第十三讲：电气装置系统开发项目管理要点

电气装置系统开发项目管理的要点第十三讲 平台开发模式可靠性设计项目开发过程通用执行规范 引入案例 只有三个月的限期我们能做到吗 某研究所参与一个城市的地铁轨道车辆的招标 竞争非常激烈 最后甲方选择了两家供应商进行最后的比选 要求三个月后参观双方的试验装置 根据两家的试验结果决定中标者 这次地铁车辆的竞标成功对研究所今后的发展非常重要 研究所全所动员 成立了该项目的总项目组 所长亲自担任项目组组长 并成立了若干子项目组 一个设计团队接到了一个设计辅助系统供电电源控制系统的任务 供电电压直流1500V 要求0 50HZ 0 380V三相交流输出 输出功率60KVA 采用IGBT功率模块 该地铁动车采用列车及车辆总线控制 辅助电源控制系统挂在车辆总线上 控制系统供电电压48V直流 要求在三个月内提供装置 参加整车电气系统调试 电气装置系统开发项目管理 环境 计算机技术的飞速发展使得 几乎所有的控制系统都采用数字化的职能芯片控制几乎所有的控制系统中都有硬件软件的分工问题硬件的标准化 智能化成为必然的发展趋势平台化开发 遵循设计规范 推行可靠性设计成为在这个领域发展的必要条件 一 平台开发模式 系统的规划 标准的模块 规范的接口 适用的工具 建房的启示 1 产品开发的组织模式 传统开发模式 不适应企业的规模化发展 项目1 项目2 项目3 产品开发的组织模式 平台开发模式 平台系列基础资源的集合平台开发模式以平台为基础的产品开发模式 一级平台 二级平台 系列产品 多层次多领域 2 平台开发模式的特点及优势 模块化标准化系列化兼容性可靠性 从产品看 增强快速响应能力降低产品成本树立品牌形成规模效益实现阶梯试更新 平台开发模式的特点及优势 专业化分工平台知识起步价值体现载体 从人力资源看 利于员工角色的定位利于员工成长和专业深度发展利于价值衡量 平台开发模式的特点及优势 层次化的文档规范化的接口分散化的技术 从知识管理看 利于解决资料开放与保密的矛盾利于技术和文档验证利于降低竞争风险 观念转变 行为方式 价值取向 衡量依据 人才模式 集体作为 团体英雄 平台权威 技术专才 3 平台开发模式的技术管理 保证新产品开发中平台的权威性重视应用平台的动态维护与更新制定平台技术文档管理细则建立平台技术的测试验证机制建立与平台开发模式相适应的考核评价机制 4 构建产品平台 两级平台 基础系统集成技术 基础平台 应用平台 应用系统集成技术 应用领域技术 基础专项技术 产品1 产品2 产品n 构建产品平台 构成系列产品核心的基本硬件模块 基础软件 体系结构等软硬件基础构成新产品研发的基础平台 基础平台具有最大限度的包容性 即共性体现 基础平台 构建产品平台 系列产品有相似的应用软件和硬件 对这些软 硬件进行优选及优化形成该系列产品的应用平台 应用平台构建在基础平台之上 以综合集成和产品目标对象的领域技术为特点 具有明显的针对性 即方向性体现 应用平台 基础平台举例 世界铁路制造行业有代表性的大公司庞巴迪 西门子 阿尔斯通 三菱等都很成功 他们都具有一个共同的特点 有各具特色的基于平台的高度系列化 模块化控制系统 BombardierMICAS S MICAS S2 MITRACSiemensSIBAS16 SIBAS32AlstomAGATEGEEXP LOCOTROLMITSUBISHIMON TIS TIMS 基础平台举例 MICAS S Mitrac MICAS S2 元器件库硬件电路库功能块库开发工具 基础平台举例 MICAS S Mitrac MICAS S2 3U机箱 6U机箱 系列模块 系列处理器 3U系列网络控制装置插件 电源 CPU MVB WTB AIO DIO 系列显示器 PC104总线嵌入式操作系统WindowsCELinux显示屏TFTEL系列通信接口RS485 CAN LON MVB等转储接口 基础平台举例 应用平台举例 以及以典型产品为基础 预计的产品扩展形式 结构和参数变化 满足批量 系列化生产的需要 电力机车控制柜 内燃机车控制柜 牵引变流器及控制装置 系统结构电路形式控制逻辑调速方式 构建标准的功能单元 平台开发模式成功要素 二 可靠性设计 建立设计规范推行可靠性设计产品可靠性水平已成为国外各公司间竞争的重要手段国内的可靠性发展相对延迟 