編碼器及自動化產(chǎn)品的可靠性、一致性、可信度的實踐課程（上）

AI、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0、機器人、無人工廠，數(shù)字化工廠，，我們正被一群賣洋產(chǎn)品的”布道傳銷者”眼花繚亂的新名詞迷惑的不知所措，焦慮在怕自己是不是要跟不上了，要被機器人淘汰的邊緣。

但是，再先進的技術(shù)終是要給用戶使用的，需要根據(jù)面向用戶對象的實際使用場景落地的。“長江后浪推前浪，前浪死在了沙灘上”，試用這些新玩意兒，會不會是去做了實驗的小老鼠？這其中 ，這些新玩意兒是否能真實為用戶使用場景設(shè)計的？是否有產(chǎn)品質(zhì)量可靠性一致性的可以保證？投入產(chǎn)出比真的像賣產(chǎn)品推薦說的那樣好嗎？

在中國自動化行業(yè)，講到編碼器和其他自動化產(chǎn)品,關(guān)于質(zhì)量好不好：

“歐洲品牌的比日本品牌的好”？

“進口品牌的比國產(chǎn)品牌的好”？

自動化行業(yè)不是在工業(yè)？怎么上起了地理課，是以地區(qū)劃分的？

進口的就一定比國產(chǎn)的好嗎?這個什么標準的“好”的是怎么回事？

這里面就有一個很大的誤區(qū).，本文就由此討論。

“這個品牌傳承了多少多少年了”，就算幾十年了，一百年了，它大部分時間是在干什么的，跟這個產(chǎn)品有關(guān)嗎？自動化講起了故事課，于是，就還真有一位做工控低壓電器產(chǎn)品的，去轉(zhuǎn)行寫起了歷史小說。原來自動化是屬于文科班的，擅長寫故事。

時間久，要看積累并沉淀的是什么。

自動化行業(yè)為什么常常會聽到一些“不太工業(yè)”的話？

評判產(chǎn)品質(zhì)量，常常會聽到是以自己使用過的或者聽說過的傳話，卻拿不出比較的實際標準。

因為每個工程師做的自動化項目往往是幾個類似的場景，不具備統(tǒng)計學意義，就容易“以偏代全”的講不工業(yè)的話了。我們需要理科生的聲音，而不是文科生的。

那么，所謂的這個編碼器好不好？所謂的誰家的性價比高，它到底有沒有理科生的標準？工業(yè)制造的語言？

產(chǎn)品的應(yīng)用標準分為“功能”與“性能”，功能就是可以用，但是一致性那么樣，可靠性怎么樣？我們一般說的“好不好”就是這個“性能”與可靠性、一致性的保證。本文重點是可靠性一致性的實踐，只有把可靠性一致性做好了，把誠信豎起來了，才會有客戶對你的可信度。這是一個長期積累的、完整的從用戶場景設(shè)計開始的可靠性設(shè)計與管理工程。

千里之堤,潰于蟻穴——自動化產(chǎn)品對于控制系統(tǒng)的質(zhì)量可靠性的重要性

1，設(shè)備系統(tǒng)的復(fù)雜化：隨著技術(shù)的發(fā)展，一個控制系統(tǒng)中的元器件越來越多，系統(tǒng)相關(guān)的任何一部分失效而導致整個系統(tǒng)失效的機會增多。設(shè)備的復(fù)雜性同時也降低了設(shè)備的可靠性，使得故障率提高了。

2，中國地大物博行業(yè)種類齊全，自動化系統(tǒng)使用的場景越來越多樣復(fù)雜，產(chǎn)品所處的工作場景面臨也越來越多的復(fù)雜性。例如強電磁波干擾、電氣沖擊、高低溫、機械沖擊振動、灰層、南方沿海地區(qū)的高濕度水汽等等，使產(chǎn)品的可靠性受到了影響。

