基于產品生命周期的制造業全質量管理系統研究

王宇凡 ，梁工謙，張淑娟

（西北工業大學 管理學院，西安 710072）

基于產品生命周期的制造業全質量管理系統研究

王宇凡 ，梁工謙，張淑娟

（西北工業大學 管理學院，西安 710072）

0 引言

制造業是推動經濟增長的基本力量，其發展水平對于國家競爭力和綜合國力具有決定性作用?，F代制造產品具有規格多樣化、個性化和結構復雜化等特征，所以產品制造和生產模式已經發生了轉變，已經由大批量逐步轉變為多品種、小批量的生產模式，進而產品質量的管理和控制工作也更加復雜。為適應新形勢下的質量管理需求與特點, 制造企業也在采用先進的信息技術進行質量管理工作。但是當前的質量管理系統大多是面向單一質量業務的輔助工具，并且主要是對產品質量進行事后檢查，缺乏與企業質量管理集成運行的能力，容易導致質量管理活動整體運作能力下降，難以全面提高企業整體質量水平，支持企業經營決策。全質量管理（Total Quality Managing）是以質量信息技術集成為基礎、以質量監控技術與質量管理相結合的質量集成管理過程。不同于全面質量管理，其更加強調企業質量管理過程模式，以提高企業整體質量水平為目標，整合集成與質量有關的企業所有業務和活動。本文以產品生命周期為主線，綜合考慮產品制造過程全壽命周期中質量相關業務和活動，提出基于產品生命周期的制造業全質量管理系統，并希望為集成質量系統研究提供有價值的研究結論。

1 基于產品生命周期的質量管理發展現狀

隨著科學技術和現代工業化的發展，制造系統的復雜程度和自動化程度越來越高，制造模式也發生了根本轉變，對質量的要求也在不斷的提高，傳統的質量管理理論和方法也不斷改進和拓展?；诋a品生命周期的質量管理是在產品制造全過程中對質量活動進行的計劃、組織、指揮、控制和協調，實現對設計開發質量管理、生產質量管理、供應質量管理和使用質量管理等工作有機協調和運作，目的是促進產品質量的持續改進。然而，目前全質量管理水平還較低，對產品全壽命周期質量管理活動的重要性認識不足，使得制造、使用和管理活動脫節，造成質量工作效率低下，嚴重制約了制造業產品質量管理工作的發展，成為質量信息化建設中的瓶頸問題。我國制造企業要具有旺盛的生命力，在于依靠現代生產技術的進步來提高產品質量；制造企業提高競爭力很大程度在于其是否能夠提供高質量的產品，企業的形象需要依靠高質量的產品來塑造；市場是否接受企業所提供的產品，產品是否能夠創造企業的經濟效益，關鍵都在于質量。因此建立一個科學、合理、有效的質量控制和管理平臺是企業生產經營活動的重要課題。

2 基于產品生命周期的全質量管理模型構架

2.1 產品生命周期質量信息集成模型

質量信息就是企業質量管理活動中產生的反映產品質量情況及其變化的各種數據圖表圖像、文字及符號的總稱。質量信息蘊含于產品壽命循環的各個階段，也覆蓋了企業的各級、各類人員和各個部門之間，是企業質量管理得以順利推行的保障。

現代制造業企業質量管理離不開信息化的支撐。本文將與質量管理工作有關的，反映產品質量和流程質量的信息統稱為質量信息。由于企業質量管理工作的核心是確保質量承諾和客戶需求在企業產品制造中實現，因此質量信息流集成就是對質量管理中涉及到的整個產品質量形成過程的所有質量信息及其流程進行梳理和整合。由于現代制造企業中分工協作的生產組織方式，質量信息在產品質量形成的不同階段是以不同的形態出現的，并與企業不同的業務活動相關聯，產品全生命周期全質量信息集成模型如圖1所示。

圖1 全質量系統信息集成模型

企業質量管理工作水平的提高必須依靠建立良好通暢的信息集成交互平臺，保證有關質量信息（如決策信息、應急問題報告和處理反饋信息、用戶質量需求信息、實時質量控制數據等）可以得到及時正確的處理，同時信息流是質量管理工作流的保障，從而保障質量約束和質量管理功能的順利實現。

2.2 產品全生命周期質量功能和流程集成模型

系統是指存在于一定環境中的一組有聯系的事物，具有獨立的功能。制造企業全質量管理系統是以系統的方式組織和開展質量管理工作，通過集成化思想綜合技術和管理的方法和手段，合理利用企業資源，提高產品質量，增強質量管理能力。本文構建的制造企業全質量管理系統具有如圖2所示的功能和過程結構模型。

