机泵产品质量分级评价理论与实践探讨

熊建新 ，贺立新 ，孙亮亮 ，刘鑫 ，赵先起 ，李科锋

（1. 中国石油化工股份有限公司物资装备部，北京 100728；2. 上海众深科技股份有限公司，上海 201203）

1 国内外工业用机泵产品质量现状

工业用机泵产品种类繁多，从运转工作原理上主要可分为旋转式和往复式二种结构，其发展历程漫长，到二十世纪初期随着工业化进程，机泵产品迎来了快速发展阶段，在各工业领域得到越来越多的应 用。

国外（主要是西方发达国家和日本）机泵产品起步较早，从二十世纪五六十年代就处于较高水平，九十年代达到鼎盛，后期由于需求减少以及企业追求利润采用全球制造，以及利用资本运作的吸收合并模式的兼并重组，再加上机泵需求相对减少等因素，造成目前机泵设计制造企业总数在逐步减少，供应给我国的机泵质量水平提升不明显甚至略有下降趋势。

国内机泵产品起步较晚，但进入二十世纪末期，随着国内工业化水平的提升和需求扩大，国内机泵产品种类与质量得到快速发展，尤其是进入二十一世纪，国内机泵设计制造水平大幅提升，可靠性、稳定性等机械性能质量水平大幅提升，能效水平也大幅提升。但由于国内从事机泵设计制造集中度不高，企业众多，设计水平和制造能力参差不齐，产品质量存在较大差距，造成业主在采购过程中遇到不少困惑，在使用过程中遇到不少可靠性、稳定性等方面的质量波动问题，对高性能运行要求的工况使用国产机泵存在信心不足的问题。

目前国内外的机泵产品标准大多只规定了产品性能合格指标等的最低门槛要求，对于能效指标的要求在国内离心泵行业有几个推荐性的国家标准，由于国内机泵产品标准其起草单位基本以国内制造企业为主，未充分体现最终用户需求，造成其指标不完整，定量指标缺乏，不能完全满足核电、石化等流程工业行业客户安全、环保、长周期运行的需求。

2 国家政策导向及国内用户需求

工业用机泵产品使用范围广，需求量大；可靠性、稳定性及高效节能产品在目前国家“节能减排”政策指引下，越来越凸显重要性，尤其对“节能产品”的使用，国家在财税政策上有较好的鼓励政策。

国内流程工业装置如石化装置大修周期从以往的“三年一大修”早已过渡到“四年一大修”的管理水平，目前正朝着“五年一大修”、“六年一大修”的目标迈进与实施。这就对装置中的转动设备尤其是机泵产品长周期高质量运行提出了更高的要求。

基于目前国家政策及用户需求，对机泵产品质量进行分级评价，量化甄别优劣，应能较好地顺应时代要求，从市场的角度淘汰落后产能；也能让用户根据现场实际使用要求选择合适的机泵产品品种及品牌，同时又能助推中国机泵制造业高质量发展，形成国内竞争有序的良好市场环境；让国内优秀机泵企业早日成为国际品牌，走向更高端的国际市场。

3 工业用机泵产品核心特征

工业用机泵产品是输送流体的转动设备，产品结构按其功能可分为传动部分和做功部分；按其工作方式可分为转动部件和静止部件，离心式机泵有时俗称为转子和定子。

现代工业用机泵的设计理念为应尽量减少工业用机泵外形尺寸和控制制造成本，以期获得更好的通用性。同时，工业用机泵旋转速度一般都选取较高数值，多级离心泵和离心式压缩机、膨胀机以及驱动汽轮机转子一般均设计为挠性转子，在机泵启动运行和停机过程中，转子都要跨过临界转速，这样就对转子的结构设计、强度设计、刚度设计提出了更高的要求，对支撑转子运行的定子部件强度、支撑刚度、支撑稳定性也提出了更高要求，只有这样才能满足用户长周期稳定运行的基本要求。

工业用机泵需要有高效完成流体输送的能力，即应具有较高的能效水平。因此其做功部件需要有优良的水力性能或气动热力性能，现代流程工业装置有时还需要机泵有较为宽泛的运行范围，且在一定的运行范围内仍具有较高的能效水平，以适用装置在运行负荷的调节和波动的情况下，依然能保证装置低能耗运行要求，这样就要求其做功部件性能具有运行稳定性、高效性及较宽泛的高效运行区域等特征。这就对机泵性能提出了较高要求，尤其是对恒转速的离心式机泵产品提出了更高要求。

上述两个方面的特征就基本构成了工业用机泵产品的核心特征，再加上与之配套的辅助系统，就构成了机组或泵组的成套性能，如配置有运行自动监控及调节系统，就构成了现代工业用具有一定智慧的机泵产品独特特征。