3，產(chǎn)品生產(chǎn)周期上市周期的縮短，因市場競爭激烈。傳統(tǒng)的產(chǎn)品都要經(jīng)過幾輪的設(shè)計-試制-生產(chǎn)-試驗-試用-回饋改進的過程，然后才能設(shè)計定型生產(chǎn)工藝定型，然后才能批量生產(chǎn)并交付用戶使用。隨著市場上創(chuàng)新產(chǎn)品的一波波沖擊，市場競爭的加劇，使得這樣嚴格的幾輪的流程周期無法適應(yīng)現(xiàn)代市場競爭的時間要求，從設(shè)計開發(fā)到產(chǎn)品成熟的周期縮短，要求系統(tǒng)內(nèi)的每一個部件本身具有高可靠性。

可靠性：

從工程的角度出發(fā)，可靠性定義為產(chǎn)品*完成任務(wù)的能力。

從統(tǒng)計的角度出發(fā)，可靠性定義為產(chǎn)品在規(guī)定場景下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力與概率。

1，產(chǎn)品的可靠性與規(guī)定的場景條件是分不開的，這里的場景包括溫度、濕度水汽、灰層污染、振動、沖擊、運輸、安裝等等的使用惡劣的條件及其中幾種極限的集合，例如高溫的同時高濕度。

2，產(chǎn)品的可靠性與規(guī)定的時間密切相關(guān)。產(chǎn)品的可靠性對于時間有一個可靠性變化曲線。

3，產(chǎn)品的可靠性還與規(guī)定的功能密切相關(guān)，還與使用者的素養(yǎng)基本條件與培訓程度密切相關(guān)，還與使用的其它配置條件密切相關(guān)。

可靠性的幾個術(shù)語：

MTBF——平均故障間隔時間

MR——任務(wù)可靠度

MTBCF——致命性故障間隔任務(wù)時間。

事實上可靠性工程是從場景的了解熟悉到設(shè)計，到供應(yīng)鏈的管理與生產(chǎn)，試驗與認證，用戶使用到18個月的用戶反饋閉環(huán)，其中貫穿的是誠信體系（企業(yè)文化）、一致性保證（質(zhì)量管理）、失效追溯歸零（產(chǎn)品一品一個代碼的可追溯）

可靠性工程流程：

1，產(chǎn)品客戶應(yīng)用場景的從了解到熟悉，

2，依據(jù)此應(yīng)用場景范圍要求設(shè)計可靠性參數(shù)目標，

3，設(shè)計、試生產(chǎn)這些產(chǎn)品的長期的一致性保證這些可靠性參數(shù)的實現(xiàn)，對上游供應(yīng)鏈的管控，對下游用戶承諾的誠信保證，ISO9000質(zhì)量管理體系的建立，ERP及供應(yīng)商追溯管理體系的建立。如果沒有這樣的體系，做的設(shè)計做的試驗跑無軌電車，做錯了都不知道在哪里錯了。（證）

4，產(chǎn)品可靠性參數(shù)設(shè)計的執(zhí)行實現(xiàn)，從供應(yīng)鏈到生產(chǎn)到售后服務(wù)的設(shè)計保證。試制與試驗。每一個產(chǎn)品有獨立可追溯的一品一個代碼及對應(yīng)的合格證。（第二證）

5，產(chǎn)品試制功能性成功后的性能測試，并送與外部第三方的對這些產(chǎn)品可靠性參數(shù)的認證，認證證書。（第三證）

6，產(chǎn)品銷售人員對用戶場景的了解與正確選型，出現(xiàn)問題誠信的態(tài)度。

7，此認證產(chǎn)品在各種設(shè)計的應(yīng)用場景下使用十八個月后的可追溯性，問題出現(xiàn)后的認知態(tài)度，可追溯事件三坐標分析，糾錯，

8，多輪次循環(huán)的持續(xù)改進提高。可靠性實踐有長時間的科學管理的積累才是有效的。

歸納

應(yīng)用場景——可靠性參數(shù)目標設(shè)計與實現(xiàn)——從供應(yīng)鏈管控的長期一致性保證ISO9000——試制試驗與生產(chǎn)的持續(xù)可追溯性——可靠性實現(xiàn)與第三方認證確認證書——對市場與用戶的誠信企業(yè)文化——依據(jù)用戶場景的正確選型——可追溯性的持續(xù)改進提高。

