姚鴻洲，肖 靜，何昌艷

（重慶中車(chē)長(zhǎng)客軌道車(chē)輛有限公司技術(shù)部，重慶 401133）

1 引言

可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性（Reliability，Availability， Maintainability，and Safety，RAMS）是城軌車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的特性[1]，為使這種特性朝著我們想要的方向發(fā)展，降低產(chǎn)品故障率，提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，許多軌道交通產(chǎn)品用戶(hù)和制造商都在積極引入RAMS管理，但RAMS閉環(huán)管理的實(shí)施、RAMS信息的利用等一系列問(wèn)題仍然得不到較好解決[2]。本文基于RAMS搭建起設(shè)計(jì)與故障/問(wèn)題間的橋梁，從根上消除現(xiàn)場(chǎng)故障，然而，幾乎國(guó)內(nèi)所有軌道交通企業(yè)在RAMS項(xiàng)目執(zhí)行中都面臨著如下困難：缺乏關(guān)于產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)重大故障/頻發(fā)故障/突發(fā)故障反應(yīng)遲鈍，缺乏規(guī)范的故障信息反饋機(jī)制，故障信息再利用能力差，難以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性評(píng)估和可靠性目標(biāo)管理，難以開(kāi)展可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、失效模式與影響分析（Failure Mode and Effects Analysis，F(xiàn)MEA）等依賴(lài)性的可靠性分析工作，難以制定產(chǎn)品的可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃，難以確定可靠性關(guān)鍵件和重要件、大修期備件供應(yīng)等策略。為此，本文建立城軌車(chē)輛故障管理系統(tǒng)FRACAS（Failure Report Analysis and Corrective Action System），并將其作為RAMS執(zhí)行的一部分，以實(shí)現(xiàn)建立質(zhì)量與可靠性信息平臺(tái)，對(duì)問(wèn)題和故障的閉環(huán)控制、輔助制定可靠性增長(zhǎng)計(jì)劃、為可靠性工作的開(kāi)展提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、輔助進(jìn)行產(chǎn)品決策的目標(biāo)。文獻(xiàn)[3-8]分別對(duì)機(jī)車(chē)柴油機(jī)游車(chē)故障、高鐵軸承故障、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障、空調(diào)產(chǎn)品的失效、某型柴油機(jī)頻繁出現(xiàn)油霧探測(cè)器報(bào)警的故障、系留氣球外場(chǎng)試驗(yàn)期間的故障執(zhí)行了FRACAS方法，很好地解決故障問(wèn)題，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)信息的共享與積累。文獻(xiàn)[9]中車(chē)門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行以故障的計(jì)劃、執(zhí)行、查處、處理（PDCA）為核心的故障報(bào)告、分析及糾正系統(tǒng)，并提出了FRACAS的擴(kuò)展輔助信息收集理念。文獻(xiàn)[10-11]對(duì)數(shù)字化儀控平臺(tái)研發(fā)和FRACAS在鐵路行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行大膽探究，避免出現(xiàn)一些重復(fù)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。文獻(xiàn)[12]對(duì)故障管理問(wèn)題的“技術(shù)歸零5條”和“管理歸零5條”進(jìn)行了歸納說(shuō)明。以上都針對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行了比較深入的思考，也在一定程度上考慮到了故障管理的問(wèn)題，但還是存在較大的局限，或者只是對(duì)故障進(jìn)行簡(jiǎn)單處理（即關(guān)閉），或者缺乏對(duì)故障的系統(tǒng)分析，缺乏將故障問(wèn)題處理的經(jīng)驗(yàn)反饋到新產(chǎn)品研發(fā)和舊產(chǎn)品的整改當(dāng)中的完整機(jī)制，碎片化程度較高。為此本文研究提出比較系統(tǒng)、全面的執(zhí)行辦法，以實(shí)現(xiàn)流程上的閉環(huán)內(nèi)控和技術(shù)上的創(chuàng)新。

2 FRACAS系統(tǒng)概述

傳統(tǒng)的碎片化管理具有諸多弊端，通過(guò)FRACAS系統(tǒng)建立起來(lái)的閉環(huán)系統(tǒng)，已經(jīng)越來(lái)越多地得到廣大RAMS實(shí)踐探索者的青睞，人們急切需要找到一種成熟的模式來(lái)實(shí)踐RAMS，將其內(nèi)在的現(xiàn)實(shí)價(jià)值表現(xiàn)出來(lái)。關(guān)于FRACAS系統(tǒng)的實(shí)踐，首先是軍用，然后向其他行業(yè)延伸。近年來(lái)，城市軌道交通行業(yè)的企業(yè)都對(duì)其展開(kāi)了實(shí)踐探索，但是具體的可操作性強(qiáng)的方案還在持續(xù)探索當(dāng)中。下面對(duì)其發(fā)展歷程進(jìn)行闡述。

