我經(jīng)歷的儀表可靠性工作（上）

裘履正

20世紀70年代，國產(chǎn)自動化儀表的故障率高、維修工作量大、使用壽命短的問題非常突出。在四川天然氣站調(diào)研時，一位儀表工告訴我，國家投資幾十萬元，期望實現(xiàn)采氣、集氣的三遙（遙測、遙控、遙訊），但不到一年，三遙變成一搖，即一出故障就搖電話機找人修。當時儀表用戶還有一句流傳很廣的話：寧愿維護十臺進口表，也不愿伺候一臺國產(chǎn)表。

一、引入可靠性技術(shù)

就在那時，我接觸到可靠性理論和技術(shù)，開始收集和消化有關(guān)產(chǎn)品可靠性技術(shù)方面的資料，針對產(chǎn)品的使用壽命、維修性、安全性、有效性進行研究，提出解決辦法。

1979年3月，上海工業(yè)自動化儀表研究所（簡稱：上儀所）特殊環(huán)境研究室擴建為可靠性與環(huán)境試驗研究室，它是我國儀器儀表行業(yè)第一個專門從事可靠性和環(huán)境適應(yīng)性研究和行業(yè)推廣工作的機構(gòu)。到1980年12月，全室成立了可靠性、氣候、機械、電磁、化學、防爆等6個專業(yè)組和質(zhì)量評定中心籌備組，人員擴充到46人。1987年，英國勞氏船級社按照國際標準ISO/IEC25號導(dǎo)則《試驗室技術(shù)能力一般要求》對該室進行認證，成為國內(nèi)首家接受國際認證的試驗室。

二、國產(chǎn)儀表可靠性水平摸底

在1979年以前，行業(yè)內(nèi)誰也講不清楚國產(chǎn)儀表的可靠性水平。為此，上儀所于1979年底在上海、廣東、西安等地對19家儀表生產(chǎn)廠和用戶進行了產(chǎn)品可靠性調(diào)查統(tǒng)計。也在這年底，上海調(diào)節(jié)器廠首次采用序貫試驗方法，抽樣10臺JS-10A小型工業(yè)控制計算機進行可靠性試驗。這是儀器儀表行業(yè)最早開展可靠性試驗的項目。

1980年開始，我們得到機械部繆鴻祥和劉西凌的支持，在行業(yè)內(nèi)推廣可靠性工作，有計劃地組織儀表產(chǎn)品可靠性壽命試驗，以便摸清現(xiàn)狀，并于1980年4月21日～6月2日對4個廠的7個產(chǎn)品（氣動差壓變送器、氣動指示儀、電動差壓變送器、電動溫度變送器、電動調(diào)節(jié)閥、動圈位式調(diào)節(jié)儀和電子電位差計）的39臺儀表進行了42天的固有可靠性壽命試驗。同年5月25日～6月25日，又對5家廠的6個產(chǎn)品（溫度變送器、氣動單筆記錄指示儀、氣動PZ調(diào)節(jié)器、記錄儀放大器和兩種不同型號的電子電位差計）的25臺儀表和5個部件進行了30天的溫度（45℃±2℃）加速壽命試驗。1981年，除我所外，上海大華儀表廠、上海調(diào)節(jié)器廠、上海自儀三廠和西安儀表廠也先后開展了儀表可靠性試驗。1982年以后，行業(yè)內(nèi)其他一些大廠也相繼創(chuàng)造條件開展可靠性試驗工作，取得了一批寶貴的試驗數(shù)據(jù)。

到1983年，行業(yè)內(nèi)已在16個企業(yè)和17個品種，共667臺件上進行了40次可靠性試驗，收集了19萬個數(shù)據(jù)。由于國外儀表供應(yīng)商提供的可靠性數(shù)據(jù)都來自現(xiàn)場統(tǒng)計，為了比較，從1979年開始，我們也在全國各地儀表的使用現(xiàn)場大量收集可靠性數(shù)據(jù)，僅在1983年里就調(diào)查了16個品種的5376臺儀表，總運行時間達到8000萬臺小時，查閱到1152次故障記錄。