可靠性起點：場景——站在用戶的場景設(shè)計的可靠性才是真實的可靠

沒有一樣產(chǎn)品它可以覆蓋全部應(yīng)用場景。

沒有一家編碼器廠家市場上什么編碼器都能做。

工業(yè)領(lǐng)域，技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品如果沒有可靠性工程的保證，那都是折騰。

沒有應(yīng)用場景沒有可靠性技術(shù)參數(shù)要求，講什么性價比，那是忽悠。

如果沒有誠信的企業(yè)文化，沒有一致性的保證，以忽悠欺騙市場起家的，他講的，你能信他多少？

 場景：

中國的應(yīng)用場景與德國工廠的應(yīng)用場景肯定是有不同的，如果德國產(chǎn)品在中國沒有用好，不能責怪中國的場景這個沒做好，那個你不會用，而應(yīng)該是德國的產(chǎn)品設(shè)計師沒有依據(jù)中國市場特點設(shè)計。這是依據(jù)場景設(shè)計可靠性的理念。

德國工廠內(nèi)的應(yīng)用場景，與在中國戶外使用的應(yīng)用場景，一定是不同的。

都是用德國同一家的產(chǎn)品的系統(tǒng)，與在中國用八國聯(lián)軍與國產(chǎn)混合使用的系統(tǒng)，抗干擾的應(yīng)用場景一定是不同的。小型伺服電機運動控制的應(yīng)用場景，與大型起重工程設(shè)備的應(yīng)用場景，一定是不同的。

所以，行業(yè)內(nèi)總有一個“長期在細分領(lǐng)域精耕細作”的說法，那就是針對一個細分領(lǐng)域，先要熟悉用戶的使用場景，站在客戶的場景與客戶利益上設(shè)計產(chǎn)品，而不是站在自家樣本上推產(chǎn)品。

就算是*，他們也是各自有自己的優(yōu)勢細分領(lǐng)域，

這就是從應(yīng)用場景的了解到熟悉，設(shè)計的可靠性。

例如，我所熟悉的海德漢編碼器是在機床行業(yè)，精密測量行業(yè)，電梯伺服行業(yè)。

而SICK是在港口機械，重型加工機械。

每一家編碼器廠家都有自己熟悉的細分領(lǐng)域應(yīng)用場景。

那么，他們到中國來了以后呢，場景是否一樣呢？

我將德國海德漢的編碼器也用于水利自動化，將一個精密儀器類別的編碼器在中國水利自然戶外的環(huán)境下使用，就會發(fā)現(xiàn)在電源供電上的外殼發(fā)燙、不穩(wěn)定，振動大，電氣啟動瞬間的電磁沖擊與雷擊感應(yīng)等等現(xiàn)場場景的惡劣引起的損壞，我不能說這是海德漢編碼器質(zhì)量可靠性降低了，而是我選用的場景不對路了。

在長江口青草沙水庫的編碼器使用場景：夏日的高溫、高濕，臺風、振動，雷擊、海風鹽分的長期戶外使用的場景。

一般有兩種可靠性設(shè)計策略：安全（敏感）報警性策略，與魯棒性（容錯及冗余設(shè)計）策略。

安全（敏感）報警策略：

對各種場景的了解有限，為保證各種場景使用的可靠性，采取了故障風險評估預(yù)判到報警規(guī)避的策略。對于使用者來說，報警提示后依賴人去現(xiàn)場做二次判斷，或者干脆就停機。

對于一些通用型*而言，他們很難對每一個細分場景一個個去熟悉，為保持通用性與可靠性的平衡，往往會采取這種安全報警性策略。

但是，過度的標榜“安全性”，過敏的頻繁的報警停機影響了自動化使用效率，對于有些操作者會難以忍受而故意忽視這種報警，甚至關(guān)閉這項報警停機功能。這種策略的產(chǎn)品設(shè)計者是自我保護免責的。你如果關(guān)注這些報警會影響自動化的效率，而你如果忽視這樣的報警，一旦出現(xiàn)可靠性故障甚至事故，責任是要使用者自己承擔。

