家具數字化制造質量管控技術研究

熊先青，郭偉娟，黃瓊濤，方露，龐小仁，吳智慧

(1.南京林業大學家居與工業設計學院，南京210037；2.宜華生活科技股份有限公司，廣東汕頭515834；3.浙江升華云峰新材股份有限公司，浙江德清313220)

家具數字化制造質量管控技術研究

熊先青1，郭偉娟1，黃瓊濤2，方露1，龐小仁3，吳智慧1

(1.南京林業大學家居與工業設計學院，南京210037；2.宜華生活科技股份有限公司，廣東汕頭515834；3.浙江升華云峰新材股份有限公司，浙江德清313220)

為探究家具企業數字化制造生產質量管控技術，通過對我國家具企業質量管理現狀的調研，分析了質量信息管理中存在信息采集技術落后、信息處理和反饋不及時、信息流的集成不貫通、質量信息管理不規范等問題，確定了基于數字化制造時代家具生產質量管控方式指導思想和基本要求。探討了基于數字化制造家具生產質量管控技術：建立標準化質量管理體系、健全質量BOM(bill of material)和搭建質量管控體系平臺。依據質量管控信息流的組織辦法，構建了家具生產質量管控信息流集成模型和家具生產質量管控信息流跟蹤框架模型。

數字化制造家具企業；質量管控；技術體系；質量信息流組織

家具質量除要適應市場和制造模式發展的需求外，其范圍也逐漸擴大到產品、生產過程和質量管理體系等多方面。未來的家具企業，其競爭將聚焦在產品質量的競爭上，質量已逐漸成為競爭核心目標，直接影響到企業生存與發展[1]。

目前由于大多家具企業仍處在“勞動密集型+半自動化”的模式下[2]，質量管理雖然也經歷了質量檢驗、統計質量控制、全面質量控制和標準化質量不同模式的嘗試[3]，但仍以“粗放式、家族式質量管理”為主，特別是占中國家具總量45%的板式家具企業，往往重視產品數量而忽視質量管理，對質量管理工作缺乏完整的體系[4]。另一方面，“事后檢驗”仍是質量管控的主要手段，此方法雖能找到不合格品，但不能杜絕不合格品出現，產品質量問題仍不能全面解決。

隨著數字化制造時代的到來，個性化、低成本、短交貨周期、高質量的家具產品越來越受到青睞，家具行業也由初步工業化向工業信息化轉型[5]。面向信息化制造的家具企業，如何既要保證產品質量、又要降低生產成本并提高生產效率，還需保持質量相對性、時效性、廣義性、經濟性等特點，這就需要將信息與制造技術有機結合，探索一條采用高新技術和先進適用技術改造傳統家具制造業的新路子[6]，從而全面提升家具企業的質量管理水平。

因此本研究通過探索數字化的家具質量管控技術，建立標準化質量管理體系、搭建質量管理體系平臺、并對質量信息流進行跟蹤等，力求對家具產業進行全生命周期的質量管控，具有一定的開創性意義。

1 面向信息化制造家具企業質量管理現狀

1.1 信息采集技術落后

雖然我國部分家具企業已逐漸建立了質量管理體系，但質量管理信息的采集，大多依舊采用傳統的人工記錄模式，即利用紙質表格形式，由人工將生產中各個環節的數據統計、錄入、核對、修正、上報。這種信息采集技術不但生產效率落后，而且紙質材料保存易導致數據丟失、查詢不便等，還容易降低信息準確性和傳遞及時性，從而導致管理者做出不正當決策。隨著“兩化”融合在家具產業的推進，也逐漸有部分企業開始采用自動識別技術進行信息采集[7-8]，但這種自動采集技術往往用在家具產品的物流過程中，對家具全生命周期的質量管控信息采集技術依舊落后。

1.2 信息處理和反饋不及時

由于信息采集技術的落后，質量信息傳遞和反饋依靠人工傳遞單據來完成，在實際生產中，傳遞速度慢，現場質量問題不能及時解決，且易產生傳遞遺漏或誤傳現象[9]。同時，企業質量信息往往是按月匯報并整理上報存檔，易造成信息處理的不及時，頻率低、周期長。