1980年美國(guó)率先頒布了MIL-STD-785B《系統(tǒng)和設(shè)備研制生產(chǎn)的可靠性大綱》，要求軍用系統(tǒng)承包商建立FRACAS和故障審查委員會(huì)，以監(jiān)督和控制研制過(guò)程中的故障分析和糾正活動(dòng)。隨后，在我國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)中，GJB 450A-2004《裝備可靠性工作通用要求》將FRACAS列為可靠性工作必修課，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其闡述為“建立故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)，確立并執(zhí)行故障記錄、分析和糾正程序，防止故障的重復(fù)出現(xiàn)，從而使產(chǎn)品的可靠性得到增長(zhǎng)”。GJB 841-1990《故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)》是一部專(zhuān)門(mén)闡述FRACAS工作要求的規(guī)范，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其闡述為“及時(shí)報(bào)告產(chǎn)品的故障，分析故障原因，制定和實(shí)施有效的糾正措施，以防止故障再現(xiàn)，改善其可靠性和維修性”。

在ISO 9001《質(zhì)量管理體系要求》中，開(kāi)始把糾正和預(yù)防措施作為質(zhì)量體系的20個(gè)要素之一。該標(biāo)準(zhǔn)要求企業(yè)應(yīng)有既定的渠道對(duì)所掌握的不合格產(chǎn)品信息進(jìn)行分析，并采取糾正和預(yù)防措施來(lái)消除不合格產(chǎn)品產(chǎn)生的原因，以防止其再次發(fā)生。

在IRIS02-2009《國(guó)際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量管理體系要求》7.11中明確地提到“組織必須制定文件化的程序，以覆蓋RAMS活動(dòng)所有方面的要求，包括：數(shù)據(jù)收集、分析和建立改進(jìn)措施計(jì)劃”“數(shù)據(jù)收集和分析工作必須得到在質(zhì)保期內(nèi)和質(zhì)保期外以往所積累的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的支持，并不斷改進(jìn)”。不過(guò)，F(xiàn)RACAS系統(tǒng)在軌道交通行業(yè)的實(shí)踐始終還處于初步探索階段。

國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，在FRACAS思想已經(jīng)滲透到管理領(lǐng)域方方面面的當(dāng)下，F(xiàn)RACAS作為RAMS執(zhí)行的一個(gè)部分，正在發(fā)揮著不可想象的力量。永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司于2009年底開(kāi)始運(yùn)行FRACAS系統(tǒng)，至2014年3月，系統(tǒng)已收錄了包括技術(shù)引進(jìn)產(chǎn)品在內(nèi)的5大類(lèi)20種產(chǎn)品1500余條故障信息。2006年某城軌車(chē)輛制造企業(yè)順應(yīng)市場(chǎng)需求進(jìn)入地鐵市場(chǎng)，為提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，引入了FRACAS。經(jīng)過(guò)持續(xù)多年實(shí)踐，公司在產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題收集、分析和糾正措施等方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)FRACAS進(jìn)行了多次優(yōu)化升級(jí)，積極推動(dòng)了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

FRACAS系統(tǒng)是對(duì)RAMS閉環(huán)管理思想的體現(xiàn)，RAMS閉環(huán)管理就是通過(guò)對(duì)RAMS信息、故障的收集，持續(xù)改善和管理產(chǎn)品，提煉經(jīng)驗(yàn)并反饋給產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員。通過(guò)執(zhí)行FRACAS系統(tǒng)形成產(chǎn)品RAMS數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品故障數(shù)據(jù)信息進(jìn)行重構(gòu)、分析、再利用形成知識(shí)經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，并反饋產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的持續(xù)提升。

3 FRACAS 系統(tǒng)建立及運(yùn)行

在RAMS執(zhí)行中通過(guò)FRACAS系統(tǒng)工作流程，驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)制造和運(yùn)營(yíng)維護(hù)鏈閉環(huán)，將整個(gè)工作貫徹到產(chǎn)品的全生命周期中。在RAMS執(zhí)行過(guò)程中，設(shè)計(jì)和供應(yīng)商必須無(wú)條件配合實(shí)現(xiàn)公司RAMS平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的持續(xù)有效更新，通過(guò)不斷地向設(shè)計(jì)師提供有效的故障分析結(jié)果，使故障信息得到更高效利用。