20世紀80年代初，經(jīng)試驗室可靠性考核，國產(chǎn)顯示、記錄、調(diào)節(jié)儀表的MTBF（平均無故障工作時間）在500至4000小時之間。變送器和調(diào)節(jié)器的故障率在3%～4.5%/千小時，記錄儀的故障率在58%～92%/千小時，記錄儀表的MTBF僅在500小時左右，溫度變送器的MTBF在4000小時左右。據(jù)上海大華儀表廠統(tǒng)計，當時的電子電位差計的MTBF為540小時。從現(xiàn)場調(diào)查情況看，國產(chǎn)儀表的可靠性水平比進口儀表要差一個數(shù)量級以上。

通過幾年的可靠性改進，到1988年時，試驗室考核MTBF已達到8000至25000小時，現(xiàn)場考核的MTBF在40000小時以上。當然，跟進口儀表相比，還有不少差距。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，到1990年底，國產(chǎn)儀器儀表的可靠性水平與國外同類產(chǎn)品比較，自動化儀表相差一個數(shù)量級，電工儀表相差3～10倍，計算機外部設(shè)備相差2～10倍，氣象儀器相差一個數(shù)量級，由于光學儀器大多數(shù)屬于機械和光學綜合系統(tǒng)，除少量產(chǎn)品外，基本上未開展可靠性工作，儀器儀表元器件相差2～3個數(shù)量級。

三、編寫儀表可靠性技術(shù)文件和資料

為了使行業(yè)的可靠性工作有章可循，上儀所一面研究國內(nèi)外可靠性技術(shù)文獻、標準資料，一面從典型的定型產(chǎn)品和新產(chǎn)品可靠性工作實踐中總結(jié)所取得的成果和經(jīng)驗，組織行業(yè)力量編制了有關(guān)儀表可靠性試驗和評定方面的專業(yè)標準和技術(shù)文件，以指導(dǎo)產(chǎn)品抽樣、試驗評定方案制定、失效判據(jù)規(guī)定和數(shù)據(jù)處理，如，由機電部1985年11月26日發(fā)布并于1986年7月1日實施的ZB Y320—86《儀器儀表可靠性驗證試驗及測定試驗（指數(shù)分布）導(dǎo)則》、ZB Y321—85《儀器儀表可靠性評定程序》； 1986年11月23日發(fā)布并于1987年11月1日實施的ZB N04 002—86《儀器儀表現(xiàn)場工作可靠性、有效性、維修性數(shù)據(jù)收集指南》； 1988年6月12日發(fā)布并于1989年1月1日實施的ZB N04 004—88《儀器儀表規(guī)范中可靠性條款編寫導(dǎo)則》等專業(yè)標準，以及《顯示記錄儀表可靠性試驗方法大綱（草案）》和《晶體管放大器可靠性試驗方法（草案）》、《儀器儀表可靠性要求及考核方法標準的編寫導(dǎo)則》、《儀器儀表可靠性增長試驗方法》、《儀器儀表引進產(chǎn)品的可靠性管理》等技術(shù)文件。從1979年至1989年的10年里，完成了近20個可靠性標準和技術(shù)文件。

1987年，上儀所還完成了《MIL-HDBK-217C可靠性預(yù)計計算機軟件》和《機械零件可靠性預(yù)計與設(shè)計手冊》的編制。

四、研制專用設(shè)備

由于儀表可靠性壽命試驗中投試的臺件數(shù)量大，測試項目多，試驗周期長，處理數(shù)據(jù)工作量也大，為了提高效率和避免差錯，1980年至1983年，上海調(diào)節(jié)器廠和上儀所研制了專用的可靠性壽命試驗自動測試裝置，用計算機進行程序控制，并進行數(shù)據(jù)處理和故障判斷。

五、科研和規(guī)劃

歸納工業(yè)自動化儀表行業(yè)從1981年至1990年的10年（“六五”和“七五”期間）可靠性研究工作，可以分為1981～1985年（“六五”）期間的可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計試驗研究階段和1986～1990年（“七五”）期間的可靠性設(shè)計研究階段。