這就是被某些進口的市場銷售常拿來慣用的推卸責任策略，你想找它產(chǎn)品的錯誤？沒門！“用不好一定是你家自己的場景沒有按他手冊”“EMC沒有做好”，或者是“你自己沒有看好說明書”。我們經(jīng)常能聽到這些進口代理商的口頭禪，他家進口的所謂的“安全可靠性”怎么“好的”，原來是如此建立起來的。

這種“安全性”就像賣香煙，國外香煙的外殼子上都印有各種癌癥的圖片，他已經(jīng)警告你吸煙會致癌的，然后繼續(xù)賣香煙給你，“吸煙致癌”就跟他沒有關(guān)系了免責了，至于香煙的安全性（會不會致癌）就提高了嗎？ 

這是一種有可能被偏向于推卸責任的不完整的可靠性設(shè)計策略。

在有些場景下的可靠性，正是不允許停機的，哪怕是安全報警了，比如福島核電站當海嘯來的時候，后一道防水密閉門的關(guān)閉，結(jié)果失效了海水進入了，，比如波音飛機正飛呢，報警了，要緊急的怎么從自動狀態(tài)轉(zhuǎn)向手動狀態(tài)，要趕緊查飛行員手冊了，來不及了就栽下去了，但是事故發(fā)生后波音有人開始仍然在說是飛行員自己沒有看手冊，是沒有培訓好，，比如水庫在洪水來時的閘門打開流量調(diào)節(jié)，這時不管有沒有報警都必須上了，，。

魯棒性（容錯性及冗余）設(shè)計策略：

魯棒（Robust）就是可以粗暴地使用。

針對細分領(lǐng)域的應(yīng)用場景有充分的了解，對于可能出現(xiàn)的各種惡劣環(huán)境的集合做提前預(yù)判，產(chǎn)品使用的參數(shù)范圍已經(jīng)包括了出現(xiàn)惡劣環(huán)境的集合下，仍然可以被“粗暴地”使用，或者有第二頂替者（備胎，冗余）頂上去，先保證用戶的繼續(xù)使用。

同時，對于產(chǎn)品內(nèi)部零件在使用過程中可能會出現(xiàn)的隨機性錯誤提前評估，具有自我容錯與糾錯功能，這是一種容錯性思維去設(shè)計產(chǎn)品。

例如我們會設(shè)計雙重確認原則的雙回路互檢。

在安全認證SIL的定義中，兩個較低等級的“安全編碼器”的組合，包括數(shù)據(jù)反饋的獨立通道，優(yōu)于一個較高等級的“安全編碼器”。故障概率的計算，雙敗失效的概率低。

對于某些進口品牌，他們無法對于中國使用場景有充分的了解，人工成本太高了，魯棒性設(shè)計往往是采取”過質(zhì)量設(shè)計”與過度拔高參數(shù)，這樣會使得產(chǎn)品成本售價很高。但是賣進口產(chǎn)品的人他們對用戶使用場景也許并不了解，會用可靠性唬人，讓用戶付出超場景代價。

在我們?nèi)サ聡R茵TUV實驗室做產(chǎn)品可靠性認證的時候，我們看到了這家TUV實驗室的座右銘：

——Precisely Right，恰當?shù)刈稣_的事。

這是真正的德國制造的理念，但是某些德國品牌跑到中國來就走樣了，因為隔著代理商仗著*的傲氣，慢慢脫離了中國用戶的場景。

這就是一家企業(yè)要做可靠性，就先要有企業(yè)文化上的認知統(tǒng)一，企業(yè)經(jīng)營管理的質(zhì)量管理體系對誠信與一致性的保證。可靠性是站在當前用戶場景上為用戶利益設(shè)計的，而不是賣產(chǎn)品的站在自家產(chǎn)品手冊上推卸責任的，“都是用戶自己沒有用好”那就不是好產(chǎn)品了。只有是站在用戶場景上體驗并設(shè)計、生產(chǎn)的可靠性，才是真實的可靠的。

