基于PDM/MES 的整修質(zhì)量管理系統(tǒng)

嚴(yán)曉光，王麗，曾芬芳

(1. 華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430074;2. 武漢開(kāi)目信息技術(shù)有限責(zé)任公司，湖北武漢430223)

企業(yè)中許多大型、復(fù)雜的設(shè)備，通常通過(guò)維修來(lái)延長(zhǎng)其壽命。整修是維修的一種，它是指定期對(duì)整個(gè)機(jī)器進(jìn)行清洗檢查，查找設(shè)備已有的或潛在的質(zhì)量問(wèn)題，并采取適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行處理，以保持和恢復(fù)規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)［1］。由此可見(jiàn)，設(shè)備的壽命不僅取決于生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量，還與整修質(zhì)量有關(guān)。

設(shè)備整修階段的質(zhì)量控制涉及到大量的設(shè)備狀況信息、維修零部件信息和工藝資源、工藝知識(shí)信息。這些信息部分可以來(lái)自PDM 系統(tǒng)和MES 系統(tǒng)，但還需要研發(fā)整修質(zhì)量管理系統(tǒng)以將整個(gè)整修過(guò)程集成管理起來(lái)。

作者依托于已有的PDM、MES 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)了一個(gè)基于PDM、MES 的整修質(zhì)量管理系統(tǒng)，通過(guò)MES 獲取動(dòng)態(tài)的設(shè)備狀態(tài)質(zhì)量信息，通過(guò)PDM 進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理并能實(shí)現(xiàn)面向產(chǎn)品全生命周期和企業(yè)各部門(mén)的質(zhì)量管理，通過(guò)整修質(zhì)量管理系統(tǒng)甩掉手工記賬式管理，規(guī)范整修質(zhì)量管理活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整修過(guò)程控制手段現(xiàn)代化，從而加強(qiáng)整修過(guò)程的可控性。

1 業(yè)務(wù)流程

設(shè)備整修后的質(zhì)量由整修過(guò)程質(zhì)量決定和保證，設(shè)備的整修過(guò)程由一道道的整修工序形成，因此，整修質(zhì)量管理關(guān)鍵在于工序質(zhì)量控制［2］。它的主要工作是工藝人員在整修質(zhì)量計(jì)劃的指導(dǎo)下，根據(jù)整修工藝確定整修對(duì)象在各個(gè)工序需要采集的質(zhì)量參數(shù)及其合格要求。在隨后的整修過(guò)程中，操作人員/檢驗(yàn)員采集這些質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過(guò)與合格要求的對(duì)比發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，再對(duì)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行處理。采集到的質(zhì)量信息最終以質(zhì)量跟蹤卡的形式存儲(chǔ)，質(zhì)量跟蹤卡是以工藝規(guī)程的內(nèi)容為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編制檢驗(yàn)內(nèi)容、并增加檢驗(yàn)記錄的卡片。

當(dāng)前整修車(chē)間質(zhì)量記錄方式普遍采用紙質(zhì)記錄，通過(guò)記錄卡片流轉(zhuǎn)，這種方式易造成質(zhì)量數(shù)據(jù)的版本混亂或丟失。加上各部門(mén)分散管理各自直接相關(guān)的質(zhì)量記錄，給質(zhì)量信息的共享、查詢(xún)、追溯及實(shí)時(shí)性造成不便。此外，質(zhì)量信息的不規(guī)范記錄給質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析帶來(lái)了困難［3］。通過(guò)建立統(tǒng)一信息平臺(tái)下的整修質(zhì)量管理系統(tǒng)，能夠解決以上問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)工藝文檔、質(zhì)量跟蹤卡、技術(shù)文檔、物料、人員、計(jì)劃任務(wù)的一體化管理，確保信息的一致性、完整性和規(guī)范性，確保整修過(guò)程的可控性。

建立整修質(zhì)量管理系統(tǒng)首先需要分析它的業(yè)務(wù)流程。整修質(zhì)量管理的業(yè)務(wù)流程如圖1 所示。

圖1 整修過(guò)程控制的業(yè)務(wù)流程

企業(yè)首先制定年度計(jì)劃和批次階段計(jì)劃，在定計(jì)劃時(shí)需要對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)進(jìn)行檢查。調(diào)度人員根據(jù)階段計(jì)劃和工序工步內(nèi)容下達(dá)現(xiàn)場(chǎng)整修任務(wù)(按天下達(dá)任務(wù)執(zhí)行計(jì)劃)，整修任務(wù)一般按工步(或工序)的先后順序執(zhí)行，但在特殊情況下，會(huì)有一些可并行的任務(wù)，調(diào)度人員可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整任務(wù)的執(zhí)行順序。質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中，有些數(shù)據(jù)由自動(dòng)采集設(shè)備自動(dòng)采集，對(duì)于不能自動(dòng)采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)系統(tǒng)應(yīng)提供人機(jī)交互界面供用戶(hù)輸入［4］。每道工序的檢測(cè)結(jié)果由多個(gè)人進(jìn)行確認(rèn)，包括自檢、互檢、專(zhuān)檢等［5］。在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，操作人員需要匯報(bào)問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行閉環(huán)跟蹤處理。