“六五”期間，主要的試驗研究工作有：編寫可靠性教材，進行可靠性技術(shù)培訓；通過試驗和現(xiàn)場調(diào)查，摸清儀表可靠性水平現(xiàn)狀；針對典型產(chǎn)品做可靠性研究分析；制定可靠性設(shè)計、分析、試驗、評定等方面的標準和技術(shù)文件。

“七五”期間，由上儀所負責并與儀器儀表行業(yè)內(nèi)外的高校和企業(yè)共同合作承擔攻關(guān)課題《工業(yè)儀表和系統(tǒng)可靠性與維修性技術(shù)的開發(fā)研究（75-53-08）》。上儀所承擔研究機電類、機械類儀表可靠性設(shè)計與評審規(guī)范；研究計算機輔助可靠性設(shè)計軟件和初步建立電子元器件、非電子零部件與儀表整機的數(shù)據(jù)庫；編制行業(yè)用和企業(yè)用兩套可靠性設(shè)計和可靠性保證技術(shù)文件；對自控系統(tǒng)可靠性也做過局部性嘗試。經(jīng)過可靠性考核，提高了產(chǎn)品可靠性水平（實驗室水平達到8000～25000小時，現(xiàn)場水平大于3萬小時，引進產(chǎn)品國產(chǎn)化后達到15萬小時以上）。完成的攻關(guān)課題資料有《機電類儀表可靠性設(shè)計與評審規(guī)范》、《機械類儀表可靠性設(shè)計與評審規(guī)范》、《儀器儀表可靠性管理系列文件》、《機電類儀表可靠性設(shè)計與評審》、《工業(yè)自動化儀表可靠性標準體系表》。重慶工業(yè)自動化儀表研究所對該所開發(fā)的工業(yè)鍋爐微機控制裝置進行了可靠性設(shè)計與分析。航天部702所承擔可靠性增長研究技術(shù)課題，哈爾濱科技大學可靠性研究室完成了攻關(guān)項目“敏感元件及傳感器可靠性試驗技術(shù)研究”和“敏感元件及傳感器可靠性分析技術(shù)研究”。

1986年，上儀所在PDP11/44小型計算機上建立可靠性數(shù)據(jù)處理與計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，包括電子設(shè)備和元器件可靠性預(yù)測軟件（包括美軍可靠性預(yù)計手冊MIL-HDBK-217C）、可靠性數(shù)據(jù)管理軟件、可靠性試驗數(shù)據(jù)處理軟件和可靠性分析軟件。

1983年1月12日，由繆鴻祥處長主持在上海召開“如何開展儀表可靠性設(shè)計工作”座談會，上海市儀表局傅光明、黃寶興，上海機械學院秦永烈及上儀所黎惠霖和我等出席。

1983年4月14～16日，在上儀所召開儀表局可靠性調(diào)查組工作會議，討論“六五”后3年和“七五”可靠性規(guī)劃，劉西凌主持，天津大學林青講課，西安儀表廠、長春材料試驗機所、北京分析儀器所、沈陽儀器儀表工藝所、哈爾濱科技大學、上海電表廠、上儀所等代表出席。

在1985年召開的機械部儀表局科技規(guī)劃工作會議上，定了6項共性基礎(chǔ)技術(shù)，可靠性工作是其中第一項，并責成繆鴻祥副總工程師主抓。為此，3月12～15日，繆鴻祥副總和姚東生處長在天津召開“儀表局可靠性‘七五’規(guī)劃（下步計劃）工作會”，召集天津大學林青教授、西安儀表所欒秉海所長、上儀所黎惠霖、馮瑤和我就進一步開展儀器儀表可靠性工作進行了座談。其座談情況于3月29日以（85）儀質(zhì)字090號文《關(guān)于征求建立儀器儀表可靠性管理系統(tǒng)意見的函》發(fā)文給各有關(guān)研究所。

接著，為了確定儀表行業(yè)可靠性“七五”規(guī)劃項目，并更有效地管理行業(yè)的可靠性工作，1985年4月12～23日，由儀表局姚東生處長帶隊，儀表局劉西凌與上儀所黎惠霖、計時華和我組成調(diào)研組，在兩廣地區(qū)開展了一次比較廣泛的調(diào)研，先后訪問了廣州電器所、電子部五所、廣州氮肥廠、佛山分析儀器廠、廣東儀表廠、肇慶儀表電子公司、梧州光學儀器廠、南寧市電影機械廠和廣西自治區(qū)機械工業(yè)廳科技處，特別是到電子部五所學習了電子部在開展行業(yè)可靠性工作方面的經(jīng)驗。

