鑄造生產(chǎn)質(zhì)量控制和管理專家系統(tǒng)

范俊生

（北車蘭州機(jī)車有限公司，甘肅蘭州 730050）

鑄造生產(chǎn)質(zhì)量控制和管理專家系統(tǒng)

范俊生

（北車蘭州機(jī)車有限公司，甘肅蘭州 730050）

通過對(duì)國內(nèi)多家鑄造企業(yè)的調(diào)研分析，顯示我國鑄造企業(yè)生產(chǎn)中存在的問題，主要是生產(chǎn)質(zhì)量控制和管理問題。根據(jù)軟件工程的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合鑄造生產(chǎn)的實(shí)際，本文闡述了鑄造生產(chǎn)質(zhì)量控制和管理專家系統(tǒng)的需求分析和系統(tǒng)的總體功能。

鑄造；專家系統(tǒng)；質(zhì)量控制；質(zhì)量管理

1 引言

在全面質(zhì)量管理和ISO9000族國際標(biāo)準(zhǔn)的思想指導(dǎo)下，對(duì)鑄造生產(chǎn)過程的每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格管理和控制，是保證整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定、提高鑄件產(chǎn)量和質(zhì)量的必要條件。工業(yè)發(fā)達(dá)國家的鑄造企業(yè)已經(jīng)或者正在將這些先進(jìn)的技術(shù)和思想應(yīng)用到鑄造生產(chǎn)中，并且取得了顯著的效益。與國外先進(jìn)的鑄造企業(yè)相比，我國鑄造企業(yè)在這方面還有很大差距。目前，國內(nèi)鑄造企業(yè)的生產(chǎn)力發(fā)展水平和管理水平參差不齊，特別是管理水平普遍較低，即使有現(xiàn)代化的生產(chǎn)線，如果沒有先進(jìn)的質(zhì)量管理和控制手段，產(chǎn)品質(zhì)量也不可能穩(wěn)定，在國際上缺乏競爭力[1]。將全面質(zhì)量管理和IS09000族國際標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量管理理論運(yùn)用到鑄造企業(yè)，研究科學(xué)的生產(chǎn)質(zhì)量控制和管理方法，開發(fā)鑄造生產(chǎn)質(zhì)量控制和管理專家系統(tǒng)，就顯得尤為重要。

2 專家系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

鑄造生產(chǎn)質(zhì)量控制和管理專家系統(tǒng)包括兩大功能模塊，即鑄造缺陷分析模塊和生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊。

鑄造缺陷分析模塊（圖1），模塊主要功能是管理缺陷知識(shí)庫。知識(shí)庫包括了鑄件名稱、國際編號(hào)、別名、特征驗(yàn)證、產(chǎn)生原因、防止措施、補(bǔ)救措施、生產(chǎn)實(shí)例和缺陷圖片等九個(gè)方面內(nèi)容，技術(shù)人員還可以對(duì)知識(shí)庫進(jìn)行增刪、修改，也可以打印。缺陷知識(shí)庫又分為已知缺陷和未知缺陷兩種。已知缺陷知識(shí)庫包括缺陷查詢、內(nèi)容更新和打印等；未知缺陷知識(shí)庫在查詢時(shí)則需要通過缺陷特征查找缺陷的大類，再通過缺陷的特征描述找到其屬于那種具體缺陷。

生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊（圖2），模塊主要功能是對(duì)生產(chǎn)過程的工序質(zhì)量、廢品分析、質(zhì)量文件、工裝模具、設(shè)備、材料等進(jìn)行管理。在此模塊中，菜單項(xiàng)有質(zhì)量文件、成品檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程控制、工裝模具管理、設(shè)備管理、材料管理、幫助、系統(tǒng)維護(hù)等部分，其中生產(chǎn)過程控制又分為配砂工部質(zhì)量管理、制芯工部質(zhì)量管理、造型工部質(zhì)量管理、合箱工部質(zhì)量管理、沖天爐熔化質(zhì)量管理、化學(xué)成分控制、澆注工部質(zhì)量管理以及清理及后處理工部質(zhì)量管理；成品檢驗(yàn)分為廢品分析、鑄件機(jī)械性能分析、鑄件尺寸控制。