從圖2中可以看出，制造企業全質量管理系統以客戶需求和社會責任為基礎構建質量目標和方針，同時將客戶的需求轉變為質量設計和工藝設計進行產品生產，并在制造過程中收集質量相關數據，對制造過程進行質量監控和管理。在結合質量綜合管理工作（如統計分析、文件管理、人員管理和異議處理）的基礎上，實現產品生命周期內的全過程質量管理，生產出符合質量規劃和目標的產品。

3 基于產品生命周期的制造企業全質量管理系統實現

3.1 系統總體框架設計

根據制造產品的特點、制造質量控制和管理的內容,為了實現對產品生命周期內質量的有效控制和管理，構建了如圖3所示的全質量管理系統體系結構。該體系結構以產品質量過程管理為框架，在產品生命周期內有效地進行各種活動，實現對產品質量的統一管理，并方便地提供給用戶和應用系統使用。該系統包括用戶層、應用層、組件層和支持層四個層次。

圖2 全質量管理系統功能和流程模型

1）用戶層：為多個用戶提供統一的人機界面和協同工作環境。

2）應用層：包括質量規劃、質量統計、質量分析、質量評審和問題控制等質量管理活動。同時集成質量管控工作的各種管理工具和方法，如SPC、DOE、MSA等，支持產品和過程質量控制與保證，實現產品和過程質量的集成機制。

3）組件層：組件層是為應用層和客戶層提供相應的應用模塊，其包括數據組件、監控組件、統計分析組件、資源組件和管理組件等，其提供質量控制和管理的基本功能。

4）支持層：支持層包括硬件、計算機操作系統、網絡環境和網絡數據庫管理系統，它們共同構成系統的基本運行環境。

圖3 全質量管理系統體系結構

3.2 系統功能模塊設計

以ISO9000為基礎，面向產品和過程，集成產品信息和生產流程中的質量信息，實時監控過程質量和產品質量，精確分析、穩步改善，是本文所開發的全質量管控系統的基本思想。系統分為用基礎信息管理與維護、質量計劃制定和審批、產品和流程管理、質量統計和分析、質量優化、質量文件管理和質量異議管理模塊，模塊構成如圖4所示。

1）基礎信息管理與維護模塊

本模塊對基礎信息進行編碼分類、字典庫管理，設置部門編碼、人員編碼，對操作人員的登陸口令和訪問級別進行設定，防止非法操作和越權操作。

2）質量計劃制定和審批模塊

為企業的質量控制和質量管理制定各級目標和實施計劃。主要是在收集和分析生產技術狀態、產品質量狀態的歷史、現狀及其發展情況和客戶需求的基礎上，制定質量目標以及實現質量目標程序和措施。

3）流程管理模塊

產品制造流程是整個全質量管理系統效能發揮的前提。本模塊的作用是提供清晰的企業產品結構以及與流程管理模塊建立起聯系，由此提供持續質量改進的切入點。流程管理主要是生產流程梳理，它分為三個部分：定義產品和工藝路線之間的關系，可以將所研究的過程與特定的產品或零部件聯系起來；定義工藝路線和工序之間的關系，可以將所研究的工藝路線分解為不同的工序；定義工序之間的關系，可以將同一工藝路線下不同工序聯系起來。

4）質量統計和分析模塊

這一模塊主要是尋找質量問題，并利用質量管理工具和方法，主要包括圖形工具、測量統計分析、異常數據分析和過程能力分析等對企業產品和流程質量進行統計和分析。

5）質量優化模塊

圖4 全質量管理系統功能模塊

質量優化模塊包括失效模式和效應分析（FEMA）、質量功能展開（QFD）和實驗設計（DOE）三個工具。FEMA分析能夠在設計階段減少設計風險，提高產品和過程的可靠性。QFD用來將顧客需求轉化為設計要求、零部件要求、工序要求和生產要求的有效的工具。實驗設計主要用來研究質量特征與影響因素之間的關系，它可以應用于產品設計與生產過程的各個階段，能夠為生產線、工藝路線和工序等優化參數。

6）質量文件管理模塊

本文全質量管理系統，文檔資料管理包括產品和制造流程文檔、質量報告和質量體系手冊三個部分，其功能可以實現文件的上傳、發放、回收、查詢。產品和流程文檔模塊通過將產品信息、企業制造流程信息和質量了相關信息的文檔進行統一格式記錄，集成于質量信息數據庫中。質量報告則是針對產品及流程質量日報、周報、月報和年報的集成。質量體系文檔是企業所遵循的質量管理準則，所以對于質量文件信息的集成，可以保證企業質量管理工作有據可依的開發。

7）質量異議管理模塊

本模塊主要對客戶質量異議進行錄入接收，內容包括規格、標準以及投訴原因和投訴重量等信息。同時對接收的異議任務應先確定處置方式，分為直接判定、實驗室檢驗和技術分析等方式。進而可以采取相應的措施和對策，并生產相關信息匯報文件。

