中车山东王天君:“风”狂时代,路在何方?风电装备可靠性系统工程实践

能见App 2023年10月20日 5311

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见APP全程直播本次大会。

在10月18日上午举办的风电机组可靠性论坛上,中车山东风电有限公司主任设计师王天君

发表了题为《“风”狂时代,路在何方?风电装备可靠性系统工程实践 》的主题演讲。

以下为发言全文:

我给大家简要的介绍一下我们公司在可靠性这一块工作我们是怎么干的。主要的内容就是三个部分,第一个就是行业发展背景,第二个就是我们风电可靠性实践,第三个就是一个应用规划。

整个风电行业的市场是比较大的,市场红利很大,市场也是非常巨大的。2023年风电的累计装机规模将会达到4.3亿千瓦左右,按照2023年到2025年的核算,我国风电年均新增的装机量将会达到7500千瓦。但是在我们市场前景巨大的情况下,当前我们所有的主机厂或者是供应商都面临着两个层面的竞争。这个竞争现在是比较容易去感受到的,其中第一个就是价格成本。风电主机的价格是一降再降,降得很低,基本上与我们出厂的价格或者是成本价是持平的。在价格与成本层面,短时间内可以说是刺刀见红,谁的价格低,谁的中标的概率就大。2023年以来,我们陆上风电整机价格基本上是稳中有降,总体的趋势是下降的。

另外一个层面的竞争就是可靠性,但是可靠性它不是说短时间内就能体现出来的。因为与质量相比,我们质量其实更关注的是一个合格率。可靠性的竞争它是一个长跑,比的是耐力。短时间内或者说一两年内很难去区分出来谁的可靠性好,谁的可靠性差,很难分伯仲,这是当前我们风电行业面临的一个两个层面的竞争。

另外就是我们的市场运营情况。对我们所有的主机厂和供应商来说,当前我们面临的一个忙,这个忙比如说第一个忙就是大家伙都很忙,忙着处理抢热潮后遗症,出现了一些质量问题,忙的脚打后脑勺。第二个忙就是因为我们现在面对着一些行业内的共性的问题,比如说一些叶片涡激烈共振异常特别多,有一些会重复发生。针对大功率、大风轮、高塔筒、柔性传动链等技术应用,我们现在还没有研究透,感觉会有点忙。另外一个就是我们风电行业,国内的风电行业现在发展的是比较迅猛的,已经遥遥领先于国际的风电行业的技术发展,已经是逐步步入了无人区。但是别的企业或者说国外的企业怎么做的,对于我们来说是没有借鉴意义的,我们只能是摸着石头过河,一片茫然。

随着我们市场的发展,我们现在面临着好多的一些风险源逐渐增多,比如说机组的快速大型化,其实机组大型化并不是简单的尺寸放大功率增大,它肯定是有一些技术门槛。比如说原来我们的5兆瓦和现在的12兆瓦,它肯定是有很大区别的。并不是简单的我把它这个功率放大一下就完了,尺寸加大一下就完了;另外就是我们的新材料、新结构、新工艺、新方法,四新技术应用比较多。但是这些技术在应用的过程中并没有做到足够的验证。还有我们的产品更新迭代快,之前一款机型的寿命可能好几年,现在可能也就是两年左右,就会一个新的机型再出现了,它的生命周期也就结束了;另外就是我们的交付周期是比较短的,可能上半年我们中了标,下半年就要交付,还有是衍生的机型品类比较多。因为现在好多企业都在讲平台化、系列化,所以他们开发一个平台,往往会衍生出来更多的机型来应对不同的场景。

另外就是我们现在还面临着一些沙戈荒大基地,深沿海沿海地区、高海拔地区,这些不同的地区,他们的场景或者说对风电机组的环境要求不一样,风险源增多了。风险源的增多就要求机组要有更高的可靠性,所以说对于我们风电机组这个行当,所有的从业人员,我们从设计开发层面,实验验证层面,包括供应商的管控生产,包括我们的运营维护等等,我们怎么去应对质量与可靠性的不确定性。现在已经成为了整个风电行业的一个共识,或者说是大家比较关注的一个话题。

下面就简单的给大家介绍一下我们山东风电到底是怎么做的。首先第一个,我们是从一些先锋计划,岗位的职能定位,包括可靠性管理的一个建设要求,然后还有实验验证、风险防治、流程再造,供应商的管理,生产可靠性管理,包括我们的全生命周期可靠性管理平台,这样总体的一个概况去和大家做一下交流和汇报。

首先第一个就是可靠性先锋计划。因为今年在8月份的时候,在和深圳一家咨询机构在交流的时候,他们说一般的做可靠性会把工程师分为三种,比如说可靠性专业工程师、产品可靠性工程师、专业可靠性工程师,分为这三类。但是我们是按照公司的实际情况并没有分得这么细,而是开展了一个可靠性先锋计划。也就是说我们把我们的员工分为了几个等级,有可靠性先锋计划的专家、有可靠性先锋、有普通的工程师,针对他们不同的层级,不同的层面去安排不同的任务,去开展不同的工作,去掌握不同的知识或者技能。就相当于我们质量管理八大原则之一,全员参与,这样的话就能把我们所有的员工都调动起来,全部参与我们的可靠性工作当中去。