3 單值-移動(dòng)極差控制圖（X—Rs）在鑄造生產(chǎn)質(zhì)量控制和管理中的應(yīng)用

它是一種樣本大小為1的控制圖，因而對(duì)過程標(biāo)準(zhǔn)差σ的估計(jì)要通過相鄰的兩個(gè)樣本間的移動(dòng)極差Rs來進(jìn)行。多用于對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品都進(jìn)行檢驗(yàn)，采用自動(dòng)化檢驗(yàn)和測量的場合；取樣費(fèi)時(shí)、昂貴的場合；樣品均勻的場臺(tái)。在鑄造生產(chǎn)中，許多抽樣檢驗(yàn)過程比較費(fèi)時(shí)，加之許多數(shù)據(jù)如制芯和造型所用的型砂的各種參數(shù)如水分、透氣性、濕壓強(qiáng)度等，只要混制均勻，一個(gè)數(shù)據(jù)基本可以反應(yīng)整體情況。所以，在鑄造生產(chǎn)的質(zhì)量控制中，單值-移動(dòng)極差控制圖是用得最多的一種控制圖，特別是在鑄造現(xiàn)場質(zhì)量控制方面。

設(shè)從過程抽取的樣本為 Xi，i=l，2，…，n，則移動(dòng)極差定義為：

而平均移動(dòng)極差為：

若樣本取自正態(tài)總體，可以證明：

對(duì)于σ已知的情況，X圖的控制線為：

而Rs圖的控制線為：

式中LCL為負(fù)值，但Rs不可能為負(fù)，故取LCL=0作為Rs的自然下界。

對(duì)于σ未知的情況，X圖的控制線為：

而Rs圖的控制線為：

式中LCL為負(fù)值，但Rs不可能為負(fù)，故取LCL=0作為Rs的自然下界。

4 缺陷分析模塊和生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

4.1 缺陷分析模塊的設(shè)計(jì)

首先設(shè)計(jì)一個(gè)表單判斷“是否已知缺陷類型”，已知缺陷類型則進(jìn)入步驟（1）；未知缺陷類型則進(jìn)入步驟（2）。

（1）如果缺陷名稱已知，則進(jìn)入缺陷菜單，直接找到缺陷，實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫的查詢、增刪和打印等功能；

（2）如果缺陷未知，則通過缺陷的特征判斷缺陷所在的大類，再在大類中查找缺陷的具體名稱。找到具體缺陷以后，就可以查詢知識(shí)庫，但在此不能增刪、打印。

（3）在缺陷分析系統(tǒng)中，分析到缺陷產(chǎn)生的原因以后，如果與過程參數(shù)有關(guān)，則可利用生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊中方法來分析、診斷；如果與設(shè)備、材料、工藝規(guī)程或工裝模具有關(guān)，也可以查詢生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊相應(yīng)的內(nèi)容。

4.2 生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊的設(shè)計(jì)

4.2.1 休哈特控制圖功能的設(shè)計(jì)

在統(tǒng)計(jì)質(zhì)量管理模塊中，采用單值-移動(dòng)極差控制圖（X—Rs），主要是用于判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，樣本大小一般為30個(gè)數(shù)據(jù)，用控制圖判斷的數(shù)據(jù)有16個(gè)，分別是配砂工序中的濕壓強(qiáng)度、水分、緊實(shí)率、透氣性和剪切強(qiáng)度；制芯工序中的熱拉強(qiáng)度、發(fā)氣量；化學(xué)成分管理中的碳、硅、硫、磷和錳；澆注工序中的澆注時(shí)間和澆注溫度以及機(jī)械性能中的抗拉強(qiáng)度和硬度。如果狀態(tài)穩(wěn)定繼續(xù)生產(chǎn)，否則要參考缺陷分析模塊中知識(shí)庫的內(nèi)容，提出改進(jìn)措施并實(shí)施，直至狀態(tài)穩(wěn)定為止。

4.2.2 參數(shù)日常控制功能的設(shè)計(jì)

在使用休哈特控制圖判斷生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量也穩(wěn)定的情況下，可以直接使用參數(shù)的日常控制模塊來分析參數(shù)是否超標(biāo)。它是直接從日常生產(chǎn)的數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析，自動(dòng)調(diào)用Windows的圖形庫來顯示，具有自動(dòng)聲音報(bào)警功能，并可以顯示、修改單值上下控制線。其設(shè)計(jì)過程如下(以型砂的5個(gè)參數(shù)為例)：