4 工业用机泵产品质量形成过程要素

工业用机泵产品结构较为复杂，是一个技术和资金较为密集的制造行业，也是典型的较为传统的高端机械行业，设计制造涉及面宽，流程较长。从工业用机泵产品的结构特征，以及形成产品质量过程的研发与设计、制造、检验与验收三个阶段来分析，结合GB/T 19001《质量管理体系 要求》中质量管理原则：以顾客为关注焦点、领导作用、全员参与、过程方法、改进、循证决策、关系管理[1]，以及形成产品质量的每一个阶段中“人、机、料、法、环”五个关键因素，我们就比较容易分析出工业用机泵产品质量形成过程的要素。

研发与设计阶段：研发设计组织，企业研发投入，研发设计人员的能力（专业背景、从业经验），研发设计过程中可利用的工具如设计计算专用软件、绘图软件等、逆向工程用仪器设备、研发与试验装备（良好的机泵结构和高效模型只有通过试验验证才能成为成熟产品[2-6]）和社会相关高水平技术团队的合作，企业通过研发获得的知识产权、以往的技术积累和沉淀、产品系列化及标准化水平、研发与设计企业内部准则规范与团队共享能力，从业人员工作环境等。

制造阶段：核心岗位人员的能力，加工工艺完整性以及在实际生产加工过程的实施有效性，企业拥有或可利用的生产加工设备能力及性能完好性，原材料及配套件的资源供应与管理，关键加工设备性能的保持过程中使用维护管理与工作环境管理以及从业人员HSE设施与运行管理等。

检验与验收阶段：QA/QC组织与独立性，人员能力（专业背景、从业资格与经验），检验检测仪器设备能力与量值溯源管理，企业质量体系完整性与实施有效性，机泵核心零部件可追溯性管理与实施，仪器设备使用和存储环境，企业产品质量档案的管理 等。

以顾客为关注焦点在企业实际生产经营活动的实施：顾客需求的辨识，顾客需求在设计、制造以及检验与验收过程的实施符合性与完整性，产品售后服务与管理，获得的市场认可度等。

从顾客需求到机泵企业自身产品的研发设计，生产制造，检验与验收到产品交付后的售后服务，就形成了机泵产品本身质量及顾客使用过程中获得的运行质量感受，质量分级评价的核心就是要将这些质量要素进行量化，让不同企业设计制造的同品种的机泵产品用同一个标准进行量化，获得各自的性能质量水平；让机泵行业产品质量水平有比对和参照物，也让用户有一个较为精准的质量参考信息，让行业有质量标杆。

5 机泵产品质量分级评价数学模型

2016年中国石化率先提出对工业品进行质量分级评价概念，并在易派客工业品电商平台上实施。产品质量评价标准已成为ES标准（易派客标准），并成为国家技术标准创新基地（工业品电子商务）重要创新源泉。

工业品质量分级的核心要求为合格品到优等品进行量化分级，其评价过程由“生产保障能力+产品测试”两大部分构成[7]。分析其实质为企业生产产品的质量管理、质量经营、质量发展能力水平+抽样验证企业质量管理体系在实际生产活动中运行能力水平。

工业品产品质量分级评价得分按100分制：由产品生产质量保障能力、产品质量测试两部分得分之和。产品生产质量保障能力由五个部分组成：产品生产能力、产品检验检测能力、产品质量保证能力、产品研发创新能力、产品市场竞争能力；产品测试应抽测企业合同产品使用性能。依据工业用机泵产品特征及质量管理体系核心要求等质量理论，结合我们以往质量管理实际经验，将产品测试分成三个部分组成：外观及可追溯性标识、符合性审查与验证、实物性能测试。

为精准实施机泵产品质量评价，借鉴我们2014年和常州大学合作开展的《大型活塞式压缩机制造企业质量综合评价体系》课题成果[8]，获得基本思路，按产品质量评价核心要求，结合工业用机泵产品品种结构特征和质量形成要素，采用矩阵层级模式的要素权重法作为质量分级评价的基本数学模型，其层级及要素权重赋值采用专家法。

我们将工业用机泵产品质量评价得分（f）作为第一层级；

将机泵产品质量评价的产品生产保障能力（ω1α）得分、产品测试（ω2β）得分作为第二层级；

将产品生产保障能力中“产品生产能力（ω11α1）”、“产品检验检测能力（ω12α2）”、“产品质量保证能力（ω13α3）”、“产品研发创新能力（ω14α4）”、“产品市场竞争能力（ω15α5）”五个方面得分作为第三层级；