2 系統(tǒng)的體系框架

整修質(zhì)量管理重點(diǎn)在于過(guò)程質(zhì)量控制，MES 可獲取整修過(guò)程所有的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)質(zhì)量數(shù)據(jù)，形成巨大的數(shù)據(jù)集合，為質(zhì)量活動(dòng)的設(shè)計(jì)、執(zhí)行、評(píng)價(jià)和改進(jìn)提供豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)［6］。整修質(zhì)量管理系統(tǒng)與MES之間的信息交互以PDM 為媒介。此外，PDM 是一門(mén)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)信息和所有與產(chǎn)品相關(guān)過(guò)程的技術(shù)［7］，很多企業(yè)都采用PDM 系統(tǒng)管理產(chǎn)品全生命周期的信息。因此，可利用PDM 來(lái)管理整修工藝、整修質(zhì)量參數(shù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、質(zhì)量問(wèn)題等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并控制整修流程。這種方案既可實(shí)現(xiàn)整修過(guò)程質(zhì)量管理，又復(fù)用了PDM/MES 中的相同功能，可以提高整修質(zhì)量管理系統(tǒng)與PDM/MES 系統(tǒng)的集成程度，并在保證數(shù)據(jù)一致性的前提下減少系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。

通過(guò)以上對(duì)整修質(zhì)量管理的業(yè)務(wù)流程分析及基于PDM/MES 開(kāi)發(fā)的思考，設(shè)計(jì)了如圖2 所示的體系框架。文中的重點(diǎn)是介紹整修質(zhì)量管理系統(tǒng)與PDM/MES 之間的關(guān)系，所以圖2 中只表示了整修質(zhì)量管理有關(guān)信息在各系統(tǒng)間的信息交換。

圖2 基于PDM/MES 的整修過(guò)程質(zhì)量控制系統(tǒng)的框架

系統(tǒng)在PDM/MES 的基礎(chǔ)上擴(kuò)充開(kāi)發(fā)了質(zhì)量計(jì)劃、整修質(zhì)量參數(shù)定義、質(zhì)量數(shù)據(jù)分析、質(zhì)量問(wèn)題跟蹤處理、質(zhì)量報(bào)表等幾個(gè)模塊。這幾個(gè)模塊與PDM、MES 之間的信息交互體現(xiàn)在以下幾方面:

(1)質(zhì)量管理人員在質(zhì)量計(jì)劃模塊制定質(zhì)量計(jì)劃，并將其存入PDM 中，MES 從PDM 中獲取質(zhì)量計(jì)劃和整修工藝進(jìn)行計(jì)劃管理和排產(chǎn)。

(2)質(zhì)量管理人員從PDM 系統(tǒng)中獲取整修工藝，在此基礎(chǔ)上制定質(zhì)量參數(shù)及其合格要求，并將其存入PDM 中，MES 從PDM 中獲取質(zhì)量參數(shù)，據(jù)此采集質(zhì)量數(shù)據(jù)，并將其存回PDM 中。

(3)MES 在采集質(zhì)量數(shù)據(jù)的過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題則通過(guò)車(chē)間事件管理功能匯報(bào)質(zhì)量問(wèn)題，質(zhì)量問(wèn)題存儲(chǔ)在PDM 中。

(4)質(zhì)量問(wèn)題一方面來(lái)源于MES 中的質(zhì)量報(bào)警，另一方面來(lái)源于質(zhì)量數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析，質(zhì)量數(shù)據(jù)分析模塊從PDM 中獲取現(xiàn)場(chǎng)采集到的質(zhì)量數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析質(zhì)量問(wèn)題，最終將質(zhì)量問(wèn)題也存回PDM 中。

(5)質(zhì)量問(wèn)題最終由質(zhì)量問(wèn)題跟蹤處理模塊處理，處理的結(jié)果存回PDM。

(6)質(zhì)量報(bào)表模塊從PDM 中獲取質(zhì)量數(shù)據(jù)、質(zhì)量問(wèn)題、質(zhì)量表格等信息生成報(bào)表文件供上級(jí)部門(mén)或相關(guān)部門(mén)使用［8］。

