面向軍工產(chǎn)品的數(shù)字質(zhì)量身份證構(gòu)建方法研究

王美清，鄭岳山

（北京航空航天大學(xué) 機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，北京 100191）

0 引言

隨著軍工產(chǎn)品復(fù)雜程度的不斷增加和軍工企業(yè)質(zhì)量管理信息化的不斷推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)軍工產(chǎn)品的精細(xì)化質(zhì)量管理已成為發(fā)展趨勢(shì)。其中，實(shí)現(xiàn)基于架（件）次的產(chǎn)品質(zhì)量問題快速定位與跟蹤和全生命周期質(zhì)量管理就是其具體體現(xiàn)。我國部分航空企業(yè)在承接波音和空客轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)的同時(shí)，也引進(jìn)了其先進(jìn)的管理理念和方法，例如對(duì)飛機(jī)裝配過程的管理由原來的基于批次的管理向基于架次管理的過度就是其中之一[1,2]。但對(duì)于飛機(jī)、衛(wèi)星等復(fù)雜軍工產(chǎn)品僅在裝配過程中實(shí)現(xiàn)基于架（件）次的質(zhì)量控制與管理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還應(yīng)該延伸至產(chǎn)品的服務(wù)與維修階段，只有對(duì)產(chǎn)品在使用階段產(chǎn)生的質(zhì)量問題進(jìn)行快速跟蹤與定位，并及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)與生產(chǎn)部門，才能實(shí)現(xiàn)真正的細(xì)粒度的閉環(huán)質(zhì)量控制。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，擁有可傳遞的基于架（件）次的完備產(chǎn)品質(zhì)量信息是關(guān)鍵。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)已交付產(chǎn)品在使用維護(hù)中所產(chǎn)生質(zhì)量問題的分析與追蹤，中國航天工業(yè)總公司早在1997年就頒布了關(guān)于“產(chǎn)品質(zhì)量履歷書編寫規(guī)定”的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了產(chǎn)品從裝配開始到交付出廠前后的產(chǎn)品質(zhì)量和性能狀況所應(yīng)包括的內(nèi)容、編寫的格式等，為實(shí)現(xiàn)交付產(chǎn)品質(zhì)量信息的規(guī)范化提供了范本。但該標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)產(chǎn)品交付時(shí)需提供的紙質(zhì)質(zhì)量文檔的要求提出的。雖然有相關(guān)的質(zhì)量管理軟件供應(yīng)商在其軟件中提供了生成電子版產(chǎn)品質(zhì)量履歷書的功能[4]，但標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的內(nèi)容和粒度已不能滿足對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量精細(xì)化管理的要求。如：僅關(guān)注裝配過程的質(zhì)量、不關(guān)注零部件采購與加工制造過程的質(zhì)量；關(guān)注自制件的質(zhì)量，對(duì)外協(xié)件和外購件的質(zhì)量關(guān)注不夠；另外，履歷書對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量信息的記錄仍然是基于批次的，沒有實(shí)現(xiàn)真正意義的按架（件）次精細(xì)化管理，同時(shí)，靜態(tài)的質(zhì)量履歷書無法滿足動(dòng)態(tài)質(zhì)量問題定位與跟蹤的要求，這樣就很難實(shí)現(xiàn)對(duì)安裝在每份產(chǎn)品上的關(guān)鍵零部件的質(zhì)量問題的跟蹤與管理。

鑒于此，為了提高復(fù)雜軍工產(chǎn)品對(duì)質(zhì)量問題的快速定位與跟蹤管理能力，本文提出了產(chǎn)品數(shù)字質(zhì)量身份證的概念，在研究產(chǎn)品數(shù)字質(zhì)量身份證信息組成的基礎(chǔ)上，研究了其構(gòu)建方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)軍工產(chǎn)品質(zhì)量管理精細(xì)化提供支持。