将产品测试结果进行量化分级，我们从用户合同及运行与维护管理全生命周期角度，结合具体机泵产品品种合同的技术要求，国家以及行业的最高标准要求，提炼出的“外观及可追溯性标识（ω21β1）”、“符合性审查与验证（ω22β2）”、“性能测试（ω23β3）”三个方面得分作为第三层级；

按不同机泵产品品种的结构特征及质量形成要素，我们将第三层级的五个方面按特定质量要素逐一细分为第四层级：（ω111α11） ～ （ω11xα1x）、（ω121α2x） ～ （ω12xα3x）、（ω131α21） ～ （ω13xα3x）、（ω141α41） ～ （ω14xα4x）、（ω151α51） ～ （ω15xα5x）、（ω211β11） ～ （ω21xβ1x）、（ω221β21） ～ （ω22xβ2x）、（ω231β31） ～ （ω23xβ3x）等若干质量要素作为第四层级；

将第四层级的要素再一次分解细化为具体可量化的质量要素点：（ω1111α111） ～ （ω11xnα1xn）、……、（ω2311β31） ～ （ω23xnβ3n）等若干个量化点作为第五层级；

将第五层级的要素点具体量化和描述，并给出至少3个不同水平或能力层次的具体得分项，不同企业的机泵产品品种对应就得出第五层级的具体分值。得分分项按百分制，计算时进行归一递推处理；

评价模型第一至第三层级的基本矩阵层级见图1、第四层级和第五层级的具体量化和赋值示例见图2。

要保证机泵产品要素权重法质量评价模型的完整性和实用性，就需要从产品品种的结构特征的技术能力和质量管理能力、超出客户期望的性能等三个方面逐一分析不同结构和品种的机泵产品的质量要素；而且产品测试部分中其抽样样品的技术参数应能代表其品种的特性能力指标和受评企业生产保障能力在日常生产活动中得到最大程度的体现，才能将生产保障能力部分的质量要素能在产品测试要素中得到最大程度的验证，并根据其产品特征赋予不同的权 重。

图1 评价模型的第一至第三层级矩阵层级Fig.1 The evaluation mode with the matrix levels from the first to third levels

图2 第四层级和第五层级的具体量化和赋值示例Fig.2 The examples of the quantification and giving the weight for the 4th levels, and giving the score for the 5th levels

从理论上分析，针对不同的机泵产品品种，细分的过程质量要素点越多，评价模型的完整性和适用性就越好。目前，机泵产品品种一般为产品生产保障能力92个左右四级要素，产品测试17个左右四级要素；工业用压缩机、驱动汽轮机品种一般为生产保障能力100个左右四级要素，产品测试20个左右四级要素。

一般的工业用机泵产品具有较高的技术门槛，大型机泵属于国之重器。工业用机泵产品的质量完全由设计和制造两个阶段决定，检验和试验阶段只起监督和验证作用。对要素权重进行赋值应按这个原则进 行。

考虑到工业用机泵产品特征，生产保障能力和产品测试的权重将以下原则实施，如表1所示。

产品质量评价得分按现场审查（满分100分）和产品测试（满分100分）进行加权计分，计算公式为：

表1 工业用机泵产品质量评价第2层级权重与赋值Table 1 The second level weight date from the evaluation mode

产品质量评价得分（f）=生产保障能力得分（ω1）×α（权重0.50）+产品测试得分（ω2）×β（权重0.50）。

以BB5型泵为例，第三层级权重为：

生产保障能力如表2所示。

产品测试如表3所示。

表2 工业用机泵产品质量评价第3层级权重与赋值（BB5型离心泵V202106）Table 2 The third level weight date from the evaluation mode（from BB5 type centrifugal pump by V202106）

表3 工业用机泵产品质量评价第3层级权重与赋值（BB5型离心泵V202106）Table 3 The third level weight date from the evaluation mode（from BB5 type centrifugal pump by V202106）

完成初步的要素权重法评价模型标准文本，由中国石化机械技术中心站组织机泵行业的工程设计专家、用户管理使用维护专家、行业质量管理专家、优秀机泵企业设计制造专家，对文本中涉及的质量要素完整性、权重赋值合理性进行审核和修正，最终形成要素权重专家法评价模型。