3.3 系統運行流程

全質量管理系統，是集成質量管理和質量控制在內的綜合性應用平臺，所以必須從整個質量管理和控制過程來了解系統的運行流程。第一步是了解客戶需求；然后進行質量目標制定，并將目標分解成為質量指標；在質量指標確定的基礎上建立相關質量管理過程，并對產品質量和過程質量進行測量；在測量的基礎上對質量進行分析，并對質量目標進行決策和調整，其系統運行流程如圖5所示。

圖5 全質量管理系統運行流程圖

3.4 系統開發與操作界面

基于安全性、穩定性、通用性和快速訪問等方面的考慮，本文構建的全質量管理系統利用Microsoft Windows Server 2003作為操作系統和SQL Sevrer2000數據庫服務器作支撐環境，采用目前成熟的客戶機/服務器模式（C/S）以方便實現人機交互，開發工具使用的是Borland公司的C++。

本文構建的全質量管理系統其目的是為了更好的實現對產品全生命周期質量的綜合掌控，圖6舉例說明了全質量管理系統現場監控的系統操作界面。從圖中可以看好，集成質量系統可以實時監控制造過程中的質量相關信息，并利用圖表形式可以直觀的反映。

3.5 系統應用情景模擬

本文基于產品生命周期構建了企業全質量管理系統，圖7顯示了全質量管理系統在制造企業中應用的模擬情景。全質量管理活動從來料檢測和評審開始，進而對制造流程中的質量相關信息進行監測和統計，質量分析人員和管理者可以通過這些數據進行質量分析，制定生產計劃和設計改進，最終可以滿足客戶的多樣性需求。質量管理工作貫穿產品制造活動始終。

圖6 數據監控界面

圖7 系統應用情景模擬圖

3.6 系統實施效果分析

本文所提出基于產品生命周期的全質量系統已在制造企業CIMS實施工程中得到了初步驗證。通過采用全質量系統，企業制造流程更加合理，可以實現質量動態化管理，并實現制造企業產品質量持續改進。但也存在一些需要深入研究的地方，如質量成本信息化和集成質量管控系統應向智能化發展和應用等方面。

4 結論

隨著工業技術和制造水平的發展和變革，集成計算機制造系統必將成為制造業發展的趨勢，全質量管理系統是成功實施集成計算機制造系統工程的有力保證。本文利用集成質量管控技術，并以產品生命周期為基礎，開發適用于制造企業實際情況的全質量管控系統。系統立足我國制造企業實際應用背景，運用集成計算機制造系統結構、集成質量系統、過程方法等基礎理論，將現代科學技術條件下的質量控制和質量管理融合在一起，充分利用計算機網絡技術、數據庫技術及構件技術建立與設計了軟件支撐平臺，支持了制造企業質量管理的集成化、網絡化和數字化，為現代企業集成質量系統的研究引入了方法和手段，這必將更加有效的促進制造業質量管理工作的發展。

[1]陳大蓬,吉衛喜,劉烜鳴基于數字化工廠下的集成質量管理系統研究[J].機械設計與制造,2009,10,251-253.

[2]陳盛照,段桂江.與業務過程集成的質量體系管理系統設計與開發[J].現代制造工程,2009,3:21-24,108.

[3]傅鈺,陳煜,邵玉平,周中原.車輛裝備全壽命周期質量信息集成管理研究[J].中國管理信息化,2010,8.

[4]羅書強,張建勛,何玉林.基于客戶/服務器模式的集成質量系統的研究與開發[J].計算機工程與應用,2000,6:6-8.

[5]何禎,周善忠,集成化質量管理系統的設計開發[J].工業工程,2005,8(4):66-69.

[6]Syohei Ishizu.A conceptual framework for quality information systems[J].Proceedings,International Conference on Engineering and Technology Management 1996:217–220.

[7]SANGYANG C,KYUNGRAI K,YEASANG K.A processbased quality management information system[J].Automation in Construction,2004,13( 2 ):241-259.

Research on manufacturing enterprise’ total quality managing system based on product life-cycle

WANG Yu-fan, LIANG Gong-qian, ZHANG Shu-juan

針對產品制造過程越來越復雜和精細，質量要求越來越高，本文從產品生命周期角度，提出了全質量管理體系模型架構；并借助先進的軟件開發技術，以制造企業質量管理工作為例，構建了基于產品生命周期的制造業全質量管理系統；實現對企業質量管理全過程有效的集成管理；最終為企業整體質量管理能力的提高提供研究基礎。

產品生命周期；制造企業；全質量管理系統

王宇凡（1983 -），男，內蒙包頭人，博士研究生，研究方向為設備管理、質量管理。

TP391

A

1009-0134(2011)4(上)-0001-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(上).01

2010-11-01

國家自然科學基金（70771089）；航空科學基金（2007ZG53078）