面向定制化需求的過程質(zhì)量控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

楊俊 馮昊 韓星 張海云 王昉

摘 要：針對消費者個性化定制需求傾向和企業(yè)在生產(chǎn)過程中存在質(zhì)量信息傳遞和管理不及時、低效的現(xiàn)象，研究開發(fā)了面向定制化需求的過程質(zhì)量控制系統(tǒng)。本文重點介紹了該系統(tǒng)的兩大核心子系統(tǒng)的搭建邏輯和方法，包含客戶需求定制系統(tǒng)和過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。通過應(yīng)用實踐表明該系統(tǒng)是可行的，有利于質(zhì)量執(zhí)行的監(jiān)控和現(xiàn)場進度的跟蹤。

關(guān)鍵詞：過程質(zhì)量控制;定制化;系統(tǒng)

1 引言

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，消費者的收入和消費水平不斷提高，消費者對汽車產(chǎn)品種類的需求日趨多樣化，存在強烈的個性化定制需求。訂單數(shù)量多、每單批次少、配置種類多已逐漸成為行業(yè)的共性特征。在行業(yè)競爭日益激烈的當下，產(chǎn)品質(zhì)量仍舊是企業(yè)滿足客戶要求，謀求生存和發(fā)展的第一要素。產(chǎn)品質(zhì)量管理的基礎(chǔ)是過程質(zhì)量控制，過程質(zhì)量控制通過跟蹤管理好每個細分過程的質(zhì)量確保最終產(chǎn)品質(zhì)量。因此要提升產(chǎn)品質(zhì)量，必須加強生產(chǎn)過程質(zhì)量控制。

然而，目前許多企業(yè)的大部分質(zhì)量過程的流轉(zhuǎn)多采用紙質(zhì)表單傳遞，人工流轉(zhuǎn)的方式，信息傳遞緩慢，工作效率低下。許多生產(chǎn)信息，特別是生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)品裝配信息和問題缺陷的處理過程信息無法及時、準確的反饋到管理部門，造成生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)了嚴重脫節(jié)[1]，不利于質(zhì)量執(zhí)行的監(jiān)控和現(xiàn)場進度的跟蹤。另外，紙質(zhì)記錄的質(zhì)量信息也給數(shù)據(jù)的提取，統(tǒng)計分析和存檔帶來困難，不利于質(zhì)量信息的分析預(yù)測和追溯搜索[2]。

所以，在白熱化的汽車市場競爭中，如何快速高效保質(zhì)地交付按客戶需求定制的產(chǎn)品和服務(wù)是各汽車企業(yè)核心競爭力的聚焦所在。

2 系統(tǒng)構(gòu)架

2.1 系統(tǒng)需求分析

本文提出了一種面向定制化需求的過程質(zhì)量控制系統(tǒng)。具體而言，該系統(tǒng)包含以下功能：

客戶需求定制化，根據(jù)客戶需求形成定制BOM和工藝控制內(nèi)容，滿足多樣化個體需求;

質(zhì)量控制精益化，將精益生產(chǎn)質(zhì)量管理理念和工具納入系統(tǒng)運行，提高質(zhì)量保證;

生產(chǎn)過程可視化，查看整車流轉(zhuǎn)過程和零件裝配完成狀態(tài)，便于生產(chǎn)進度監(jiān)控;

裝配記錄可溯化，以不同形式記錄和存檔生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，便于后續(xù)追溯;

問題響應(yīng)及時化，通過無線網(wǎng)絡(luò)及時傳遞制造發(fā)現(xiàn)的問題，便于資源拉動和問題解決;

系統(tǒng)交互擴展化，系統(tǒng)具有良好的接口擴展性，便于其他智能系統(tǒng)的集成和交互。

2.2 客戶需求定制和過程質(zhì)量控制業(yè)務(wù)流程分析

根據(jù)客戶的需求輸入，在全配置BOM 庫和工藝控制庫里選擇選裝零件和選配工藝控制內(nèi)容，合并生成單車過程質(zhì)量控制內(nèi)容。全配置BOM（或工藝控制庫）是基于某個原則（如平臺或車型）將多個不同配置的產(chǎn)品數(shù)據(jù)（或工藝控制數(shù)據(jù)）合并得到的一種BOM（或工藝控制庫）。

過程質(zhì)量控制業(yè)務(wù)流程以工位為質(zhì)量控制單元，通過對工位異常狀況的預(yù)防（防止缺陷或不符合標準的情況發(fā)生）、探測（當缺陷或不符合標準的情況已經(jīng)發(fā)生時進行識別）、遏制（確保缺陷或不符合標準的情況不會流出）將過程產(chǎn)生的波動最小化，確保在本工位生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量正常，下游的問題能夠得到及時的在線確認以減少缺陷而帶來的不必要浪費。流程的基本環(huán)節(jié)如圖1所示。