第二个职能定位就是我们把我们的可靠性工程师做了一个重新的定位。因为在其他行业很多人都是把可靠性工程师定义为实验员,或者说质量检查员,或者说监造员或者其他的一些基层的那种员工。但是我们这一次为了把我们这一块工作做得更好,我们把它的职能做了一下重新定位,做了一个拔高。比如说我们要把我们的可靠性工作,我们的质量可靠性的文化融入进我们的企业文化中,所以我们把它定位为文化变革的引领者,同时还有业务风险的控制者,管理系统的构建者,最后是客户价值的整合者。因为我们给客户提供的必然是高可靠长寿命的风电机组,如果说我们的机组经常出毛病,经常出问题,经常需要维护,这是业主肯定是不容易接受的。

另外我们在做可靠性管理规范的时候,因为我们的可靠性工作涉及到权重的周期各个环节,每一个环节做的工作都是不一样的。我之前梳理过一次,我们是针对6个阶段,大概是36项工作业务,基本上每一项都可以成为一个专业。比如说其中的有些人分析,电磁干扰、电磁兼容,包括其他的一些热设计、降额设计等等,它涉及的面特别广。

所以为了更好的去开展工作,我们在建设可靠性管理规范的时候提出了几个要求,其中第一个就是工作标准化,要有标准的模板流程,第二个就是流程弹性法,我们可以有选择的去选取某一些工作,但是这个工作选取的过程中又不影响其他的没有选取的工作。另外就是管理信息化,我们构建了一个全生命周期的可靠性管理平台,为了提升我们的管理效率。第四个就是业务精细化,最后一个就是数据流动化,基于我们的管理平台,让我们各个环节的数据流动起来。同时我们通过建设一个可靠性管理规范,让我们有了一个需求牵引,也就是说我们有了指标,有了目标才能更好的把这个工作干好。

第二个就是我们有专业的队伍运用,也就是我们的全员参与。

第三个是因为我们有工作标准化,所以我们有流程去约束,怎么去干?干什么工作?干到什么程度?另外还是有规范的指导指南,还有过程监督,最后有一个是信息支撑,共同组建了我们整体的全生命周期可控的一个工作规范。

首先第一个就是我们的流程再造。现在好多企业都在讲,说这个体系和我们的具体业务的结合的过程中,结合的不紧密,好像是两张皮的意思。其实之所以结合的不紧密,出现两张皮的现象,其实并不是因为体系本身的问题,而是因为我们在做体系的过程中没有把它做透,没有把它做精细。所以我们在流程再造的过程中,我们会根据各个部门的业务需求,根据我们可靠性各个阶段的一些工作任务要求,把它融入到我们的相关的工作过程中去,制定并优化我们部门的二三级日程,形成我们的一个工作体系,只有这样我们的工作才能够落地。

另外就是我们在做项目开发,包括我们的预防计划基础库形成了一个总体的未来方子和在方方子的工作体系。刚才我记得是咱们华能的一位领导也在介绍这一点,怎么用以前发生的问题去针对我们在运行的技术,我们后期开发的技术去做一些工作,这一个我们建立了一个未来方子和在方方子的管理体系。

比如说在这个项目开发过程中,我们会有一个产品构想书,会有总成零部件的一个确认和评审,会有问题在方方子的一个统计和分析。同时我们会基于现场问题形成我们的一个预防计划基础库,收集整理的我们基础库之后,会在我们的产品构想书,三维模型的冻结,ET和PT阶段的三个环节的准入的过程中,我们会进行一个设计点检和监督,这样形成一个闭环管理。

另外就是在我们项目的策划的过程中,我们会开展一个DRBFM,也就是基于模式的设计评审,这样的话就能够彻底的实现一个未来方子和在发方子。

另外针对现场问题,我们很多员工基本上就是现场出了问题之后,我就换了一个部件,或者说做一些分析,能分析出来原因,他可能会做一些其他的工作,如果分析不出来,换完部件就算换完了。

所以针对这样一个现场问题分析过程中,我们从追溯、反省、衡量和标准化4个方面,我们规定了应该怎么做?做什么东西?比如说在追溯环节,我们有过程的、有物流的、有质量的、有责任的。在反省的时候,我们会看看是我们的开发流程有问题,还是我们的过程控制有问题,或者说是供应商管控或者是其他的行政管理方面。另外就是衡量的时候,我们会通过分析问题原因,看看其他的机组是不是也出现过这样的问题。我们在解决问题的时候,我们那对策是不是也用到其他分厂或者其他基础上了?