利用以下计算公式，采用计算程序就可获得最终的受评机泵产品品种的实际得分。

第四层级：

第五层级：

6 机泵产品质量评价实践与结果分析

从2017年开始时，我们逐步完成了工业流程装置用离心泵、无轴封泵，立式、卧式自吸泵，单、双、三螺杆泵，其他用途卧式、立式离心泵，潜液式低温离心泵，工艺用干式、喷油螺杆压缩机，工艺用D型、M型、迷宫式往复式压缩机，水平剖分型、垂直剖分、齿轮整体增速型工艺气离心式压缩机，工业驱动用特殊用途背压式、冷凝式汽轮机，工业用一般用途汽轮机，加气站用往复式压缩机组、加气子站用液压往复式压缩机组，烟气轮机，轴流压缩机，共41个机泵产品品种评价标准的编制。截止到2022年3月底，我们已完成34个机泵品种，92家机泵企业的产品质量评价，34个品种的质量分级评价模型均已得到实际应用和验证。

目前参与评价的机泵企业均为在我国境内的企业，评价的品种均为受评企业主营产品品种，这些企业和其产品品种在国内的市场占有率较高，大部分企业都有海外销售业绩。从评价结果分析，目前的评价模型比较精准地反映了国内机泵企业产品质量水平。

表4为摘自易派客平台展示的BB5型离心泵产品质量评价结果：

表4 BB5型离心泵产品评价结果展示（V201706版评价模型）Table 4 The showing of the product evaluation result from the BB5 type centrifugal pump（the evaluation mode by V201706 version）

从2017年8月开始评价，到目前为止共进行了近310个机泵产品品种的评价，对目前获得的评价数据按具体产品品种进行分类，尤其对性能指标按品种进行了分类：国内流程工业用机泵的机械性能核心指标振动/振幅、轴承/轴瓦温度、温升和离心泵效率指标大部分受评企业已具备优于标准要求的能力。从而也说明了目前国内机泵产品中已有一些品种质量达到了较高水平。同时回访了机泵领域的使用业主对评价品种分类及评价模型、评价结果的体验感，获得了一些有帮助的信息和建议。评价模型的修正将四个方面来实施：从产品品种结构上进一步细分；对同一结构品种，考虑企业规模及市场需求等因素以合同样品技术参数规格进行细分；对四级要素再进一步细分，以期获得更多质量要素；对五级具体指标及得分进一步细分和调整得分分值。

为进一步完善和验证工业用机泵产品质量分级评价模型，于2021年5月完成了工业用流程装置用离心泵评价模型的升级版（即V202106版），对产品品种进行了细分，从合同样品规格进行了细分，对四级要素进行了扩充，对五级具体指标的描述或颗粒度进行了进一步细化，分值进行了相应修改，以期获得更完整更适用的评价模型。

流程工业用离心泵V202106版评价标准从2021年8月开始实施评价，目前有10家企业申请评价，从已完成的评价结果分析，基本达到了预期，如表5所示。

在评价过程中，随时都会记录企业实际情况和我们评价模型中第五级量化指标的差异，为3年后机泵评价标准的升版更新积累实际基础数据。

表5 BB5型离心泵产品评价结果展示（V202106版评价模型）Table 5 The showing of the product evaluation result from the BB5 type centrifugal pump（the evaluation mode by V202106 version）

7 结束语

机泵产品质量评价已实施近6年，国内具备一定能力的机泵企业基本参与了评价，由于产品测试时我们对合同样品设有一定的技术参数门槛，造成极个别品种的企业在较长时间内不能提供样品，后续我们将逐步更新细分抽样合同样品的技术参数，让那些企业虽然规模较小，但仍具备小众品种能力的企业能加入评价行列。

机泵产品质量评价，从客户角度对产品质量进行分级，让产品质量好，拥有机泵持续研发能力和自主知识产权的企业能脱颖而出，市场占有率有明显提升，形成企业良性发展的道路；也让具有一定能力的企业看到自身不足，通过产品质量评价，找到企业后续改进提升的方向。同时也有一部分企业没有持续研发能力或能力不足、以及没有自主知识产权，完全靠测绘和翻版制造生存，虽然有一定的机械加工能力和售后能力，但已不能满足用户日益提升的需求，其市场占有率已出现逐步下降趋势。

我国正处在高质量发展的新时期，市场需求大，国内客户的“及时响应售后服务”的要求已成为流程工业的标配；“一带一路”战略给中国机泵企业走向世界提供了很好的平台，为整合国内资源，增强我国机泵企业综合实力和提升产品质量水平、以及国际竞争力，行业的重组、吸收合并应为最优选择，适度提高机泵产业集中度，可以为目前国内机泵行业尤其是泵行业头部企业扩产能和提升售后服务水平创造条 件。

机泵产品质量评价标准后续将陆续转化和提升为国内团体标准，目前已有一个品种的评价标准成为团体标准[9]，让机泵行业相关企业了解标准内容，更好地提升企业质量能力；助力我国机泵行业高质量发 展。