如落后的数据收集和管理的方式，大量数据依靠手工记录，数据分散，导致经验无法继承；历史数据难以按需求进行分类查询，没有统计功能；质量管理的过程信息与设计、制造、售后等其他系统之间缺乏衔接，信息交换依靠纸介质完成，无论是速度或准确度都无法满足要求。

为此，T公司建立了产品质量管控信息化系统，将设计、工艺和生产等环节产生的各类质量活动进行流程化和信息化的管理，将各类质量信息进行结构化存储并实现产品信息的追溯。借助信息化技术实现产品质量信息数据库功能以及质量管理的统计、分析以及预警等，实现质量管理业务的数字化、流程化。T公司产品质量管控信息化建设的主要实施手段是对已有的信息系统进行改造和优化，并实现各相关系统的集成。

3.6 优化产品运维服务管理

T公司建立了基于顾客服务导向的售后服务管理体系，以流程设计和流程细化为重点，规范售后服务流程体系和管理机制，推动职能管理向流程管理变革；实现基于数据的决策，运用外部数据推动内部技术改造升级、工艺优化、持续改进与管理创新；变“被动响应”为“主动服务”驱动传统的“产品销售+故障处理”理念向“产品+解决方案”理念的转变。

T公司优化产品运维服务管理的主要举措有：

构建“强矩阵、高效率”的以客户为牵引的服务管理体系；

建设售后“信息化系统”，实现在线监控支撑能力建设；

建立系统性的标准化库，实现基础管理标准化、服务的规范性；

以KPI指标为牵引，实现顾客满意度提升。

4 基于轨道交通产品可靠性的全寿命周期管理体系构建的效果和总结

T公司帅先在轨道交通行业推行基于RAMS工程的产品全寿命周期管理，已初步建立了产品全寿命周期管理体系，提升了产品质量和管理效益。提升了研发项目管理效率，加强了对项目进度、成本、风险的管控，降低了沟通成本，实现了知识的积累和共享。

降低了开发成本，项目开发超期率由36%降低到5%，项目超支率由76%降低到15%。同时，提升了生产效率、检测效率，提升了产品实物质量和可靠性水平。应用于CRH380D上的金属橡胶减震产品运行120万公里0故障；和谐机车减震产品可靠性居行业领先水平。通过产品全寿命周期管理的应用，T公司轨道交通产品从未发生过D类以上事故，行业抽检100%合格，主型产品一次交检合格率达99.62%，多年来稳居行业前列。