3 整修過(guò)程質(zhì)量信息建模

整修質(zhì)量管理過(guò)程信息化涉及到整修過(guò)程質(zhì)量信息建模、工藝信息與質(zhì)量信息的管理、質(zhì)量信息的采集、質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析、質(zhì)量問(wèn)題的跟蹤處理、權(quán)限控制等技術(shù)。此處重點(diǎn)介紹整修過(guò)程質(zhì)量信息建模技術(shù)。

(1)質(zhì)量跟蹤卡的模型

整修過(guò)程質(zhì)量信息建模是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，是后續(xù)定義檢查項(xiàng)目、采集檢測(cè)結(jié)果、管理質(zhì)量信息等的依據(jù)。整修過(guò)程的質(zhì)量控制主要在于工序質(zhì)量控制，因此，整修過(guò)程質(zhì)量信息應(yīng)以整修工藝為基礎(chǔ)，包含每道工序要檢測(cè)的項(xiàng)目及其檢測(cè)結(jié)果。整修過(guò)程質(zhì)量信息模型比較簡(jiǎn)單，它由工藝內(nèi)容、檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)結(jié)果及簽字這四部分組成。對(duì)一些質(zhì)量控制比較嚴(yán)格的企業(yè)，每道工序需由多人對(duì)結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，簽字部分正是為此而設(shè)計(jì)的。將以該模型保存的質(zhì)量信息文卷稱(chēng)之為質(zhì)量跟蹤卡。

(2)質(zhì)量模板的模型

設(shè)備的整修分批次進(jìn)行，每個(gè)批次的檢測(cè)項(xiàng)目相同，但檢測(cè)結(jié)果卻不完全一樣，為了減少重復(fù)定義的工作，采用質(zhì)量模板來(lái)保存整修過(guò)程中定義的檢測(cè)項(xiàng)目。質(zhì)量模板的模型依據(jù)質(zhì)量跟蹤卡的模型設(shè)計(jì)，它由工藝內(nèi)容、檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)類(lèi)型、需要簽字的個(gè)人/單位組成。為了規(guī)范質(zhì)量信息的記錄，方便后續(xù)質(zhì)量問(wèn)題的分析及質(zhì)量信息的追溯，在對(duì)檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，為檢測(cè)結(jié)果定義了以下幾種數(shù)據(jù)類(lèi)型:

①邏輯型(L)。即檢查結(jié)果為“是”或“否”，比如，檢查箱體外觀是否有裂紋。

②文本型 (T)。檢查結(jié)果為文本，分為兩類(lèi):編輯文本(T1)、選擇文本 (T2)。T1 用于文字說(shuō)明，T2 用于有備選值的情況，如零件材料是工字鋼、T 型鋼、槽鋼這三者之一，則該數(shù)據(jù)類(lèi)型可定義為“T2 ［工字鋼，T 型鋼，槽鋼］”。

③數(shù)值型(N)。檢查結(jié)果為數(shù)值，表示為“N［最小值，最大值］”，如檢查室內(nèi)溫度:N ［1. 5，2. 5］。

④圖片型(P)。檢查結(jié)果可用圖片來(lái)表示，如由儀器輸出的探傷檢測(cè)報(bào)告、理化檢測(cè)報(bào)告。

⑤網(wǎng)格型(G)。檢查結(jié)果包含多個(gè)屬性或多個(gè)值的情況。該種數(shù)據(jù)類(lèi)型表示成以下形式:

G 行數(shù)* 列數(shù)@ {單格說(shuō)明}{單格數(shù)據(jù)類(lèi)型}。如檢測(cè)活塞環(huán)工作開(kāi)口間隙則可表示為:G:2* 2@{A1:第一環(huán);B1:第二環(huán)}{A2:F［0.40.0.70］;B2:F［0.25，0.75］}

前面4 種數(shù)據(jù)類(lèi)型稱(chēng)之為基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，網(wǎng)格型數(shù)據(jù)類(lèi)型稱(chēng)之為復(fù)雜數(shù)據(jù)類(lèi)型，它里面每個(gè)單格的數(shù)據(jù)類(lèi)型都是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型。質(zhì)量模板中檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)類(lèi)型便是指這幾種數(shù)據(jù)類(lèi)型。