1 產(chǎn)品質(zhì)量身份證及其組成

所謂產(chǎn)品質(zhì)量身份證就是記錄產(chǎn)品形成過程中產(chǎn)生的相關(guān)質(zhì)量信息的載體，是產(chǎn)品質(zhì)量信息的完整記錄，它包括產(chǎn)品在研制、生產(chǎn)與使用維護(hù)全過程中產(chǎn)生的所有與產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)的信息。為了適應(yīng)質(zhì)量管理不斷變化的需求，產(chǎn)品質(zhì)量身份證應(yīng)具有開放性和動(dòng)態(tài)適應(yīng)性。

根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量身份證的定義，產(chǎn)品的質(zhì)量身份證應(yīng)包含組成產(chǎn)品的零件、部件、最終產(chǎn)品及其使用維護(hù)的所有質(zhì)量信息。產(chǎn)品質(zhì)量身份證應(yīng)

包括的質(zhì)量信息及其對(duì)應(yīng)的形成階段如表1所示。

表1 產(chǎn)品各階段質(zhì)量信息匯總

其中，零件是組成產(chǎn)品的基本單元，對(duì)于部裝和總裝企業(yè)來說，零件的來源包括自制件、外購件和外協(xié)件。零件的來源不同，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量信息內(nèi)容也不盡相同。

1）自制件

自制件的質(zhì)量信息應(yīng)包括：原材料的出庫復(fù)驗(yàn)信息，代料信息；加工過程中的工序檢驗(yàn)信息（工序檢驗(yàn)信息如果是計(jì)量值則應(yīng)包括被測(cè)量的實(shí)測(cè)值及名義尺寸和公差值，如果是計(jì)數(shù)值則應(yīng)包括加工零件的批次、批量與合格率、優(yōu)良品率），返工/返修審理信息，設(shè)計(jì)/工藝更改信息，評(píng)估信息等，此外，如果是首件還應(yīng)包括首件三檢單，如果是關(guān)鍵工序還應(yīng)包括三定表；對(duì)于關(guān)鍵件要給出唯一的零件編號(hào)和詳細(xì)的工序檢驗(yàn)結(jié)果記錄，以便跟蹤管理。

2）外購件

外購件的質(zhì)量信息應(yīng)包括：供應(yīng)商信息、外購件的到貨檢驗(yàn)信息（到貨檢驗(yàn)信息中應(yīng)包括檢驗(yàn)批次和接收檢驗(yàn)值以及合格率信息），出庫復(fù)驗(yàn)信息，代用信息等，對(duì)于電子元器件還應(yīng)包括失效信息和破壞性物理試驗(yàn)信息。

3）外協(xié)件

外協(xié)件的質(zhì)量信息應(yīng)包括：外協(xié)廠商信息、外協(xié)件的到貨檢驗(yàn)信息（如果是批量外協(xié)，應(yīng)記錄外協(xié)批次、合格率和關(guān)鍵工序的實(shí)測(cè)值；如果是單件或小批量外協(xié)則除記錄外協(xié)批次外，還應(yīng)記錄檢驗(yàn)實(shí)測(cè)值和合格率，是否讓步接收，是否存在返工/返修等）；對(duì)于工序外協(xié)，則應(yīng)記錄外協(xié)廠商、外協(xié)工序的加工實(shí)測(cè)值，外協(xié)過程中的返工與返修信息等；此外，還應(yīng)記錄外協(xié)件的代料情況、設(shè)計(jì)和工藝更改情況、評(píng)估結(jié)果等信息。

另外，產(chǎn)品質(zhì)量身份證中所包含的信息不是一成不變的，它與企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量保證體系和程序文件要求密切相關(guān)，并隨著企業(yè)質(zhì)量保證體系和質(zhì)量保證方法的改變而變化，具有一定的動(dòng)態(tài)性。

2 產(chǎn)品質(zhì)量身份證的構(gòu)建方法

由產(chǎn)品質(zhì)量身份證的組成可以看出，這些信息主要來自企業(yè)的采購檢驗(yàn)部門、加工生產(chǎn)部門和售后服務(wù)部門，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量也是通過上述過程信息得以具體體現(xiàn)的。這些信息分別由企業(yè)的采購管理系統(tǒng)、生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)和售后服務(wù)管理系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)。