3.1 FRACAS 系統(tǒng)建立

根據(jù)GJB 841-1990《故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合軌道交通企業(yè)實(shí)際，本文總結(jié)和完善FRACAS系統(tǒng)及工作流程，如圖1所示，該系統(tǒng)及流程很好地展示了以故障管理為核心的FRACAS系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程。該系統(tǒng)通過(guò)收集產(chǎn)品故障信息，分析故障原因，制定和實(shí)施有效糾正措施，以防止故障的再現(xiàn)，同時(shí)把故障根本原因和糾正措施信息反饋到設(shè)計(jì)過(guò)程中，以促進(jìn)產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)。

3.2 FRACAS 系統(tǒng)執(zhí)行

3.2.1 FRACAS 系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化

本文結(jié)合某軌道車(chē)輛企業(yè)實(shí)踐和圖1工作流程，對(duì)FRACAS系統(tǒng)執(zhí)行程序進(jìn)行如下進(jìn)一步優(yōu)化。

圖1 FRACAS系統(tǒng)及工作流程圖

（1）在生產(chǎn)試制階段，建立FRACAS運(yùn)行管理組織，完善項(xiàng)目產(chǎn)品物理結(jié)構(gòu)樹(shù)、配置清單以及FRACAS執(zhí)行計(jì)劃，為FRACAS系統(tǒng)運(yùn)行做準(zhǔn)備。

（2）在試驗(yàn)驗(yàn)證階段，項(xiàng)目產(chǎn)品發(fā)生故障后，由試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)對(duì)故障提出書(shū)面報(bào)告。由于在試驗(yàn)驗(yàn)證階段允許對(duì)設(shè)計(jì)作較大更改來(lái)解決故障問(wèn)題，所以試驗(yàn)驗(yàn)證階段的問(wèn)題都需要進(jìn)行及時(shí)分析處理；在產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)階段，項(xiàng)目產(chǎn)品發(fā)生故障后，由售后團(tuán)隊(duì)對(duì)故障提出書(shū)面報(bào)告。在本階段雖仍可提出糾正措施，但要受到很大約束且付諸實(shí)踐較為困難，所以在售后運(yùn)營(yíng)階段需要由相關(guān)人員根據(jù)相關(guān)要求判定是否需要進(jìn)一步分析，如果需要，則進(jìn)入以下（3）。

（3）由相關(guān)團(tuán)隊(duì)對(duì)故障原因進(jìn)行分析并提出書(shū)面報(bào)告，書(shū)面報(bào)告中提出的改進(jìn)措施需要覆蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與試驗(yàn)、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)3個(gè)階段。

（4）由責(zé)任團(tuán)隊(duì)落實(shí)糾正措施并提出書(shū)面報(bào)告。

（5）根據(jù)前面階段輸出產(chǎn)物，提出的多方面改進(jìn)措施，并進(jìn)行具體可行的落實(shí)，將故障問(wèn)題轉(zhuǎn)化為風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景，以危害登記冊(cè)的形式輸出，由RAMS團(tuán)隊(duì)于項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，輸入給設(shè)計(jì)師去落實(shí)，最終完成對(duì)故障的閉環(huán)管理過(guò)程。對(duì)于設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)，設(shè)計(jì)師要將其作為輸入在方案里面落實(shí)；對(duì)于針對(duì)該故障可以采取的工藝改善點(diǎn)需要作為輸入在作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中去落實(shí)；對(duì)于生產(chǎn)制造中的改善點(diǎn)要作為輸入在培訓(xùn)當(dāng)中去落實(shí)；對(duì)于運(yùn)營(yíng)維護(hù)中的技術(shù)改進(jìn)，必須要作為編寫(xiě)維護(hù)手冊(cè)、操作手冊(cè)和培訓(xùn)手冊(cè)的輸入，并在維護(hù)手冊(cè)、操作手冊(cè)和培訓(xùn)手冊(cè)中體現(xiàn)。

3.2.2 FRACAS 系統(tǒng)執(zhí)行要點(diǎn)

FRACAS系統(tǒng)執(zhí)行要點(diǎn)如下。

（1）FRACAS系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一、共享的故障信息平臺(tái)，要實(shí)現(xiàn)主機(jī)廠(chǎng)與供應(yīng)商的FRACAS系統(tǒng)相交聯(lián)，形成項(xiàng)目整體FRACAS，其執(zhí)行需要全員參與，用戶(hù)、主機(jī)廠(chǎng)、供應(yīng)商無(wú)一例外。要想真正發(fā)揮出FRACAS系統(tǒng)強(qiáng)大的故障管理和利用能力，提高故障信息利用效率，必須要建立起基于FRACAS系統(tǒng)的相關(guān)軟件平臺(tái)的具體項(xiàng)目執(zhí)行模式。