1.3 信息流的集成不貫通

家具產品質量信息往往分布在企業各個相關部門(設計、生產、輔助生產及產品使用過程)和具體工作崗位(工序)中[10]，其信息量大、范圍廣、動態性強，而且家具產品質量信息相對獨立、分散，企業各部門間受到許多限制，使得質量環節中的信息流無法全面及時流通，造成質量信息共享效率低下、信息準確度降低。

1.4 質量信息管理不規范

由于家具企業質量信息采集的方法限制、信息處理和反饋不及時、信息流不貫通等，直接造成質量信息管理規范化程度和效率低。并影響到質量保證體系中評價、控制規劃和預測功能等的下降，整體家具質量管理水平降低。

2 基于數字化制造家具生產質量管控指導思想和基本要求

2.1 指導思想

基于數字化制造家具生產質量管控方式是在以客戶為中心的基礎上，通過控制來提高生產質量、減小不合格品出現概率，健全產品全生命周期的質量管理意識。因此需具有“事前介入”的指導思想，即將所有與生產質量相關的各環節提前綜合考慮，制定標準或管控模式，通過對各環節保持受控狀態來預防不合格品的出現，把不合格品消滅在產品質量問題形成過程中，并將影響產品質量各個因素控制起來，形成一個穩定的生產系統。采取事前、事中、事后相結合的質量管控方法，讓質量控制和質量檢驗均覆蓋產品制造全過程[11]，從而保證產品質量是制造出的，而不是檢驗來的。

2.2 基本要求

由于“事前介入”的質量管控思想，需對各個環節、相關人員均有嚴格要求，環節環環相扣，并對產品全生命周期內各環節實行科學有效的控制。因此，對于信息集成要求較高，需要企業的信息化管理程度不斷提高，這樣數字化制造企業才能發揮其優勢。

2.2.1 “先進質量管理”模式的推行

由于我國家具行業先進制造技術較為落后，先進質量管理還處于起步階段。隨著大型家具企業開始重視質量管理，國家逐步在相關法律、行業規則中出臺規范家具產品質量監督管理辦法，“精益生產”、“六西格瑪質量管理”、“ISO9000族標準”等先進的質量管理方法和技術，逐步引進并推廣到家具企業已勢在必行。通過“先進質量管理”模式的推行，從而生產出低成本、高效率、高質量的家具產品，最終提高企業產能和經濟效益。

2.2.2 “質量信息”全面共享

數字化制造的首要任務是在軟、硬方面的提高，對“質量信息”管理的要求是通過建立標準化質量管理系統、搭建質量管理體系平臺，將信息流在企業與企業間、企業內部間實現“質量信息”的快速采集和傳遞，通過質量管控信息流的組織，實現“質量信息”的快速處理和反饋，使“質量信息”在企業內快速共享，使得質量規劃、分析、評價、控制和預測能力全面提高，真正從技術上提高企業質量管理水平。

3 基于數字化制造家具生產質量管控技術

3.1 建立標準化質量管理體系

標準化質量管理體系，是將與質量管理相關的所有工作做出標準規定，是家具企業實現質量保證的客觀要求，也是推動產品質量持續改善和提升的途徑，更是實現數字化制造家具生產質量管控技術基礎和質量管控平臺中信息流的依據。在家具產品設計、制造、銷售等全過程中循環建立標準，通過管控技術平臺實施，并不斷改進和修訂的動態過程。具體內容包括：質量管理和質量保證標準的選擇及使用標準；質量體系及其管理標準；質量計劃及其質量責任制標準；質量控制方法與控制圖標準；工序質量管理及其質量要求標準；產品質量升級、創優與質量監督標準；“質量信息”管理標準；質量手冊的編制等[12]。