在1988年3月，我們向上儀所和機械部儀表局提交了《自動化儀表行業(yè)可靠性與環(huán)境技術(shù)“八五”發(fā)展規(guī)劃（草稿）》，其內(nèi)容后來成為編制《“八五”儀器儀表可靠性技術(shù)發(fā)展要點》和《工業(yè)自動化儀表及系統(tǒng)可靠性“八五”發(fā)展規(guī)劃》的基礎(chǔ)。規(guī)劃草稿里提到，希望建立一個類似于“英國國家可靠性中心”的“儀表可靠性咨詢服務(wù)機構(gòu)”的設(shè)想，后來促成了 “機械部儀器儀表可靠性技術(shù)中心”的建立。

1989年10月23日，在北京由機械部儀表局蔣寶華、劉西凌、王嵋和我討論起草《儀器儀表可靠性技術(shù)“八五”發(fā)展綱要》，并于1989年12月3～5日在桂林召開的儀器儀表行業(yè)可靠性技術(shù)專家顧問組擴大會議上，請專家討論，對《綱要（草案）》進行了充實、完善、修改。

1990年6月19～21日，儀表局在京組織召開了《“八五”可靠性發(fā)展要點討論會》。根據(jù)會議討論意見，定稿《“八五”儀器儀表可靠性技術(shù)發(fā)展要點》，并作為機儀科（1990）060號文《關(guān)于貫徹部“關(guān)于認真加強機電產(chǎn)品可靠性管理工作的通知”的函》的附件二下發(fā)。

六、建立儀表行業(yè)可靠性工作機構(gòu)

1.成立可靠性工作組和顧問組

1985年10月25～28日，在上海召開《儀器儀表可靠性管理座談會》，機械部儀表局繆鴻祥副總、吳欽煒副總、姚東生處長、劉西凌工程師及10個研究所的代表參加會議，為建立儀表行業(yè)的可靠性管理系統(tǒng)，決定組建儀表行業(yè)可靠性工作組，先由上儀所、重儀所、沈工所、哈表所、長材所等5所組成，上儀所為組長兼秘書單位，我任組長，成員單位和成員是重儀所賀孝珍、哈表所王文忠、長材所趙成喜、沈工所于恩濤，工作組直接受儀表局質(zhì)量處領(lǐng)導(dǎo)。

在蘇州召開《對部分自動化儀表產(chǎn)品可靠性指標限期考核座談會》前，于1986年4月6日，召開了儀表局可靠性工作組第一次會議。在會上，經(jīng)機械委儀表局繆鴻祥副總工程師等商量決定，聘請航天部、電子部、高等院校和行業(yè)內(nèi)的專家再成立一個顧問組，繆總?cè)谓M長。

1987年11月19～20日，在蘇州開會，將原機械委儀器儀表工業(yè)局可靠性顧問組和可靠性工作組合并，成立了儀器儀表行業(yè)可靠性顧問組（被稱作第一屆顧問組）。第一屆顧問組因國家機械委改組為機械電子部，原來的顧問組領(lǐng)導(dǎo)和成員也有所調(diào)動，沒能正常開展工作。但上儀所作為秘書單位與顧問組的聯(lián)絡(luò)員一起，在成立后的1988年里還是做了一些工作，如起草了《自動化儀表行業(yè)可靠性與環(huán)境技術(shù)“八五”發(fā)展規(guī)劃》，對機械工業(yè)部［86］機儀函字977號《關(guān)于對部分自動化儀表限期考核可靠性指標的通告（第四號）》（簡稱“第四號通告”）要求的第一階段工作進行了預(yù)審，為召開貫徹“第四號通告”總結(jié)大會和改組顧問組做了籌備工作。