“都是用戶沒有用好”，“沒有看手冊”，“EMC自己沒有做好”，不會檢討產(chǎn)品是否是按中國用戶場景設(shè)計，這些都是某些西洋進口*代理商的口頭禪，帶壞了整個自動化行業(yè)嚴謹?shù)娘L氣，甚至當某個英文軟件的中文版本明明是還沒有做好，還不夠完善，就會有西洋馬屁精出來打掩護怪中國人工程師了，卻不惜傷害中國人用戶的尊嚴！有這種態(tài)度，這就不是一家好公司，這就不是一個好產(chǎn)品。

。。。。。。

美軍降落傘的故事：降落傘的初期，可靠性在達到某個概率的時候就遇到了瓶頸，再也難以提高了。哪怕是萬分之一的故障率，美軍在每次訓練演習時，都有士兵因為打不開降落傘而喪命，嚴重打擊了隊伍的士氣。美軍就要求降落傘的設(shè)計師和生產(chǎn)管理者自己去跳傘試驗后，再拿給士兵用。當產(chǎn)品設(shè)計師、生產(chǎn)管理者拿自己的生命去體驗用戶場景的時候，降落傘可靠性的問題“神奇”的解決了。這就是場景體驗并設(shè)計、生產(chǎn)對于可靠性的重要性。
 

質(zhì)量管理體系——誠信、一致性、可追溯性的“持續(xù)改進提高”閉環(huán)

沒有規(guī)矩不成方圓，工業(yè)的標準化，就是做工業(yè)的規(guī)矩。

講工業(yè)化的話，做工業(yè)化的事。

產(chǎn)品設(shè)計、試制、實驗、從供應(yīng)鏈采購到生產(chǎn)交付，都需要有一個可知、可控的一致性的保證，不然各種實驗與設(shè)計數(shù)據(jù)是捉摸不定的，這次做好下次又不好了，不知道問題會出現(xiàn)在哪里。所以，可靠性工程需要有一致性的保證，而且這個數(shù)據(jù)一致性又需要有誠信的保證。這就需要先要建立一個標準化的質(zhì)量管理體系ISO9000

很多人誤以為ISO9000就是一個認證證書，甚至有人覺得就是花幾千塊錢買一個證書，這是天大的誤會！ISO9000的次認證其實很容易，就是建立一個框架，企業(yè)從上至下的做一次培訓，建立一套文件。

但是，ISO9000真正的意義，是企業(yè)誠信文化長期培養(yǎng)與工業(yè)化科學管理長期堅守，建立一個可記錄可追溯的坐標系，可以不斷的內(nèi)審、外審，主動找出問題的PDCA的循環(huán)、持續(xù)改進提高。（在我公司員工中，超過1/3員工具有經(jīng)過培訓考核的內(nèi)審員證書。）