差距明显市场的国际化 1 基本原则 整体规划 分步实施重点突破 点面结合可靠性工程是庞大的系统工程可靠性设计是手段不是目的以最小的代价解决最主要的问题可靠性设计基础薄弱 2 实现目标的方法 1 形成一个共识认识和共识思维决定行动 也就是态度决定一切有追求 神圣殿堂 的理想 才能成就超越平凡的个体 2 实现目标的方法 2 打好两个基础可靠性标准多系列标准以采标为主可靠性设计方法数学模型指标分配指标预计等 工具软件 2 实现目标的方法 3 构建三层规范体系可靠性设计通用规范产品可靠性设计准则设计经验和技巧 2 实现目标的方法 4 采用四个辅助设计工具机械设计及仿真分析工具电路及系统仿真分析工具热计设计及仿真分析工具软件测试工具 2 实现目标的方法 5 完成五项管理工作规范项目开发流程规范设计文档内容建立质量工程师专业队伍制订模块化产品库管理办法规划全员可靠性相关角色职责及培训 2 实现目标的方法 6 实施项目1 信息化平台项目 平台类新项目 进行全流程的可靠性设计 2 转储平台项目 平台类新项目 偏软件 进行软件生命周期设计管理 3 地铁A型车项目 大型系统性项目 进行系统可靠性设计应用评估 2 实现目标的方法 6 实施项目4 新型显示器 平台类新项目 进行可靠性预计 验证 软件测试和热分析 专职人员试点 5 110V 3 3V同步整流模块电源 模块类 进行可靠性预计 验证和热分析 专职人员试点 6 网络控制系统平台进行可靠性试验和MTBF测试 2 实现目标的方法 6 实施项目7 电力机车微机控制平台 平台类 进行软件集成测试和系统试验 8 机车监控平台 平台类 进行系统测试验证 9 地铁A型车牵引变流器 大型部件 进行机械设计可靠性 热分析评估 EMI测量分析 10 系统仿真 软件 系统 进行电气传动系统原理仿真和半实物仿真 3 系统配套 1 基础数据库元器件 材料 工艺可靠性数据库 制造厂 供应商 产品现场故障事例集及MTBF统计和分析 质量服务部 出厂调试故障事例集及数据统计及分析 制造中心 3 系统配套 2 可靠性试验验证 试验检测中心 综合环境试验条件试验设备和仪器试验计划 方案和程序性能测量和比较基准故障报告 分析和故障分类 PCB设计规范布线 过孔 覆铜要求机械设计要求设计仿真要求电路板可测试性规范电路板在线测要求电路板程序及可编程逻辑下载要求电路板调试与LED显示要求系统 装置 布线规范串行通信线布线要求模拟线布线要求 高压电缆布线要求装置内布线要求系统接地规范插件接地要求机箱接地要求设备接地要求EMC设计规范PCBEMC设计要求机箱EMC设计要求系统EMC设计要求元器件采购规范 外部配套 通用规范 IGBT牵引变流器可靠性设计准则网络控制系统可靠性设计准则车载彩色液晶显示器可靠性设计准则机车电子控制装置可靠性设计准则可控硅整流器可靠性设计准则高压电器柜可靠性设计准则控制用开关电源可靠性设计准则元器件降额准则实时控制软件可靠性设计准则等等 设计准则 阶段划分 各个阶段要达到的目标和评审要各个阶段产生的文件要求各个阶段软件设计和测试的要求各个阶段产生的过程文件管理要求元器件及操作系统选型和模块化设计要求电路图 机械图等施工图纸的审查要求试验大纲审查和评审要求可靠性预计和仿真要求进入模块化产品库的产品可靠性试验要求 开发过程通用执行规范 可靠性预计故障模式 影响及危害性分析可靠性管理可靠性设计可靠性增长试验可靠性统计试验电子元器件可靠性试验维修性和保障 目前主要标准来源有 美国标准国际组织标准国家标准行业和企业标准 针对性 企业机密 可靠性标准 三 设计规范 项目的开发过程由以下八个阶段构成 项目立项 方案设计 技术设计 施工设计 首件试制及试验 可靠性验证 用户验证 产品定型 其中用户验证为可选阶段 产品通过可靠性试验与验证后 可直接进入产品定型评审 1 项目开发流程种类 项目开发流程种类 项目开发过程的各个阶段必须通过评审来进行阶段转换 设计评审由项目组按照项目进度来提交评审申请 并一同提交评审资料 项目中软件 含嵌入式软件 或纯软件项目的开发过程按 软件开发过程执行规范 执行 2 责任与免责 比如 项目开发过程中 具体设计缺陷的责任由设计的直接责任人 校核人员 主管设计和项目经理承担 各类人员承担的职责比例如下 直接责任人40 校核人员30 