我经历的仪表可靠性工作（上）

裘履正

20世纪70年代，国产自动化仪表的故障率高、维修工作量大、使用寿命短的问题非常突出。在四川天然气站调研时，一位仪表工告诉我，国家投资几十万元，期望实现采气、集气的三遥（遥测、遥控、遥讯），但不到一年，三遥变成一摇，即一出故障就摇电话机找人修。当时仪表用户还有一句流传很广的话：宁愿维护十台进口表，也不愿伺候一台国产表。

一、引入可靠性技术

就在那时，我接触到可靠性理论和技术，开始收集和消化有关产品可靠性技术方面的资料，针对产品的使用寿命、维修性、安全性、有效性进行研究，提出解决办法。

1979年3月，上海工业自动化仪表研究所（简称：上仪所）特殊环境研究室扩建为可靠性与环境试验研究室，它是我国仪器仪表行业第一个专门从事可靠性和环境适应性研究和行业推广工作的机构。到1980年12月，全室成立了可靠性、气候、机械、电磁、化学、防爆等6个专业组和质量评定中心筹备组，人员扩充到46人。1987年，英国劳氏船级社按照国际标准ISO/IEC25号导则《试验室技术能力一般要求》对该室进行认证，成为国内首家接受国际认证的试验室。

二、国产仪表可靠性水平摸底

在1979年以前，行业内谁也讲不清楚国产仪表的可靠性水平。为此，上仪所于1979年底在上海、广东、西安等地对19家仪表生产厂和用户进行了产品可靠性调查统计。也在这年底，上海调节器厂首次采用序贯试验方法，抽样10台JS-10A小型工业控制计算机进行可靠性试验。这是仪器仪表行业最早开展可靠性试验的项目。

1980年开始，我们得到机械部缪鸿祥和刘西凌的支持，在行业内推广可靠性工作，有计划地组织仪表产品可靠性寿命试验，以便摸清现状，并于1980年4月21日～6月2日对4个厂的7个产品（气动差压变送器、气动指示仪、电动差压变送器、电动温度变送器、电动调节阀、动圈位式调节仪和电子电位差计）的39台仪表进行了42天的固有可靠性寿命试验。同年5月25日～6月25日，又对5家厂的6个产品（温度变送器、气动单笔记录指示仪、气动PZ调节器、记录仪放大器和两种不同型号的电子电位差计）的25台仪表和5个部件进行了30天的温度（45℃±2℃）加速寿命试验。1981年，除我所外，上海大华仪表厂、上海调节器厂、上海自仪三厂和西安仪表厂也先后开展了仪表可靠性试验。1982年以后，行业内其他一些大厂也相继创造条件开展可靠性试验工作，取得了一批宝贵的试验数据。

到1983年，行业内已在16个企业和17个品种，共667台件上进行了40次可靠性试验，收集了19万个数据。由于国外仪表供应商提供的可靠性数据都来自现场统计，为了比较，从1979年开始，我们也在全国各地仪表的使用现场大量收集可靠性数据，仅在1983年里就调查了16个品种的5376台仪表，总运行时间达到8000万台小时，查阅到1152次故障记录。

20世纪80年代初，经试验室可靠性考核，国产显示、记录、调节仪表的MTBF（平均无故障工作时间）在500至4000小时之间。变送器和调节器的故障率在3%～4.5%/千小时，记录仪的故障率在58%～92%/千小时，记录仪表的MTBF仅在500小时左右，温度变送器的MTBF在4000小时左右。据上海大华仪表厂统计，当时的电子电位差计的MTBF为540小时。从现场调查情况看，国产仪表的可靠性水平比进口仪表要差一个数量级以上。

通过几年的可靠性改进，到1988年时，试验室考核MTBF已达到8000至25000小时，现场考核的MTBF在40000小时以上。当然，跟进口仪表相比，还有不少差距。据行业统计，到1990年底，国产仪器仪表的可靠性水平与国外同类产品比较，自动化仪表相差一个数量级，电工仪表相差3～10倍，计算机外部设备相差2～10倍，气象仪器相差一个数量级，由于光学仪器大多数属于机械和光学综合系统，除少量产品外，基本上未开展可靠性工作，仪器仪表元器件相差2～3个数量级。

