概述

可靠性制造（Reliability-centered Manufacturing，简称RcM，又称以可靠性为中心的制造），是我国学者和工程师们针对我国制造业性能达标但可靠性不足、服役寿命短、产品一致性差、全生命周期碳排放高的核心痛点，结合全球制造业发展变局与国家发展战略提出的先进制造范式^[1]。

该范式以产品全生命周期的内生可靠性保障为核心，以人机智能融合驱动、从失效中迭代学习为核心逻辑，通过先进材料开发、稳健可回收设计、零缺陷低排放制造、高效可靠运维与回收四大核心路径，实现产品高可靠性、长服役寿命、低碳排放的协同目标，并通过其分享共赢、共同优秀、协同创新的核心价值，实现高可靠性产品链与创新链的打造。

基本信息栏

发展历程

理念萌芽阶段（1990-2010年）

我国学者和工程师们在研究承压设备可靠性、高温结构完整性、极端工况装备服役性能的过程中，深感可靠性与制造全过程的管控密切相关，针对传统制造重性能达标、轻可靠性保障，重末端检验、轻源头防控的行业痛点，提出制造过程可靠性前置管控的核心思路，同时结合全球重大工业事故（博帕尔毒气泄露、切尔诺贝利核电事故等）的失效分析，明确了可靠性是工业安全与可持续发展的核心根基，为可靠性制造理论奠定了基础^[2]。

构建阶段（2010-2025年）

结合我国高端装备 “能用但不好用、不耐用”的核心瓶颈，以及全球制造业脱钩风险加剧、复杂技术系统跨区域影响凸显的行业变局，相关研究团队系统整合失效物理、可靠性工程、先进制造、结构完整性、可持续发展等多领域理论，构建了可靠性制造的理论框架。2011年，陈学东院士结合我国石化、电力、核电、机械、冶金、国防等领域的重大需求，组建“极端环境重大承压设备设计制造与维护产业技术创新战略联盟”，联盟围绕产业链布局创新链，研发极端环境重大承压设备相关领域的新理论、新材料、新技术、新装备，为承压设备可靠性提升提供了大量工程验证案例与可落地的技术方案^[3]。2018年，涂善东院士在国际机械工程新兴技术会议（韩国济州岛）上正式发布可靠性制造的理念与核心内涵，明确了其“全生命周期可靠性管理、向失效学习及迭代创新”的核心逻辑^[4]；2020年，《可靠性制造宣言》正式发布，进一步明确了可靠性制造的价值理念、实施路径与全球合作愿景，标志着该理论体系全面成型^[5]。

深化阶段（2025年至今）

可靠性制造模式逐步在我国能源、航空航天、核电、石化等关键领域落地推广，开始形成行业标准、技术规范与示范基地，在承压设备事故控制、航空发动机关键部件寿命提升、核电装备延寿等领域取得显著成效。同时，该理论与碳中和国家战略深度绑定，明确通过可靠性提升实现资源节约、碳排放降低的核心路径；与全面工程教育（TEE）理念深度融合^[6]，纳入工程人才培养课程体系，明确将可靠性制造作为核心教学与科研方向，致力实现“理论-产业-人才-可持续发展”协同进步。

核心内涵

可靠性制造彻底颠覆了传统制造“末端检验、事后补救”的质量管控逻辑，以内生可靠性、全生命周期、全要素协同、可持续发展为核心，其核心内涵可概括为五大维度：

1. 全生命周期可靠性导向：区别于传统制造以尺寸精度、理化性能达标为核心目标，可靠性制造以产品全生命周期的服役可靠性、长寿命、高一致性为核心目标，将可靠性要求前置到材料、设计、制造的每一个环节，实现设计定可靠性、制造固可靠性、运维延可靠性。

2. 从失效中学习的迭代创新逻辑：以前一代产品出现的问题、故障、失效为核心依据，吸纳新的知识与技术，在新材料开发、产品设计、制造与运行维护等环节持续优化，通过失效根因分析实现技术的快速迭代，从源头消除同类失效的重复发生。

3. 内生可靠性优先原则：摒弃传统检验把关、返修补救的被动管控模式，通过正向可靠性设计、工艺过程防错、全流程参数管控，从源头消除可靠性隐患，实现可靠性在制造过程中的内生保障，而非事后检测补救；结构完整性的理论、方法与技术贯穿可靠性制造的每一个环节。

4. 全链条协同与开放合作：覆盖技术链、产品链、人才链、资金链的全链条可靠性管控，要求所有利益相关方从创新设计、产品制造到工程应用全过程密切合作，消除所有失败风险；秉持分享共赢、共同优秀、协同创新的核心价值，拒绝产业脱钩，倡导全球制造业的合理分工与合作，共同打造可靠的产业链与创新链。