3.2 健全質量BOM

質量BOM(bill of material, BOM)[13-14]是將企業的質量信息按照產品的配置結構進行組織，形成質量信息清單。其作用是在家具產品的全生命周期內通過質量管控技術平臺，組織“質量信息”，使得“質量信息”在企業內共享。這種“質量信息”組織方式能夠方便產品質量的過程控制和事前事后預防。同時，質量BOM還能追蹤記錄產品中不同零部件在不同時間緯度上的“質量信息”，方便質量問題的追溯和分析。其體系結構應以家具產品結構和配置為引導，作為產品“質量信息”流合理有效的載體和組織形式，合理、完整、有序地組織和管理產品“質量信息”，最大程度地解決了“質量信息”的分散性問題，實現產品質量統計過程控制。質量信息BOM組織如圖1所示。通過每個產品唯一的ID號，利用各類編碼、訂單號、流水號等引導產品生命周期過程的所有質量信息，并利用企業管理軟件對每件產品的質量BOM進行信息采集、處理、追溯和查找。

圖1 基于數字化制造家具質量BOM信息構成Fig. 1 The consitute of furniture quality BOM based on the digital manufacturing

3.3 搭建質量管控體系平臺

建立標準化質量管控體系平臺，是將標準化質量體系若干要素捆綁起來共同考慮，對質量信息進行快速采集、處理和反饋，是家具生產質量管控方式的核心，解決質量管理面臨的瓶頸問題，是改進家具企業管理問題的基礎[15]。如圖2所示，其構成要素間又形成一種環狀結構，且互相影響和制約。

圖2中，物料管理質量是加工出合格產品、保證產品質量、降低成本的基礎，因此在保證原材料和外協件質量同時，對供應商選擇和質量管理體系評審亦為關鍵；產品研發過程能從源頭上減少生產失誤、提高質量，在滿足顧客需求的產品設計時，需實際審查及早發現可能出現的質量問題而進行質量把控，并建立標準零部件圖庫，從而滿足生產要求；生產過程各個工序質量控制是產品最終質量的根本保障，也是質量管理的中心環節；輔助生產過程是產品生產物質技術基礎，產品質量好壞很大程度上與設備、刀具、量具和夾具等質量管控信息有關；文件、技術規范等是車間現場管理模板，也是質量保證和改進的直接參考依據；物流過程，是在產品成型后保證產品不受意外情況而降低質量；產品使用過程是通過市場明確客戶對產品質量的要求，并通過服務階段不斷改進和再修訂。

圖2 家具企業質量管控平臺示意圖Fig. 2 Schematic diagram of the platform of quality management and control

4 基于數字化制造家具生產質量管控信息流的組織

數字化制造環境下質量管控，是實現全面質量管理和質量保證以及先進技術制造的必要條件。其核心主要是質量管控信息流的集成和信息流的跟蹤，通過質量信息流快速采集與傳遞從而實現信息流的全面集成，并進行信息流跟蹤，將會在很大程度上提高產品品質、增強企業競爭力。

4.1 家具生產質量管控信息流集成

家具企業的質量信息流主要包括質量信息來源、質量信息采集過程、質量信息處理與反饋過程等，其整體結構如圖3所示。其中：質量信息源由圖2家具質量管控平臺的構成因素組成，將產品全生命周期的質量信息進行集成考慮；質量信息的采集過程是利用現代信息自動采集技術(條碼、RFID技術)將生產過程和與產品相關方的質量信息進行采集與提取的過程；質量信息處理與反饋過程是將設計過程中的質量信息與設計軟件(如CAD/2020/Solidworks)、生產過程中的質量信息與生產軟件(如MES/CAM/CAPP/Ishare)、全生命周期管理質量信息與管理軟件(如ERP/MRPⅡ/PDM)、物流和使用過程的質量信息與物流和客戶管理軟件(如SCM/CRM)以及后勤服務質量信息與日常辦公和財務軟件(如OA/EAS)等進行科學的分析和標準化的處理過程，從而進行質量信息的交互。

此質量管控信息流的集成過程是在網絡化質量體系平臺中進行的，依據搭建的企業質量管理規范文件和質量標準進行質量信息分析，并結合圖1中的質量BOM，形成質量BOM載體，在產品的全生命周期過程中形成信息反饋。從信息采集、信息分析、信息組織、信息存儲、信息集成、信息提取、信息表達、信息反饋集成并形成信息流閉環結構。

圖3 家具全生命周期企業質量控制信息流集成Fig. 3 Integration of enterprises quality control information flow in the total life cycle of furniture