三、编写仪表可靠性技术文件和资料

为了使行业的可靠性工作有章可循，上仪所一面研究国内外可靠性技术文献、标准资料，一面从典型的定型产品和新产品可靠性工作实践中总结所取得的成果和经验，组织行业力量编制了有关仪表可靠性试验和评定方面的专业标准和技术文件，以指导产品抽样、试验评定方案制定、失效判据规定和数据处理，如，由机电部1985年11月26日发布并于1986年7月1日实施的ZB Y320—86《仪器仪表可靠性验证试验及测定试验（指数分布）导则》、ZB Y321—85《仪器仪表可靠性评定程序》； 1986年11月23日发布并于1987年11月1日实施的ZB N04 002—86《仪器仪表现场工作可靠性、有效性、维修性数据收集指南》； 1988年6月12日发布并于1989年1月1日实施的ZB N04 004—88《仪器仪表规范中可靠性条款编写导则》等专业标准，以及《显示记录仪表可靠性试验方法大纲（草案）》和《晶体管放大器可靠性试验方法（草案）》、《仪器仪表可靠性要求及考核方法标准的编写导则》、《仪器仪表可靠性增长试验方法》、《仪器仪表引进产品的可靠性管理》等技术文件。从1979年至1989年的10年里，完成了近20个可靠性标准和技术文件。

1987年，上仪所还完成了《MIL-HDBK-217C可靠性预计计算机软件》和《机械零件可靠性预计与设计手册》的编制。

四、研制专用设备

由于仪表可靠性寿命试验中投试的台件数量大，测试项目多，试验周期长，处理数据工作量也大，为了提高效率和避免差错，1980年至1983年，上海调节器厂和上仪所研制了专用的可靠性寿命试验自动测试装置，用计算机进行程序控制，并进行数据处理和故障判断。

五、科研和规划

归纳工业自动化仪表行业从1981年至1990年的10年（“六五”和“七五”期间）可靠性研究工作，可以分为1981～1985年（“六五”）期间的可靠性数据统计试验研究阶段和1986～1990年（“七五”）期间的可靠性设计研究阶段。

“六五”期间，主要的试验研究工作有：编写可靠性教材，进行可靠性技术培训；通过试验和现场调查，摸清仪表可靠性水平现状；针对典型产品做可靠性研究分析；制定可靠性设计、分析、试验、评定等方面的标准和技术文件。

“七五”期间，由上仪所负责并与仪器仪表行业内外的高校和企业共同合作承担攻关课题《工业仪表和系统可靠性与维修性技术的开发研究（75-53-08）》。上仪所承担研究机电类、机械类仪表可靠性设计与评审规范；研究计算机辅助可靠性设计软件和初步建立电子元器件、非电子零部件与仪表整机的数据库；编制行业用和企业用两套可靠性设计和可靠性保证技术文件；对自控系统可靠性也做过局部性尝试。经过可靠性考核，提高了产品可靠性水平（实验室水平达到8000～25000小时，现场水平大于3万小时，引进产品国产化后达到15万小时以上）。完成的攻关课题资料有《机电类仪表可靠性设计与评审规范》、《机械类仪表可靠性设计与评审规范》、《仪器仪表可靠性管理系列文件》、《机电类仪表可靠性设计与评审》、《工业自动化仪表可靠性标准体系表》。重庆工业自动化仪表研究所对该所开发的工业锅炉微机控制装置进行了可靠性设计与分析。航天部702所承担可靠性增长研究技术课题，哈尔滨科技大学可靠性研究室完成了攻关项目“敏感元件及传感器可靠性试验技术研究”和“敏感元件及传感器可靠性分析技术研究”。

1986年，上仪所在PDP11/44小型计算机上建立可靠性数据处理与计算机辅助设计系统，包括电子设备和元器件可靠性预测软件（包括美军可靠性预计手册MIL-HDBK-217C）、可靠性数据管理软件、可靠性试验数据处理软件和可靠性分析软件。