主管设计20 项目经理10 3 项目立项 项目立项阶段的任务 通过项目调研 提交项目可行性分析报告和项目申请表 确定项目目标 项目初步计划 项目基本预算 项目风险分析 对平台类项目必须对该技术国内外相关技术现状进行调研和分析 对应用类项目必须对项目推广的市场进行预期分析 项目必须通过项目立项评审确定项目是否可以立项进行 上级指令性项目和已签订商务合同的项目 以项目启动会代替项目立项评审 立项后 由项目管理组下发项目任务书 项目负责人 填报项目开发合同 明确项目考核目标 约定项目评审节点 4 方案设计 方案设计阶段的任务 通过分析用户需求 提交方案设计说明书 确定项目所采用的技术方案和技术路线 并对多个可行方案进行比较 确定方案的可行性和风险 方案设计中必须明确该方案与所借鉴的已实施方案的差异 对应用类项目必须明确所采用的基础技术平台和相关的适用性开发 对平台类开发项目必须明确项目的借鉴点和创新点 明确创新点的风险和价值 项目方案设计阶段必须通过方案设计评审 才能转入技术设计阶段 5 技术设计 技术设计阶段的任务 参照用户技术条件和设计方案 通过与用户设计联络 提交技术设计说明书 确定项目基本参数及主要技术性能指标 确定主要功能的实现方法 确定对外电气和机械接口 技术设计应包括必要的机械和电气仿真计算 应对使用的关键器件进行说明 项目技术设计阶段必须通过技术设计评审 才能转入施工设计阶段 技术设计评审通过后 应提交采购申请表 进行采购备料 6 施工设计 施工设计阶段的任务 参照项目技术设计说明 设计出施工图纸 编写出单板功能试验说明书 项目出厂试验和型式试验说明书 项目系统试验说明书 提出首件试制工艺特殊要求 施工设计的图样通过图纸签审 并由图纸签审的校核人员 工艺人员 标准化审查人员 主管设计 审核人员填写图纸签审意见表后 可以下图进行首件试制 通过施工设计评审后 才能转入首件试验阶段 7 首件试制及试验 首件试制及试验阶段的任务 按照施工图纸 并按试制工艺要求 生产出首件产品 按照产品技术条件和产品系统试验大纲 型式试验大纲 对首件进行试验验证 首件试制及试验阶段必须通过首件评审后 并按评审要求对首件设计进行改进 才能转入可靠性验证阶段 对有最终用户的项目 首件评审人员应包括是设计人员 制造人员 工艺人员 质量安全人员和用户 用户是首件评审的主体 对无最终用户的项目 首件评审人员应包括是设计人员 制造人员 工艺人员和质量安全人员 8 可靠性验证 可靠性验证阶段的任务 按照产品可靠性试验大纲 对产品可靠性指标进行可靠性试验验证 可靠性验证阶段必须通过定型评审后 项目才能转入产品定型阶段 进入模块化产品库要求项目通过模块化验证阶段后 要求将该项目开发的产品中具有标准化 模块化特点的部件加入模块化产品库 进入模块化产品库的部件必须满足以下要求 该部件必须通过可靠性试验和验证 具有完整的可靠性指标数据 该部件具有完整应用文档 包括功能描述 接口说明 结构说明 应用开发指南等内容 9 用户验证 用户验证阶段的任务 生产出装车产品 通过现场运行考核和用户验证 完成对整个产品功能和可靠性的验证 收集产品现场应用数据 在用户验证阶段 项目组必须对产品运行中出现的缺陷和缺陷解决方案进行全程记录 对用户对产品的改进意见进行记录反馈 用户验证阶段为产品开发可选阶段 项目组可以通过产品充分的可靠性试验和验证来实现产品定型 如与用户的合同或协议中明确规定产品必须通过用户验证后才能进行定型 则此类产品必须经过用户验证阶段 10 产品定型 产品定型阶段的任务 结合产品批量生产工程化要求和产品可靠性试验和验证数据以及有关现场应用数据 对产品的设计进行改进 完成产品定型 产品定型后 项目的最终软硬件生产资料 开发资料和项目过程文件应完整归档 通过设计规范 准则和项目开发过程通用执行规范的建立和实施 避免低级的 重复的错误 引导技术人员走模块化 平台化产品开发之路同时采用先进的设计方法 设计工具以及试验验证手段等 提高设计能力和设计水平 提高产品竞争力 提高企业生产效率逐步实现生产效率 设计水平和产品质量与国际先进水平接轨 案例结局 我们赢得了合同 该研究所采用 项目开发过程通用执行规范 为指导 认真分析了用户需求 选用了基础平台中的3U机箱 标准的48V 5V电源插件 车辆网络 MVB 控制 列车网络