——包括從供應(yīng)鏈起的ERP、供應(yīng)商進入審核、供應(yīng)商每年考核的管理體系。

——包括一個對產(chǎn)品所有功能性能參數(shù)的雙重確認實驗確認，生產(chǎn)流程的記錄可知可追溯。

——包括產(chǎn)品交付后18個月內(nèi)的跟蹤、反饋閉環(huán)、與失效追溯歸零，其中需要有每一個出廠產(chǎn)品獨立的一品一個代碼的管理。

而重要的，是對人的培訓，是從企業(yè)*的誠信、嚴謹開始，到每一個員工的對質(zhì)量可靠性的重視程度。守住誠信與嚴謹。

這都需要一年年的積累，逐漸形成的一種企業(yè)文化，并深入到每一個員工的血液里去的企業(yè)氣質(zhì)。

企業(yè)文化，從員工意識做起的誠信、嚴謹、以客戶場景客戶利益為思考

質(zhì)量管理體系ISO9000，持續(xù)的年份（五年以上）

供應(yīng)商審核管理體系，供應(yīng)鏈風險評估。

產(chǎn)品每一個功能性能參數(shù)對用戶負責，雙重確認的始終保證

每一個流程的記錄數(shù)據(jù)，并可追溯性管理

產(chǎn)品一品一個代碼，出廠18個月的跟蹤、客戶反饋閉環(huán)。

依據(jù)一品一個代碼及生產(chǎn)流程記錄的失效追溯體系，MECE分析。

關(guān)鍵的18個月

產(chǎn)品出廠后關(guān)鍵的18個月，故障率浴盆曲線

關(guān)于“18個月”我已經(jīng)在多篇文章中提到過了，這次我們看一下故障率浴盆曲線

1，早期失效期：失效率高，隨著時間增加逐漸的降低。原因分析，主要的就是設(shè)計缺陷與體系缺陷。

這一時期的故障失效，除了安裝調(diào)試時的人為錯誤，大部分是在設(shè)計沒有依據(jù)用戶場景設(shè)計的，就已經(jīng)埋下了地雷，然后就是質(zhì)量管理體系的問題——供應(yīng)商原材料零部件的管理缺陷、生產(chǎn)工藝的管理缺陷。

這是啟動失效追溯的重點時期，每一個錯誤都要用MECE法則分析，每一個錯誤也都是有價值的。

2，偶然失效期：這是產(chǎn)品的穩(wěn)定工作期，失效的原因是外部和內(nèi)部一些隨機偶然的因素引起的，但是需要做數(shù)據(jù)統(tǒng)計及正態(tài)分布圖，如果偶然失效的原因比較集中，仍然需要啟動失效追溯。

出廠后18個月應(yīng)該已經(jīng)在這個故障率穩(wěn)定時期內(nèi)了。

3，耗損失效期：隨著工作時間的增長，到某個時期又開始故障率增長，這類損耗由于材料老化

疲勞、磨損、現(xiàn)場場景過于惡劣而引起的。預(yù)測性維護是針對這一個時期的重點，對于可靠性重要的場合，也許會在這一個時期出現(xiàn)前就做更換。對于這樣一個時期從什么時候開始，需要產(chǎn)品設(shè)計廠家與用戶共同評估。

因此，失效追溯關(guān)鍵的是抓住產(chǎn)品出廠后的18個月，尤其是針對新產(chǎn)品。

 做質(zhì)量可靠性管理者，對別人的 可靠性失敗案例也非常敏感，常常也會拿過來仔細分析，他山之石，可以攻玉。

做好產(chǎn)品質(zhì)量需要有定力，是企業(yè)文化

現(xiàn)在市場競爭越來越激烈，創(chuàng)新的、低價的、打著“進口品牌就是好的”嚇唬人的（也許是波蘭印度制造的）、布局的資源壟斷的、和堅持做好質(zhì)量的，大浪淘沙究竟哪個更能生存下來？

機會成本考量，在采購量大的時候，一次兩次的不靠譜在總采購量中的比例不高，機會成本損失不大。

在采購量減少的時候，即使一次兩次的不靠譜就會顯得在比例中很高了，損失比例大了，心理狀態(tài)壓力大了，就會選擇質(zhì)量好的供應(yīng)商靠譜的采購。

終，是堅持把質(zhì)量能做好的活下來。這就是市場經(jīng)濟的普遍規(guī)律。

“除非這個產(chǎn)品已經(jīng)全部被淘汰了，只要這個產(chǎn)品還在市場上有人要買，就要繼續(xù)把它做好”。止于至善，這就是一家企業(yè)做好質(zhì)量可靠性的定力。

創(chuàng)新，是要做家；做質(zhì)量，是要守住做后一家。這是企業(yè)文化。

關(guān)于質(zhì)量體系，我們可以用兩個“證書”向用戶展示：

1，由第三方認證的ISO9000證書，而且可以知道起始年及持續(xù)時間（五年以上，因為需要長期習慣培養(yǎng)及持續(xù)改進提高的幾個輪次循環(huán)）

2，每一個產(chǎn)品的一品一個代碼合格證。每一個產(chǎn)品的編號碼都是*的，由兩部分組成，一部分是序列，另一部分是隨機防偽碼，合格證與編碼器上的激光打標碼一致，并數(shù)據(jù)記錄保存，表明可以發(fā)現(xiàn)問題后的可追溯、分析、改進、提高。

有了質(zhì)量可靠性一致性的保證，我們才可以進行下一步的可靠性參數(shù)的實現(xiàn)與認證。

世界上怕“認真”兩個字，方法對頭，認真去做，我們中國制造是一定可以做好產(chǎn)品的！