另外我们标准化的时候会针对我们的技术规范、协议、工艺规范、实验标准、管理办法等等做一个系统的更新。还有就是我们目前为止借鉴了汽车行业的一个工作经验,我们搞了一个要忘书,把我们所有的现场问题的清单全部列到要忘书里面,形成一个系统的检点。

下一部分就是关于实验验证,因为我是从汽车行业出来的,之前我统计过汽车行业传统的内燃机,当然不包括现在的新能源汽车。传统的内燃机从开始立项到上市,大概要做8638项实验。但是我们的风电机组需要做多少场实验,或者说做哪些实验,可能没有一个人或者没有一个专家能说清楚。所有的实验应该怎么做,我们没有一个标准可去追寻或者说可去应用的。

我们在在做风电机组试验验证管理相关的一些工作的时候,就借鉴了汽车行业的一些经验。比如说我们把一些工具这样一个工具引入进来,形成了一些5级的验证体系,包括材料、零部件、系统、整机和封场的5级验证体系。通过这样我们避免了用市场去检验我们的风电机组到底行还是不行。同时我们还是把塑模的虚拟验证和实物验证结合到一起,因为有时候我们只做仿真,或者说从电脑上做一些CE的分析和实物,它实际的运行环境肯定是有差别的,那么验证的结果也会千差万别。所以说我们把这个虚拟验证和实物验证结合到一起,相互去纠正一下,看看我们哪方面是有问题的。

如果说在虚拟验证阶段我们发现的问题,结果在实体验证阶段没有发现,那可能是我们实体验证这个时候我们输入的一些载荷或者是实验方法是有误的,这样的话我们就反馈过去。用我们质量领域经常用的PTC这样一个循环,我们去看一下到底是哪方面出的问题,这样避免我们把一些潜在的隐患带入到分厂去。

还有就是我们的供应商管理阶段的时候,我们会把一些可靠性的要求,包括验证的规划,验证的时机方法,还有一些工作的项目要求。比如说你这个供应商到底要干什么东西,需要做哪些工作,做到什么程度,包括我们监督的检查计划,包括我们实验报告分析和救助措施系统的工作要求,还有一些可靠性的评审和实验验证,还有一些产品的规范、图纸、技术协议等等向供应商传达到位。

这样的话通过让他们提交一些比如说设计目标、产品质量策划、工程图纸、分析报告、特殊特性清单这么多体系文件或者说分析文件,这样就能证明这个供应商有能力去持续的给我们提供一些满足技术要求的产品。

同时我们还会基于这个整机开发的二层中零部件的开发日程,去确认供应商的研发能力,包括它的过程保障能力,生产保障能力,能够保证我们的产品质量与可靠性能够满足技术要求。

另外就是在生产过程中,我们会有一些的设计。比如说在设计过程中,我们有一些产品的设计功能,卡具的设计。在流程或者说在设备应用过程中,我们有一些防护的装置去识别或者说能够发现一些错误和缺陷。当发现错误和缺陷时能够发出警报,及时去提醒,怎么去做一些人工干预或者是做一些紧急处置。

另外就是我们在操作过程中会有一些人工的防护,通过一些可视化的比如说颜色符号,贴一些荧光纸,或者其他的一些点检表来控制我们生产过程中的一些质量管控。同时我们还有一些质量的巡检人员,他们会针对一些重点的过程、特殊过程去做一些监控。

最后就是我们一个全生命周期的可靠性管理平台,我之前也做过一些调研,咱们风电行业好多主机厂都没有这样一个质量管理平台,反正是零部件厂做的比较好。我们策划的全生命周期质量与可靠性管理平台是从9个维度,60余项工作,把我们整个的全生命周期过程串联了起来。这样的话就能让我们的数据流动起来,让我们的业务通过信息化水平,通过信息化建设能够效率提高一些。

另外一个就是关于我们的一个技术应用规划。因为刚才我们已经提到咱们的风电行业面临着长期的一个两个层面的竞争,这两个层面的竞争并不是说短期内就可以消除的,那么我们如何去应对去解决这些东西?这就是我们后期做的一些规划,其中第一个就是余量设计,我们会基于性能需求,包括一些输入的需求,环境需求,确定我们的余量要求,然后把余量要求进行分解,搞一些余量设计的确认,余量测试等等这些工作。来对应我们风电产品研制过程中的一个需求分析、产品设计、设计确认和测试验证的流程。因为我们不知道我们的余量到底留多少合适,留的少了,你可能在风场上就出问题,留的多的你的成本就会高。所以我们通过一个量化的设计方法来保证我们的余量,既能够保证产品的运行,又能够保证我们的成本是比较低的。

第二个就是设计,我们也是借鉴了家电汽车行业的一些经验,把设计引入到我们的风电机组设计过程中去。通过这个参数的优化搭配,利用参数与小型变量之间的线性或者非线性的关系,来实现低成本下的一个高质量高可靠性,从而达到提质降本、互利共赢的一个最终的目标。好,各位专家领导,我的汇报到此结束,谢谢各位。

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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