(3)質(zhì)量跟蹤卡的生成

質(zhì)量模板是根據(jù)質(zhì)量跟蹤卡設(shè)計(jì)的，但質(zhì)量跟蹤卡卻是基于質(zhì)量模板生成的。質(zhì)量跟蹤卡的生成過(guò)程如圖3 所示:整修工藝文檔在CAPP 系統(tǒng)中編制，再導(dǎo)入到系統(tǒng)中;質(zhì)量模板提取了工藝文檔中的工序工步內(nèi)容，質(zhì)量管理人員在此基礎(chǔ)上為每個(gè)工步添加檢測(cè)項(xiàng)目、定義檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)類(lèi)型，并確定簽字的人或單位;質(zhì)量跟蹤卡提取了質(zhì)量模板中的工序工步內(nèi)容、檢測(cè)項(xiàng)目，并根據(jù)質(zhì)量模板中定義的檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)類(lèi)型及要簽字的個(gè)人/單位生成一定的空間并施加約束，用于存儲(chǔ)并規(guī)范檢測(cè)的結(jié)果及用戶(hù)簽字。質(zhì)量模板和質(zhì)量跟蹤卡最終均存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用PDM的數(shù)據(jù)管理功能進(jìn)行管理。質(zhì)量跟蹤卡采用Excel 的文件格式，可直接用于打印。質(zhì)量跟蹤卡的生成算法如下:

圖3 質(zhì)量跟蹤卡的生成流程

步驟1，算法開(kāi)始;

步驟2，從數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入已定義好的質(zhì)量模板;

步驟3，獲取第一條檢測(cè)項(xiàng)目記錄，根據(jù)檢查結(jié)果列數(shù)據(jù)類(lèi)型定義，判斷數(shù)據(jù)類(lèi)型，如果數(shù)據(jù)類(lèi)型是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，轉(zhuǎn)步驟4，如果數(shù)據(jù)類(lèi)型是網(wǎng)格型，轉(zhuǎn)步驟5;

步驟4，利用EXCEL 的一些功能，比如數(shù)據(jù)有效性、插入單選控件、插入圖片等功能設(shè)置數(shù)據(jù)類(lèi)型。查詢(xún)?cè)撡|(zhì)量模板對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表，如果有已填寫(xiě)數(shù)據(jù)，則取出填入。轉(zhuǎn)步驟6;

步驟5，生成網(wǎng)格，填寫(xiě)網(wǎng)格標(biāo)題，遍歷每個(gè)單格的數(shù)據(jù)類(lèi)型定義，轉(zhuǎn)步驟4 設(shè)置單格的數(shù)據(jù)類(lèi)型;

步驟6，根據(jù)質(zhì)量模板的定義鎖定不需要簽字的單位;

步驟7，判斷是否是最后一條檢測(cè)項(xiàng)目記錄，如果不是，轉(zhuǎn)到步驟2 處理下一條檢測(cè)項(xiàng)目，否則算法結(jié)束。

按以上方法生成質(zhì)量跟蹤卡后，還需增加權(quán)限控制，使得有權(quán)限的人才能夠填寫(xiě)數(shù)據(jù)或簽字。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用

在Windows XP 系統(tǒng)環(huán)境下，利用PDM 的二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)及Excel VBA 開(kāi)發(fā)了基于PDM/MES 的整修質(zhì)量管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了整修質(zhì)量計(jì)劃制定、質(zhì)量參數(shù)的定義、質(zhì)量信息的采集及質(zhì)量問(wèn)題的跟蹤處理等功能。如圖4 為定義質(zhì)量參數(shù)的界面。質(zhì)量管理人員在檢查項(xiàng)目列制定每道工序要檢查的項(xiàng)目，在檢查結(jié)果列定義每個(gè)檢查項(xiàng)目的數(shù)據(jù)類(lèi)型，在簽字列定義要簽字的單位。用于輸入檢測(cè)結(jié)果及簽字的質(zhì)量跟蹤卡如圖5 所示，白色區(qū)域?yàn)樘顚?xiě)質(zhì)量數(shù)據(jù)或簽字區(qū)域。該Excel 文件僅作為用戶(hù)輸入數(shù)據(jù)的臨時(shí)界面，收集到的質(zhì)量信息最終保存到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖4 質(zhì)量參數(shù)的定義

圖5 質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集

5 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)成功地復(fù)用了PDM/MES 中的數(shù)據(jù)管理、流程管理、權(quán)限控制、計(jì)劃排產(chǎn)、數(shù)據(jù)采集等功能，實(shí)現(xiàn)了以MES 獲取整修過(guò)程質(zhì)量信息、PDM 進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，該系統(tǒng)已經(jīng)在企業(yè)得到了實(shí)際應(yīng)用。系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的重點(diǎn)是將整修工藝資源和工藝知識(shí)融入其中，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)整修過(guò)程中質(zhì)量問(wèn)題的策劃、分析、處理能力，提高整修過(guò)程的效率和績(jī)效。

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