1983年1月12日，由缪鸿祥处长主持在上海召开“如何开展仪表可靠性设计工作”座谈会，上海市仪表局傅光明、黄宝兴，上海机械学院秦永烈及上仪所黎惠霖和我等出席。

1983年4月14～16日，在上仪所召开仪表局可靠性调查组工作会议，讨论“六五”后3年和“七五”可靠性规划，刘西凌主持，天津大学林青讲课，西安仪表厂、长春材料试验机所、北京分析仪器所、沈阳仪器仪表工艺所、哈尔滨科技大学、上海电表厂、上仪所等代表出席。

在1985年召开的机械部仪表局科技规划工作会议上，定了6项共性基础技术，可靠性工作是其中第一项，并责成缪鸿祥副总工程师主抓。为此，3月12～15日，缪鸿祥副总和姚东生处长在天津召开“仪表局可靠性‘七五’规划（下步计划）工作会”，召集天津大学林青教授、西安仪表所栾秉海所长、上仪所黎惠霖、冯瑶和我就进一步开展仪器仪表可靠性工作进行了座谈。其座谈情况于3月29日以（85）仪质字090号文《关于征求建立仪器仪表可靠性管理系统意见的函》发文给各有关研究所。

接着，为了确定仪表行业可靠性“七五”规划项目，并更有效地管理行业的可靠性工作，1985年4月12～23日，由仪表局姚东生处长带队，仪表局刘西凌与上仪所黎惠霖、计时华和我组成调研组，在两广地区开展了一次比较广泛的调研，先后访问了广州电器所、电子部五所、广州氮肥厂、佛山分析仪器厂、广东仪表厂、肇庆仪表电子公司、梧州光学仪器厂、南宁市电影机械厂和广西自治区机械工业厅科技处，特别是到电子部五所学习了电子部在开展行业可靠性工作方面的经验。

在1988年3月，我们向上仪所和机械部仪表局提交了《自动化仪表行业可靠性与环境技术“八五”发展规划（草稿）》，其内容后来成为编制《“八五”仪器仪表可靠性技术发展要点》和《工业自动化仪表及系统可靠性“八五”发展规划》的基础。规划草稿里提到，希望建立一个类似于“英国国家可靠性中心”的“仪表可靠性咨询服务机构”的设想，后来促成了 “机械部仪器仪表可靠性技术中心”的建立。

1989年10月23日，在北京由机械部仪表局蒋宝华、刘西凌、王嵋和我讨论起草《仪器仪表可靠性技术“八五”发展纲要》，并于1989年12月3～5日在桂林召开的仪器仪表行业可靠性技术专家顾问组扩大会议上，请专家讨论，对《纲要（草案）》进行了充实、完善、修改。

1990年6月19～21日，仪表局在京组织召开了《“八五”可靠性发展要点讨论会》。根据会议讨论意见，定稿《“八五”仪器仪表可靠性技术发展要点》，并作为机仪科（1990）060号文《关于贯彻部“关于认真加强机电产品可靠性管理工作的通知”的函》的附件二下发。

六、建立仪表行业可靠性工作机构

1.成立可靠性工作组和顾问组

1985年10月25～28日，在上海召开《仪器仪表可靠性管理座谈会》，机械部仪表局缪鸿祥副总、吴钦炜副总、姚东生处长、刘西凌工程师及10个研究所的代表参加会议，为建立仪表行业的可靠性管理系统，决定组建仪表行业可靠性工作组，先由上仪所、重仪所、沈工所、哈表所、长材所等5所组成，上仪所为组长兼秘书单位，我任组长，成员单位和成员是重仪所贺孝珍、哈表所王文忠、长材所赵成喜、沈工所于恩涛，工作组直接受仪表局质量处领导。

在苏州召开《对部分自动化仪表产品可靠性指标限期考核座谈会》前，于1986年4月6日，召开了仪表局可靠性工作组第一次会议。在会上，经机械委仪表局缪鸿祥副总工程师等商量决定，聘请航天部、电子部、高等院校和行业内的专家再成立一个顾问组，缪总任组长。