建立一個(gè)表單(圖3)，上面主要有一個(gè)命令按鈕組（Commandgroup），用于選擇分析的參數(shù)；一個(gè)ActiveX 綁定控件（OleBoundContr01），用于顯示圖形；一個(gè)ActiveX控件(OleContr01)，用于參數(shù)超標(biāo)時(shí)自動(dòng)報(bào)警；兩個(gè)文本框(Text)，用于顯示單值上下控制線；兩個(gè)命令控件(Command)，一個(gè)用于修改單值上下控制線，另一個(gè)用于退出此表單。

各主要控件的方法事件代碼：

（1）表單的“Init”事件代碼為：

set safe off

（2）命令按扭組控件中“水分分析”的“Click”事件代碼為

＃define crlf chr(13)+chr(10)

＃define tab chr(9)

close all

use型砂性能控制線

thisform.textl.value=水分上限

thisform.text2.value=水分下限

use型砂配方表.dbf excl

pack

go top

cgdata=””+tab+”水分”+tab+crlf

do while not eof()

cgdata=cgdata+tab+str(水分,3,1)+tab+crlf

if水分＞thisform.textl.value

thisform.k2.setfocus()

=messagebox(”可能出現(xiàn)氣孔缺陷，請(qǐng)參考?xì)饪兹毕葜R(shí)庫中的內(nèi)容”,48,”有水分過高的數(shù)據(jù)”)

End if

If水分＜thisform.text2.value

Thisform.k2.setfoeus()

=messagebox(”可能出現(xiàn)掉砂、夾砂等缺陷，請(qǐng)參考缺陷知識(shí)庫內(nèi)容”，32，”有水分過低的數(shù)據(jù)”)

End if

skip

enddo

use mygraph

append general olegraph class”msgraph.chart”data cgdata

而“透氣性分析”、“緊實(shí)率分析”、“濕壓強(qiáng)度分析”和“剪切強(qiáng)度分析”的“Click”事件代碼與“水分分析”的“Click”代碼基本類似。

（3）命令按扭“型砂性能控制線按扭”的“Click”代碼如下：

thisform.release

do form型砂性能控制線修改.scx

5 結(jié)論

鑄造生產(chǎn)質(zhì)量控制和管理專家系統(tǒng)是基于Windows平臺(tái)、面向鑄造企業(yè)、適合鑄造生產(chǎn)管理人員和技術(shù)人員使用的專家系統(tǒng)。系統(tǒng)全部采用鼠標(biāo)操作，簡單易行。系統(tǒng)中充分體現(xiàn)了全面質(zhì)量管理中“全員參與”、“全過程”和IS09000族國際標(biāo)準(zhǔn)中“構(gòu)筑體系的基礎(chǔ)是過程，運(yùn)作體系必須控制過程”的管理思想。系統(tǒng)中的兩大功能模塊，缺陷分析模塊和生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊，經(jīng)鑄造企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)測試基本達(dá)到要求。

[1]陳宗民.全面質(zhì)量管理(TQC)在鑄件質(zhì)量控制中的應(yīng)用[J].鑄造設(shè)備研究，2000(4)：51－54.

[2]Edwards sJ,ect.Expert system for real－time Nonitoring and fault diagnosis.NASA－CR，1989，4.

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[4]張富山.（2000版）GB/T19000—IS09000族標(biāo)準(zhǔn)：質(zhì)量改進(jìn)工具箱[M]，北京：中國計(jì)劃出版社，2001.

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[6]王長春.質(zhì)量改進(jìn)是各級(jí)管理者追求的永恒目標(biāo)[J].鑄造技術(shù).2001(6)：44－45.

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[8]黃敘武，韓建超.管理專家系統(tǒng)[M].北京：北京經(jīng)濟(jì)學(xué)院出版社，1994，6.

Expert System of Quality and Supervision of Foundry Production

FAN JunSheng
(Headquarter Lanzhou Locomotive Co.Ltd.Northern Vehicle Group,Lanzhou 730050,Gansu China)

Investigations in domestic foundries have shown that existing problems are mainly management and production quality control.Upon design principle of software engineering,combined with actual process of casting,both requirement analysis and overall design for Foundry Processing Quality Control And Management Expert System have been expounded.

Foundry;Expert System;Quality Control;Quality Management

T P391.7;

B；

1006－9658（2012）03－0037-4

2012-02-03

稿件編號(hào)：1201-009

范俊生（1960-），男，從事鑄造生產(chǎn)管理