（2）FRACAS系統(tǒng)的執(zhí)行應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目具體要求而定，它可以包括在閉環(huán)內(nèi)控理念下所構(gòu)建的一系列閉環(huán)工作的執(zhí)行，比如設(shè)計(jì)與工藝之間形成的閉環(huán)，所以FRACAS系統(tǒng)的執(zhí)行應(yīng)做到綜合考慮，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。

（3）在FRACAS文件管理方面，所有故障信息、故障原因分析過(guò)程、采取的糾正措施及效果等均應(yīng)被記錄，并保證完整性和準(zhǔn)確性。將這些記錄編制成具有統(tǒng)一編號(hào)的FRACAS文件進(jìn)行管理和保存，并存入FRACAS信息數(shù)據(jù)庫(kù)，以便于檢索和查閱，為故障管理和利用提供保障。

4 故障信息管理及再利用

FRACAS系統(tǒng)主要針對(duì)實(shí)際發(fā)生的故障信息進(jìn)行閉環(huán)管理，其核心是故障，因此FRACAS系統(tǒng)的故障信息管理必須在技術(shù)上做到“定位準(zhǔn)確、機(jī)理清楚、問(wèn)題復(fù)現(xiàn)、措施有效、舉一反三”，在管理上做到“過(guò)程清楚、責(zé)任明確、措施落實(shí)、嚴(yán)肅處理、完善規(guī)章”，其終極目標(biāo)是通過(guò)高效利用故障信息及提高其再利用能力，實(shí)現(xiàn)技術(shù)積累和技術(shù)創(chuàng)新，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。FRACAS系統(tǒng)故障信息及再利用過(guò)程如圖2所示。

圖2 FRACAS系統(tǒng)故障信息及再利用過(guò)程

（1）故障信息管理。故障信息管理中將對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)、分級(jí)管理，故障分類(lèi)為重大故障、頻發(fā)故障、突發(fā)故障和普通故障4類(lèi)，故障分級(jí)為1級(jí)（業(yè)主和公司關(guān)注的）、2級(jí)（常規(guī)需要關(guān)注的）、3級(jí)（特殊需要關(guān)注的）和4級(jí)（其他）；故障信息分類(lèi)、分級(jí)管理可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障信息的再利用，建立起企業(yè)問(wèn)題/故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)分析、重構(gòu)，更新和完善可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

（2）故障信息再利用。通過(guò)系統(tǒng)的、全面的故障識(shí)別及售后故障數(shù)據(jù)庫(kù)的搜集，建立起強(qiáng)大的故障/問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)（即軌道車(chē)輛產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)）；可通過(guò)對(duì)其進(jìn)行有效利用和閉環(huán)控制，解決對(duì)重大故障/頻發(fā)故障/突發(fā)故障反應(yīng)遲鈍的問(wèn)題，故障信息的反饋機(jī)制也得以規(guī)范；可從可靠性角度對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性評(píng)估和管理；可從可靠性角度制訂關(guān)鍵件和重要件、大修期備件供應(yīng)等的策略。

5 結(jié)論

（1）本文針對(duì)目前FRACAS系統(tǒng)執(zhí)行上的局限性，提出了比較系統(tǒng)、全面的執(zhí)行辦法，實(shí)現(xiàn)了故障問(wèn)題的閉環(huán)管理，這對(duì)于新產(chǎn)品研發(fā)和舊產(chǎn)品的整改具有創(chuàng)新意義。

（2）本文以解決故障問(wèn)題為基礎(chǔ)，通過(guò)FRACAS故障管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障信息的管理。

（3）FRACAS故障管理系統(tǒng)體現(xiàn)了RAMS閉環(huán)的設(shè)計(jì)思路，為不斷完善產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供真實(shí)的依據(jù)。

（4）在FRACAS故障管理系統(tǒng)框架下，對(duì)故障信息進(jìn)行全方位的管控和再利用以及對(duì)故障信息分類(lèi)、分級(jí)管理，對(duì)優(yōu)化城軌車(chē)輛可靠性設(shè)計(jì)、降低城軌車(chē)輛故障率具有重要指導(dǎo)意義。