面向MES的質(zhì)量信息模板設(shè)計(jì)研究

【摘要】針對(duì)現(xiàn)有MES中對(duì)產(chǎn)品制造階段的質(zhì)量信息管理問(wèn)題，首先分析了MES中質(zhì)量信息管理研究現(xiàn)狀，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量信息屬性特點(diǎn)將其分為動(dòng)態(tài)質(zhì)量信息和靜態(tài)質(zhì)量信息，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了產(chǎn)品質(zhì)量信息模板，構(gòu)造了產(chǎn)品質(zhì)量信息的模板網(wǎng)絡(luò)，利用模板網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述產(chǎn)品信息在不同車間之間的交叉，使產(chǎn)品質(zhì)量信息描述更加全面。

【關(guān)鍵詞】制造執(zhí)行系統(tǒng)；質(zhì)量信息；質(zhì)量信息模板

1.引言

企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜、工序多，導(dǎo)致產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的因素多且不確定，因此須動(dòng)態(tài)跟蹤生產(chǎn)過(guò)程，及時(shí)獲取信息，有效組織生產(chǎn)。MES能及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)信息，有效地監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，因此研究面向MES的質(zhì)量信息有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，針對(duì)MES中質(zhì)量信息的研究范圍較廣，集中在基于MES的質(zhì)量控制系統(tǒng)的框架模型與集成平臺(tái)；信息交換與共享，基于質(zhì)量清單和條碼質(zhì)量管理的研究，使用無(wú)線射頻技術(shù)，實(shí)時(shí)信息的獲取和跟蹤、協(xié)同制造的在線質(zhì)量信息系統(tǒng)，以及信息傳輸和存儲(chǔ)、處理和安全[1-5]。綜上可知，針對(duì)MES中質(zhì)量管理的研究取得了不錯(cuò)的成果和應(yīng)用效果，但仍有改善的空間，比如現(xiàn)有MES中的質(zhì)量管理中，質(zhì)量信息多數(shù)是從其他系統(tǒng)繼承而來(lái)，雖然一致性與集成得到了保障，但針對(duì)MES做的優(yōu)化較少；為解決MES的質(zhì)量信息描述問(wèn)題，本文以現(xiàn)有研究成果為基礎(chǔ)，引入模板來(lái)描述質(zhì)量信息的內(nèi)容以及其內(nèi)部關(guān)系，為質(zhì)量信息的下一步管理提供了基礎(chǔ)。

2.MES中的質(zhì)量信息分析

產(chǎn)品質(zhì)量信息貫穿產(chǎn)品整個(gè)生命周期，面向MES的質(zhì)量信息涵蓋在加工制造裝配和檢驗(yàn)等過(guò)程。包含各種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備人員信息，檢測(cè)方法規(guī)則，處理方法結(jié)果等。以質(zhì)量信息在制造執(zhí)行中是否常被增加和改動(dòng)為規(guī)則，將其分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)質(zhì)量信息。

動(dòng)態(tài)信息主要集中在生產(chǎn)階段，隨著工序的累加而不斷改變，包括但不限如下檢驗(yàn)信息，生產(chǎn)環(huán)境信息等，例如在生產(chǎn)中對(duì)于不同的原材料，根據(jù)其關(guān)鍵程度決定對(duì)其是否進(jìn)行檢驗(yàn)，記錄檢驗(yàn)結(jié)果；對(duì)工序完成情況進(jìn)行檢驗(yàn)記錄，錄入檢驗(yàn)信息，加工檢驗(yàn)是產(chǎn)生質(zhì)量數(shù)據(jù)最多的環(huán)節(jié)；質(zhì)量判斷信息主要是對(duì)工序或產(chǎn)品完成程度的評(píng)價(jià)，一般分為三類：合格、報(bào)廢和超差，不合格狀況信息主要是不合格的程度和處理意見(jiàn)等。動(dòng)態(tài)信息是產(chǎn)品制造過(guò)程的一個(gè)數(shù)字化形象化描述，對(duì)產(chǎn)品的管理可以看作是對(duì)這些變動(dòng)的動(dòng)態(tài)信息的管理。

靜態(tài)質(zhì)量信息通常獨(dú)立于產(chǎn)品的加工過(guò)程，是產(chǎn)品固有屬性。主要包括如下：標(biāo)準(zhǔn)化信息：ISO標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)與企業(yè)內(nèi)部制定的標(biāo)準(zhǔn)；零部件工藝信息，主要包括技術(shù)要求、NC程序、工序說(shuō)明書、關(guān)鍵工序等），檢測(cè)規(guī)程；規(guī)則信息：工藝方法、裝配方法、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法。設(shè)備信息：設(shè)備信息（生產(chǎn)能力、運(yùn)行狀態(tài)、適用范圍）、檢驗(yàn)和其他工具信息等，靜態(tài)質(zhì)量信息可以給生產(chǎn)過(guò)程提供指導(dǎo)參考。

3.質(zhì)量信息模板的設(shè)計(jì)

3.1 模板定義

質(zhì)量信息模板的核心思路是通過(guò)直觀方便的方式表達(dá)產(chǎn)品質(zhì)量在制造過(guò)程中與各個(gè)制造主體、輔助工具、人員設(shè)備等的結(jié)構(gòu)、功能行為、之間的相互關(guān)系，為產(chǎn)品在制造過(guò)程中的質(zhì)量管理提供直觀有效的支持。在計(jì)算機(jī)編程對(duì)象技術(shù)中，類是對(duì)一組相似對(duì)象的抽象，而模板能符合類的這個(gè)特征，因此模板借鑒類的形式來(lái)表達(dá)，形式化表示為：