1989年1月8～9日，在北京召開了顧問組改組會議，組建了第二屆儀器儀表行業(yè)可靠性技術(shù)專家顧問組，聘任機電部副總工程師郭志堅為組長，馬林、潘兆慶和我為副組長，天津大學林青教授為名譽副組長，我兼秘書，主持秘書組工作，組員由機電部有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、儀表行業(yè)各類產(chǎn)品歸口所的可靠性負責人，以及部外關(guān)心儀表行業(yè)的可靠性專家組成，他們是段愛珍、汪國華、孫惠琴、秦永烈、王天榮、朱宗林、丁定浩、周源泉、孟鴻勛、張興仁、劉建侯、盛傳錄、于恩濤、欒秉海、王文忠、趙成喜、陳宗錫、周永基、徐德平、劉澤華、馬文富、劉西凌，共28人，秘書組成員有馮瑤、范興平、劉建侯。會上由陳杏蒲副司長給顧問組人員頒發(fā)了聘書，通過了顧問組章程，明確顧問組的性質(zhì)屬于機電部儀器儀表司開展可靠性工作的參謀和助手，由儀器儀表司直接領(lǐng)導(dǎo)，儀表司科技處負責日常領(lǐng)導(dǎo)工作。

儀器儀表行業(yè)可靠性技術(shù)專家顧問組于1993年4月22～27日在甘肅省酒泉市召開了二屆五次會議，這是本屆顧問組完成使命的總結(jié)會議。由于機電部的機構(gòu)改革，儀表司將不再獨立存在，作為本屆儀表司的顧問組也完成了歷史任務(wù)。從儀器儀表行業(yè)可靠性技術(shù)專家顧問組的組成人員和隸屬關(guān)系可以看出，顧問組在當時的儀器儀表行業(yè)可靠性工作中起到了核心作用。

2.成立儀器儀表可靠性技術(shù)中心

1989年8月22日，儀器儀表可靠性專家顧問組向機電部儀表局遞交了“關(guān)于成立《儀器儀表可靠性技術(shù)中心》建議書”。當年11月20日，上儀所正式建議在所內(nèi)建立該中心，得到儀表局陳杏蒲局長和蔣寶華處長的大力支持。1990年3月5日，儀表局決定，在上儀所可靠性與環(huán)境實驗室的基礎(chǔ)上，建立機械電子工業(yè)部儀器儀表可靠性技術(shù)中心。7月26日，部里批復(fù)同意林輝渝任主任、我任副主任兼秘書長。業(yè)務(wù)范圍是：從事可靠性發(fā)展規(guī)劃和課題設(shè)立研究；研究、吸收和利用國內(nèi)外可靠性新技術(shù)；組織研究可靠性指標體系和產(chǎn)品考核方法；制定標準和技術(shù)管理文件，建立數(shù)據(jù)庫和資料庫；協(xié)助儀表司組織和管理可靠性工作。

1990年11月9日，在上海農(nóng)業(yè)大廈召開機電部儀器儀表可靠性技術(shù)中心成立大會，由儀器儀表司副總工程師馬林宣讀關(guān)于成立《機械電子工業(yè)部儀器儀表可靠性技術(shù)中心》文件，由機電部副總工程師郭志堅和儀表司副司長陳杏蒲為機械電子工業(yè)部儀器儀表可靠性技術(shù)中心揭牌，我所副所長兼中心主任林輝渝致辭，機電部郭志堅副總、儀表司陳杏蒲副司長、機電部科技司潘兆慶處長、機電部可靠性技術(shù)中心總工程師顧唯民、國家船檢局上海分局蔡彬龍?zhí)庨L、上儀所吳欽煒所長、長沙科學儀器所稽飛主任、上海工業(yè)大學機械系主任牟致忠教授、華東師范大學茆詩松教授、上海第二工業(yè)大學傅光明教授講話。

作者簡介

裘履正，1941年2月生，1966年2月畢業(yè)于北京鋼鐵學院金屬物理專業(yè)，在上海工業(yè)自動化儀表研究所長期從事儀器儀表可靠性工程、環(huán)境技術(shù)和質(zhì)量管理等研究工作，歷任可靠性與環(huán)境試驗研究室副主任、主任和上儀所副所長等職，教授級高級工程師，享受國務(wù)院政府特殊津貼，1995年獲中國機械工業(yè)科技專家稱號。