5. 可靠性与碳中和协同发展：以人机智能融合为驱动，通过四大核心路径实现高可靠性与低碳排放的协同：开发环境友好型长寿命、易回收材料；构建稳健可回收、可再制造的产品设计、推行零缺陷低排放的制造过程；实施高效运维与可靠性为中心的再制造；通过延长产品服役寿命、减少资源消耗实现全生命周期碳减排。

核心技术体系

可靠性制造构建了覆盖产品全生命周期的六大核心技术体系，形成了可落地、可复制的实施路径：

1. 可靠性正向设计体系：基于失效物理的可靠性定量设计、多物理场耦合仿真、极限工况载荷谱构建、容错设计与冗余设计、可回收稳健设计、可靠性虚拟验证，实现设计阶段即锁定产品可靠性上限与低碳属性。

2. 材料与工艺可靠性保障体系：环境友好型长寿命材料制备工艺一致性管控、先进制造工艺的微观组织-性能-可靠性映射关系构建、近零缺陷制造技术、表面工程与梯度改性技术，消除材料性能波动、工艺一致性差导致的可靠性隐患。

3. 制造过程可靠性管控体系：全流程在线检测与智能防错技术、关键工序的统计过程控制（SPC）、加工（热处理、表面强化等）-装配过程的应力调控与变形控制、洁净度与表面完整性管控，消除制造过程引入的可靠性缺陷。

4. 服役可靠性与寿命管理体系：装备在役监测与健康管理（PHM）、结构健康监测（SHM）、数字孪生（DT）、剩余寿命精准预测、预测性维护、回收与再制造技术，通过高效运维延长产品服役寿命，实现产品服役阶段的可靠性闭环管理与资源高效利用。

5. 失效分析与迭代创新体系：多尺度损伤模式识别、故障根因追溯、失效敏感性基因定位、微观损伤控制与宏观失效概率管控技术，形成“失效分析-工艺优化-可靠性提升”的闭环迭代机制。

6. 可靠性标准与验证体系：覆盖全流程的可靠性测试与验证标准、加速寿命试验方法、失效分析与根因追溯体系、可靠性分级评价规范、全生命周期碳排放核算方法，为可靠性制造的落地提供标准化支撑。

核心特征

可靠性制造与传统制造模式的核心差异如下：

应用领域

可靠性制造主要面向极端工况、高可靠性要求、高环境影响的高端装备与流程工业领域^[7]，核心应用场景包括：

1. 能源电力领域：核电关键承压设备、重型燃气轮机热端部件、超超临界锅炉核心部件、风电主轴与齿轮箱的可靠性制造。通过可靠性管控可将核反应堆设备设计寿命从30年延长至60-80年，大幅节约资源、降低碳排放，支撑国产能源装备的自主可控与碳中和目标实现。

2. 石油化工领域：大型炼化装置高压反应器、加氢设备、长输管线关键阀门、压缩机核心部件的可靠性制造，提升装备在腐蚀、高温、高压工况下的服役寿命，降低非计划停机风险与安全事故概率，同时推动向温和条件绿色反应工艺升级。

3. 航空航天领域：航空发动机高温合金部件、火箭发动机推力室、航天器结构件、航空机载设备的可靠性制造，解决极端温度、强振动、重载荷工况下的高可靠性、循环使用寿命需求，支撑国产大飞机、新一代运载火箭的研制。

4. 高端装备领域：高端数控机床、工业机器人核心部件、半导体装备关键结构件、精密仪器的可靠性制造，提升国产高端装备的精度保持性、服役稳定性与使用寿命，破解高端装备“卡脖子”瓶颈。

5. 特种设备领域：压力容器、锅炉、起重机械、应急救援装备的可靠性制造，保障特种设备的本质安全与长周期稳定运行。近20年来中国承压设备事故率的持续下降，一定程度上验证了可靠性制造模式的应用成效。

参考文献

[1] 工业和信息化部等五部门关于印发《制造业可靠性提升实施意见》的通知. https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202307/content_6889718.htm

[2] 涂善东. 安全可靠性——现代工业可持续发展的支持技术[J]. 化工进展, 1998, 17(3):11-13. DOI: 10.3321/j.issn:900-6613.1998.03.003.

[3] 极端环境重大承压设备设计制造与维护技术创新战略联盟. https://www.sinomach.com.cn/kjcx/yfyfwpt/gjjjscxlm/201412/t20141230_51094.html

[4]第一届机械工程新兴技术国际会议《可靠性设计及可靠性制造》专题报告. https://www.cmes.org/d2286c2bab524902b4817bbd30fc0a62.html

[5] 可靠性制造宣言. http://www.china-sic.net/show.aspx?info_lb=3&flag=3&info_id=210

[6] 全面工程教育理念.

https://baike.baidu.com/item/%E5%85%A8%E9%9D%A2%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E6%95%99%E8%82%B2%E7%90%86%

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[7] 涂善东. 先进设计制造技术前沿：重要装备的可靠性保障专栏序言[J]. 机械工程学报, 2021, 57(16):1-2. DOI: 10.3901/JME.2021.16.001

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