目前，在這些信息的管理中，無論是采購、生產(chǎn)制造還是售后服務(wù)一般都是以批次為單位進(jìn)行組織與管理的。采購質(zhì)量信息一般掛接在采購BOM(Bill of Materials)上；零部件的加工、裝配和整機(jī)裝配的質(zhì)量信息都是掛接在產(chǎn)品制造BOM的各節(jié)點(diǎn)上的；售后使用與維護(hù)信息也是按產(chǎn)品型號(hào)成批來進(jìn)行管理的，產(chǎn)品合格證是按批來進(jìn)行發(fā)放的。這種數(shù)據(jù)的組織與管理方式是面向生產(chǎn)過程的，對(duì)面向架（件）次的產(chǎn)品質(zhì)量問題定位與跟蹤分析的支持不夠。因而，也無法構(gòu)建出面向單個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量身份證。

要構(gòu)建出面向單個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量身份證，必須要在產(chǎn)品裝配階段提供針對(duì)每一個(gè)部件和整機(jī)的配套表，在該配套表中應(yīng)詳細(xì)列出組成該部件或產(chǎn)品的所有元素，即零件、組件或部件，尤其是在生產(chǎn)加工過程中按單件進(jìn)行管理的關(guān)重件的件號(hào)等編碼信息。這樣才能構(gòu)建出針對(duì)某一具體產(chǎn)品的質(zhì)量身份證。產(chǎn)品（部件）的配套表必須提供如產(chǎn)品型號(hào)、產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品圖號(hào)、產(chǎn)品批次號(hào)以及產(chǎn)品件號(hào)等信息。

對(duì)于在生產(chǎn)過程中按批次進(jìn)行管理的零部件，應(yīng)提供批次信息，對(duì)于在生產(chǎn)過程中按單件進(jìn)行工序過程管理的零部件則應(yīng)提供批次信息和產(chǎn)品的件號(hào)。

由于組成產(chǎn)品質(zhì)量身份證的質(zhì)量信息來自于不同的管理系統(tǒng)，且處于產(chǎn)品生命周期不同階段質(zhì)量信息的存儲(chǔ)與管理方式也不盡相同，如何對(duì)存儲(chǔ)于不同系統(tǒng)，以不同方式和線索進(jìn)行管理的質(zhì)量信息進(jìn)行抽取與整合就成為構(gòu)建產(chǎn)品質(zhì)量身份證的關(guān)鍵。產(chǎn)品質(zhì)量身份證的構(gòu)建方法示意如圖1所示。

其具體構(gòu)建過程如下：

圖1 產(chǎn)品質(zhì)量身份證構(gòu)建示意圖

1）以某一產(chǎn)品的整機(jī)裝配配套表為線索，向下遞歸到部件配套表，由部件配套表再遞歸到子部件配套表，直至到組成子部件的所有零件。這樣就構(gòu)建起了一棵針對(duì)某一具體產(chǎn)品的質(zhì)量信息樹的框架；

2）以信息樹中的產(chǎn)品編碼信息（產(chǎn)品編碼包括：所屬型號(hào)+批次號(hào)+件號(hào)，若在生產(chǎn)過程中是按批進(jìn)行質(zhì)量控制的，則可以沒有件號(hào)）為線索，從生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)和采購管理系統(tǒng)中抽取表1中所列的質(zhì)量信息，從而構(gòu)成一棵針對(duì)某一具體產(chǎn)品的初級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量信息樹；

3）在初級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量信息樹的基礎(chǔ)上，提供各節(jié)點(diǎn)的信息添加功能以適應(yīng)使用和維護(hù)過程質(zhì)量管理的需求，同時(shí)，對(duì)信息樹上各節(jié)點(diǎn)（除葉節(jié)點(diǎn)）提供質(zhì)量信息的向下挖掘和統(tǒng)計(jì)分析功能，如提供對(duì)從某一節(jié)點(diǎn)及以下的所有零部件質(zhì)量信息的分類匯總和鉆取功能，進(jìn)而構(gòu)成具有可擴(kuò)展性和動(dòng)態(tài)適應(yīng)性的產(chǎn)品質(zhì)量身份證。