式中，ID—表示模板的唯一性標(biāo)識(shí)，確定每一個(gè)模板；OB—表示模板的對(duì)象集合，包括對(duì)象屬性參數(shù)；格式為：屬性[類型][=初始值][約束]；SR—表示對(duì)象的操作集合；格式為：屬性[類型][=初始值][約束]；RC—是對(duì)象操作的規(guī)則集合。

模板的形式有多樣，核心的是模板中的對(duì)象及對(duì)象操作集合和約束規(guī)則。模板中的對(duì)象由屬性文字描述和值組成。一個(gè)模板通常是若干個(gè)實(shí)體屬性構(gòu)成，該模板最終由實(shí)體及若干個(gè)描述值組成，做定義如下（OB是對(duì)象的集合）：

：={}

：=|

模板操作集合SR，操作有服務(wù)對(duì)象與服務(wù)體組成，定義為：

：=；：=

規(guī)則有操作和相應(yīng)的規(guī)則體組成的描述定義如下：

：=，：

3.2 質(zhì)量信息模板

質(zhì)量信息可分解為若干單元，且可繼續(xù)分解，多層鏈起來(lái)形成一個(gè)樹(shù)狀。不同員工能使用的信息是不同的，即配置不同，模板恰能符合這個(gè)要求[6]。模板內(nèi)容是質(zhì)量信息的一個(gè)單元，或是單元數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果，它只包含信息項(xiàng)目，不含具體內(nèi)容。車間員工利用各種資源，按照工藝流程，對(duì)原料或者半成品進(jìn)行加工，因此在構(gòu)造模板的時(shí)候，構(gòu)造各種資源的模板顯得比較重要。由于設(shè)備屬性的多樣性，加載全部信息會(huì)使模板變得龐大?；诖藢?duì)設(shè)備信息進(jìn)行整合，對(duì)不太重要的信息進(jìn)行合并或取消，保留重要細(xì)目。設(shè)備內(nèi)容包括設(shè)備的基本信息，比如名稱規(guī)格、運(yùn)行狀況和生產(chǎn)能力，以及其操作人員和加工的對(duì)象等。車間是生產(chǎn)的場(chǎng)所，是各種物料、信息的集散地，是生產(chǎn)中的重要組成，對(duì)車間模板主要對(duì)其本身進(jìn)行描述，主要包含車間屬性和車間內(nèi)的設(shè)備。一個(gè)質(zhì)量信息單元可有多個(gè)模板，多模板構(gòu)成模板集合，各模板中信息子集大小不同。單元中的模板之間可存在著鏈接關(guān)系，利用模板結(jié)構(gòu)樹(shù)描述這種鏈接關(guān)系。

3.3 質(zhì)量信息模板實(shí)例化

如圖2所示模板結(jié)構(gòu)樹(shù)，樹(shù)形結(jié)構(gòu)表示不同層次資源的不同模板間的關(guān)系。在生產(chǎn)中，模板項(xiàng)目被賦予值，稱之為實(shí)例化。隨著制造的執(zhí)行，同一模板在不同時(shí)間產(chǎn)生不同的實(shí)例進(jìn)而形成網(wǎng)狀，信息的動(dòng)態(tài)性由此實(shí)例化模板網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)。

4.實(shí)例研究

選取汽車排氣管為實(shí)例研究對(duì)象，其生產(chǎn)從鋼管開(kāi)始，工序如下，根據(jù)要求，選擇鋼管進(jìn)行彎管；接著對(duì)彎管切割；其次對(duì)彎管進(jìn)行拋光、焊接，、再次拋光，經(jīng)檢驗(yàn)合格后包裝，送入成品庫(kù)，制作過(guò)程中經(jīng)過(guò)彎管、焊接車間等；用到的設(shè)備有彎管機(jī)床、切割機(jī)、焊機(jī)和拋光機(jī)以及其他輔助工具，其中彎管和切割在彎管車間進(jìn)行，焊接和拋光在焊接車間進(jìn)行，構(gòu)造出相應(yīng)的模板，這些模板如：彎管機(jī)模板、切割機(jī)模板、拋光模板、焊機(jī)模板和兩個(gè)車間模板拋光車間模板和焊接車間模板，圖3所示為企業(yè)車間模板樹(shù)實(shí)例。

5.結(jié)論

本文以面向MES的質(zhì)量信息為研究對(duì)象，通過(guò)分析MES中的質(zhì)量信息，對(duì)質(zhì)量信息的內(nèi)容進(jìn)行了分類梳理，針對(duì)質(zhì)量信息的復(fù)雜性，引入質(zhì)量信息模板，利用實(shí)例化模板網(wǎng)絡(luò)描述質(zhì)量信息的動(dòng)態(tài)性，利用實(shí)例驗(yàn)證該機(jī)制具有可操作性。由于僅從MES中的質(zhì)量信息問(wèn)題入手進(jìn)行了研究，對(duì)質(zhì)量信息的分類和歸納尚不夠全面，模板設(shè)計(jì)還有待進(jìn)一步完善，所舉實(shí)例較為簡(jiǎn)單，在下一步的工作中有待詳細(xì)闡述。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：西安工程大學(xué)博士基金（項(xiàng)目編號(hào)：BS1301，BS1131）。

作者簡(jiǎn)介：常固旭（1988—），男，河南商丘人，現(xiàn)就讀于西安工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，主要從事生產(chǎn)管理優(yōu)化方面研究。