1987年11月19～20日，在苏州开会，将原机械委仪器仪表工业局可靠性顾问组和可靠性工作组合并，成立了仪器仪表行业可靠性顾问组（被称作第一届顾问组）。第一届顾问组因国家机械委改组为机械电子部，原来的顾问组领导和成员也有所调动，没能正常开展工作。但上仪所作为秘书单位与顾问组的联络员一起，在成立后的1988年里还是做了一些工作，如起草了《自动化仪表行业可靠性与环境技术“八五”发展规划》，对机械工业部［86］机仪函字977号《关于对部分自动化仪表限期考核可靠性指标的通告（第四号）》（简称“第四号通告”）要求的第一阶段工作进行了预审，为召开贯彻“第四号通告”总结大会和改组顾问组做了筹备工作。

1989年1月8～9日，在北京召开了顾问组改组会议，组建了第二届仪器仪表行业可靠性技术专家顾问组，聘任机电部副总工程师郭志坚为组长，马林、潘兆庆和我为副组长，天津大学林青教授为名誉副组长，我兼秘书，主持秘书组工作，组员由机电部有关领导、仪表行业各类产品归口所的可靠性负责人，以及部外关心仪表行业的可靠性专家组成，他们是段爱珍、汪国华、孙惠琴、秦永烈、王天荣、朱宗林、丁定浩、周源泉、孟鸿勋、张兴仁、刘建侯、盛传录、于恩涛、栾秉海、王文忠、赵成喜、陈宗锡、周永基、徐德平、刘泽华、马文富、刘西凌，共28人，秘书组成员有冯瑶、范兴平、刘建侯。会上由陈杏蒲副司长给顾问组人员颁发了聘书，通过了顾问组章程，明确顾问组的性质属于机电部仪器仪表司开展可靠性工作的参谋和助手，由仪器仪表司直接领导，仪表司科技处负责日常领导工作。

仪器仪表行业可靠性技术专家顾问组于1993年4月22～27日在甘肃省酒泉市召开了二届五次会议，这是本届顾问组完成使命的总结会议。由于机电部的机构改革，仪表司将不再独立存在，作为本届仪表司的顾问组也完成了历史任务。从仪器仪表行业可靠性技术专家顾问组的组成人员和隶属关系可以看出，顾问组在当时的仪器仪表行业可靠性工作中起到了核心作用。

2.成立仪器仪表可靠性技术中心

1989年8月22日，仪器仪表可靠性专家顾问组向机电部仪表局递交了“关于成立《仪器仪表可靠性技术中心》建议书”。当年11月20日，上仪所正式建议在所内建立该中心，得到仪表局陈杏蒲局长和蒋宝华处长的大力支持。1990年3月5日，仪表局决定，在上仪所可靠性与环境实验室的基础上，建立机械电子工业部仪器仪表可靠性技术中心。7月26日，部里批复同意林辉渝任主任、我任副主任兼秘书长。业务范围是：从事可靠性发展规划和课题设立研究；研究、吸收和利用国内外可靠性新技术；组织研究可靠性指标体系和产品考核方法；制定标准和技术管理文件，建立数据库和资料库；协助仪表司组织和管理可靠性工作。

1990年11月9日，在上海农业大厦召开机电部仪器仪表可靠性技术中心成立大会，由仪器仪表司副总工程师马林宣读关于成立《机械电子工业部仪器仪表可靠性技术中心》文件，由机电部副总工程师郭志坚和仪表司副司长陈杏蒲为机械电子工业部仪器仪表可靠性技术中心揭牌，我所副所长兼中心主任林辉渝致辞，机电部郭志坚副总、仪表司陈杏蒲副司长、机电部科技司潘兆庆处长、机电部可靠性技术中心总工程师顾唯民、国家船检局上海分局蔡彬龙处长、上仪所吴钦炜所长、长沙科学仪器所稽飞主任、上海工业大学机械系主任牟致忠教授、华东师范大学茆诗松教授、上海第二工业大学傅光明教授讲话。

作者简介

裘履正，1941年2月生，1966年2月毕业于北京钢铁学院金属物理专业，在上海工业自动化仪表研究所长期从事仪器仪表可靠性工程、环境技术和质量管理等研究工作，历任可靠性与环境试验研究室副主任、主任和上仪所副所长等职，教授级高级工程师，享受国务院政府特殊津贴，1995年获中国机械工业科技专家称号。