4.2 家具生產質量管控信息流跟蹤

圖4 家具企業質量控制信息流的跟蹤管理Fig. 4 Tracking management of quality control information flow in furniture enterprises

家具產品復雜的制造過程，往往需要多個企業或多個部門的合作才能完成[16]，而產品質量的控制恰恰在企業與企業間、部門與部門之間跟蹤不到位所造成，在對質量信息流進行集成的同時還必須對其進行跟蹤管理。因此，質量控制信息流跟蹤也是在企業與企業間，或者企業內部關鍵部門間進行跟蹤。基于此，筆者通過核心企業、原料供企業、外協件加工企業等的信息流，基于網路和服務器系統搭建了基本質量信息跟蹤過程框架，如圖4所示。

由圖4可知，基于數字化制造的家具生產質量管控信息流跟蹤，是將家具產品全生命周期過程的三大核心部分(原材料供應、外協件加工和企業車間)和企業關鍵的制造、工藝部門的“質量信息”，由質量管控平臺通過Internet全程監控，利用加工過程中的動靜態質量信息，使得相關人員通過不同的質量信息模塊全面、準確地獲取，進而對質量進行動態跟蹤，為企業與企業間、企業內各部門間質量協同管理提供網路化平臺。

5 結 語

數字化制造時代生產質量管控方式的研究是家具行業全面提升產品品質的基礎。筆者在對中國家具企業質量管理現狀調研的基礎上，建立科學、合理、適用的質量信息管控平臺、質量信息流的集成過程和質量信息流的跟蹤過程，其目的適應數字化制造環境下的家具質量管控體系。擬解決新的制造模式下家具企業質量管控缺乏合理性、管理混亂的現象，完善家具企業質量信息動態個性化的管理，實現多變的市場環境下質量信息柔性化和標準化管理，為家具企業信息化制造的大范圍到來提供技術支撐。同時，由于中國家具企業信息化制造還處在起步階段，所有的理論研究都處在摸索階段，如何找到真正適合的生產技術和管理模式，還需要實踐的驗證，希望本研究為家具企業數字化制造提供借鑒和參考。

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Study of the quality control technology infurniture digital manufacturing

XIONG Xianqing1, GUO Weijuan1, HUANG Qiongtao2, FANG Lu1, PANG Xiaoren3, WU Zhihui1

(1.CollegeofFurnishingsandIndustrialDesign,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China; 2.YihuaLifestyleTechnologyCo.,Ltd.,Shantou515834,Guangdong,China; 3.ZhejiangShenghuaYunfengGreeneoCo.,Ltd.,Deqing313220,Zhejiang,China)

The purpose of the study is to explore the digital manufacturing and quality control technology, which could be applied in the furniture enterprises. Through investigating of the present situation in informatization management in the Chinese furniture enterprise, the problems existing in the management of quality information were summarized and analyzed in aspects of the backwardness of information collection technology in the furniture enterprise, the lack of timeliness of information processing and feedback during the production of furniture, the incoherent of the information integration flow during the information management, and the lack of standardization quality information management system during the manufacturing process of furniture. The guideline and basic requirement of digital manufacturing and quality control technology in the furniture enterprise during the manufacturing process of furniture were determined. As the results of this study, the standardization of quality management system was established, the quality BOM (bill of material) was completed, and the platform of quality management system was established. Based on the organization method of information management flow, the integration model of the furniture production quality control information flow and the tracking framework of quality control of information flow were established. In addition, the results of this study not only can provide the technical support for the furniture quality management but also support the experiences and references in the informatization management of furniture enterprise.

digital manufacturing furniture enterprises; quality control; technical system; the quality of information flow organization

2016-11-02

2017-01-21

國家林業公益性行業科研重大專項(201404501)；廣東省宜華生活科技股份有限公司技術中心資助項目(YH-NL-20140104)；中國林科院木材工業研究所木竹產業技術創新戰略聯盟科研計劃課題項目(TIAWBI2014-05)；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目(PAPD)。

熊先青，男，副教授，研究方向為家具設計與工程、家具信息化管理與制造。E-mail:96xiong0450@sina.com

TS664

A

2096-1359(2017)04-0152-06