3 原型系統(tǒng)開發(fā)

基于上述產(chǎn)品質(zhì)量身份證的構(gòu)建過程方法，在本實(shí)驗(yàn)室原有的QQ-JG集成質(zhì)量管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了產(chǎn)品質(zhì)量身份證生成子系統(tǒng)。QQ-JG集成質(zhì)量系統(tǒng)包括采購質(zhì)量管理、生產(chǎn)質(zhì)量管理和售后服務(wù)質(zhì)量管理等多個(gè)子系統(tǒng)。

3.1 功能設(shè)計(jì)

產(chǎn)品質(zhì)量身份證子系統(tǒng)包括質(zhì)量信息的注冊(cè)與配置，產(chǎn)品質(zhì)量樹的構(gòu)建，質(zhì)量信息操作，質(zhì)量身份證的打包輸出等功能。其中：

1）質(zhì)量信息的注冊(cè)與配置：該功能提供對(duì)不同類別和屬于同一類別的不同質(zhì)量信息內(nèi)容的注冊(cè)與配置功能，從而可以根據(jù)需要對(duì)上下游用戶提供不同粒度的可定制的產(chǎn)品質(zhì)量信息。

2）產(chǎn)品質(zhì)量樹的構(gòu)建：該功能提供根據(jù)選定的產(chǎn)品配套表構(gòu)建層次化的產(chǎn)品質(zhì)量樹的功能，在構(gòu)建產(chǎn)品質(zhì)量樹的同時(shí)根據(jù)已確定的被注冊(cè)和配置的質(zhì)量信息進(jìn)行選定產(chǎn)品質(zhì)量信息的抽取。

3）質(zhì)量信息操作：該功能為用戶提供給對(duì)處于產(chǎn)品質(zhì)量樹上不同層次節(jié)點(diǎn)質(zhì)量信息的分類統(tǒng)計(jì)、向下鉆取和挖掘、添加等操作，并為用戶提供質(zhì)量信息的多視圖展現(xiàn)。

4）質(zhì)量身份證的打包輸出：該功能可以將所生成的產(chǎn)品質(zhì)量信息樹打包輸出為一個(gè)EXCEL文件供不同系統(tǒng)間的信息集成或信息重用。同時(shí)，還提供了PDF格式的產(chǎn)品數(shù)字質(zhì)量身份證的輸出功能，以便隨產(chǎn)品一并交付用戶。

3.2 信息模型設(shè)計(jì)

產(chǎn)品質(zhì)量身份證生成子系統(tǒng)將注冊(cè)的質(zhì)量信息內(nèi)容分為三類：主信息、從屬信息、子信息。主信息就是包含有產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)信息并會(huì)獨(dú)立納入到節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)中的質(zhì)量信息，如不合格審理單；從屬信息是包含有產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)信息但同時(shí)又隸屬于其它質(zhì)量信息并且不會(huì)納入節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)的質(zhì)量信息，如返修信息可以隸屬于不合格審理單；子信息就是沒有產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)信息，完全依附于某個(gè)主信息或者從屬信息的質(zhì)量信息，如返修明細(xì)表。由于主信息和從屬信息具有高度的相似性，特此使用一張信息表存儲(chǔ)這兩類信息，并通過此表中的“主表字段”、“本表關(guān)聯(lián)主表字段”兩個(gè)字段信息來區(qū)分這兩類信息。

圖2 質(zhì)量身份證系統(tǒng)核心部分E-R圖

圖2為質(zhì)量身份證系統(tǒng)的主實(shí)體-關(guān)系模型（E-R圖）。其中，產(chǎn)品配套表中包含了某特定產(chǎn)品中所包含的所有零組件信息，一張產(chǎn)品配套表代表一個(gè)產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)（部件或者零件）。一個(gè)產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)可以擁有多種類別產(chǎn)品質(zhì)量信息（如生產(chǎn)質(zhì)量信息、采購質(zhì)量信息等）。一類產(chǎn)品質(zhì)量信息包含多個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量信息內(nèi)容（如生產(chǎn)質(zhì)量信息包含返修信息，代料信息等）；一個(gè)質(zhì)量信息內(nèi)容可以包含多個(gè)子信息，同時(shí)也可以包含多個(gè)其他質(zhì)量信息內(nèi)容（從屬信息）。

從圖2可以看出，為了能夠達(dá)到動(dòng)態(tài)抽取某產(chǎn)品質(zhì)量信息的目的，就要對(duì)質(zhì)量信息內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的注冊(cè)，如“質(zhì)量信息表名”、“產(chǎn)品編碼字段”的注冊(cè)等。這樣就能夠通過產(chǎn)品配套表中提供的每個(gè)產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)的編碼來提取出所注冊(cè)的產(chǎn)品質(zhì)量信息的內(nèi)容，從而可以將包括采購、零件加工、部件裝配、整機(jī)裝配、整機(jī)測(cè)試、使用維護(hù)等產(chǎn)品生命周期各階段的質(zhì)量信息進(jìn)行全方位的整合，為動(dòng)態(tài)生成產(chǎn)品質(zhì)量身份證提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖3 QQ-eID系統(tǒng)運(yùn)行界面

3.3 系統(tǒng)開發(fā)

產(chǎn)品質(zhì)量身份證生成子系統(tǒng)-QQ-eID的開發(fā)采用了Java2平臺(tái)企業(yè)版(Java2 platform Enterprise Edition,J2EE)環(huán)境下的瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）架構(gòu)。系統(tǒng)表示層采用JSP(JavaServer Pages)和Servlet處理頁面的顯示和顯示邏輯控制；業(yè)務(wù)層由會(huì)話Bean(SessionBean)和DAO(Data Access Object)組成，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。質(zhì)量身份證的生成采用java的iText組件（iText是用于操縱及生成PDF文檔的一個(gè)Java類庫）來實(shí)現(xiàn)。圖3為系統(tǒng)運(yùn)行界面。

4 結(jié)論

本文針對(duì)軍工產(chǎn)品質(zhì)量管理在向精細(xì)化方向邁進(jìn)中存在的質(zhì)量信息對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量問題快速定位與跟蹤支持不足的問題展開研究，提出了產(chǎn)品數(shù)字質(zhì)量身份證的概念，給出了數(shù)字質(zhì)量身份證的定義、內(nèi)容組成和構(gòu)建方法。該方法以產(chǎn)品、部件配套表為線索，將隸屬于其上的產(chǎn)品、部件和零件的質(zhì)量信息進(jìn)行整合與配置，從采購質(zhì)量管理、生產(chǎn)質(zhì)量管理和售后服務(wù)質(zhì)量管理系統(tǒng)中抽取相應(yīng)的質(zhì)量信息，從而構(gòu)建出了針對(duì)某一特定產(chǎn)品的產(chǎn)品數(shù)字質(zhì)量身份證。在上述思想方法的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)開發(fā)了產(chǎn)品質(zhì)量身份證生成子系統(tǒng)QQ-eID，該子系統(tǒng)已在某軍工企業(yè)進(jìn)行了試用，取得了滿意的效果，為用戶快速跟蹤和定位產(chǎn)品質(zhì)量問題提供了有效的工具支持。

[1] 周旭娜,范玉青,梅中義.基于數(shù)據(jù)集成的生產(chǎn)計(jì)劃控制系統(tǒng)[J].機(jī)械工程師,2008,11:16-18.

[2] 燕宜軍,葉文華,楊雨圖.基于AO的飛機(jī)架次管理系統(tǒng)研究與開發(fā)[J]. 企業(yè)管理與信息化,2007,36(1):1-4.

[3] 產(chǎn)品質(zhì)量履歷書的編寫規(guī)定,QJ2999-97中國航天工業(yè)總公司航天工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),北京:1997.

[4] 并捷EMIS5.0產(chǎn)品介紹.http://www.e mis.com .cn/chanpin.htm.