2.3 系統(tǒng)構(gòu)架組成

定制化過程質(zhì)量控制系統(tǒng)整體構(gòu)架由后臺服務(wù)端、前臺移動終端、服務(wù)器（數(shù)據(jù)庫）組成，如圖2所示。

1.在接收到客戶需求（配置需求、用途需求、時間需求等）后，通過后臺數(shù)據(jù)和權(quán)限管理，定制單車選裝BOM和單車工藝控制內(nèi)容;

2.在5G生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過服務(wù)器將定制的生產(chǎn)任務(wù)（單車選裝BOM和單車工藝控制內(nèi)容）同步發(fā)布到車間生產(chǎn)現(xiàn)場移動終端;

3.通過生產(chǎn)現(xiàn)場移動終端生產(chǎn)數(shù)據(jù)的錄入、采集和分析，實時監(jiān)控生產(chǎn)進度和調(diào)整質(zhì)量表現(xiàn)，以按時保質(zhì)交付滿足用戶需求的實體。

3 面向定制化需求的過程質(zhì)量控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)工具

系統(tǒng)采用流行的B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)模式，分析設(shè)計采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，應(yīng)用Visio等工具進行輔助設(shè)計。系統(tǒng)的后臺服務(wù)端采用Java語言進行編程，前臺移動端使用Android語言進行編程，數(shù)據(jù)庫使用MySQL數(shù)據(jù)庫。MySQL是一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個大倉庫內(nèi)，這樣就增加了速度并提高了靈活性。

3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計

面向定制化需求的過程質(zhì)量控制系統(tǒng)包含客戶需求定制系統(tǒng)、過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成，如圖3所示。

客戶需求定制系統(tǒng)根根據(jù)客戶輸入的需求（配置需求、用途需求、時間需求等），從系統(tǒng)全配置項目BOM庫和全配置工藝控制庫中生成定制化的單車選裝BOM和工藝控制內(nèi)容，完成整合后生成定制單車過程質(zhì)量控制內(nèi)容，并發(fā)布到過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。

過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)可以通過生產(chǎn)現(xiàn)場移動終端進入，各個工位人員在移動終端接收生產(chǎn)任務(wù)，錄入生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在各個工位之間設(shè)置質(zhì)量門，分別對上個工位的質(zhì)量表現(xiàn)進行統(tǒng)計分析和調(diào)整，并通過系統(tǒng)進行電子流轉(zhuǎn)。生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的實時采集，確保現(xiàn)場信息準確、及時的反饋到管理部門，便于質(zhì)量執(zhí)行的監(jiān)控和現(xiàn)場進度跟蹤。

3.3 客戶需求定制系統(tǒng)搭建

按照系統(tǒng)管理要素和內(nèi)容，客戶需求定制系統(tǒng)可以分為項目信息管理模塊、基礎(chǔ)工位模板管理模塊、基礎(chǔ)工藝過程控制模板管理模塊和系統(tǒng)管理4個模塊，如圖4所示。

各個模塊的具體功能如下：

1.項目信息管理：統(tǒng)一管理客戶需求車輛信息，從全配置項目BOM和工藝控制庫形成定制化的單車選裝BOM和工藝控制內(nèi)容，同時對現(xiàn)場工藝變化信息進行管理和分配。具體包含以下內(nèi)容：

a）項目車輛信息管理：對需求車輛信息統(tǒng)一管理，包含車輛編號、車輛識別碼VIN，動力總成配置，交付需求時間、車輛用途、質(zhì)量計劃等。

b）BOM管理：包含全配置項目BOM和定制單車選裝BOM，BOM包含零件信息和工藝信息。

零件信息描述零部件的屬性信息，如：零件專屬序號，零件名稱，零件號、零件使用數(shù)量;

工藝信息描述零部件的工藝屬性，如：安裝工位、工序、子順序，是否關(guān)鍵緊固件，可否重復(fù)使用，扭矩信息，工藝檢查點等;

c）現(xiàn)場變化點管理：將任何不包含在工藝指導(dǎo)文件（Build Site Direction-BSD）或者與其有偏差的操作（包括安裝狀態(tài)的變化），都通過現(xiàn)場指導(dǎo)書進行變化點管理。并將變化點內(nèi)容根據(jù)車輛號和工位即時分配到前臺對應(yīng)車輛的工位上;

d）項目工位模板管理：配置特定項目各工位包含的工藝控制內(nèi)容;

2.基礎(chǔ)工位模板：對不同工位（內(nèi)飾、底盤、發(fā)動機工位、門）配置工藝過程控制單，該處由系統(tǒng)模板管理員統(tǒng)一管理維護，系統(tǒng)使用者直接調(diào)用即可;

3.基礎(chǔ)工藝過程控制模板：為了提高制造質(zhì)量，將精益生產(chǎn)質(zhì)量管理理念和工具轉(zhuǎn)化為各類過程質(zhì)量控制表單納入系統(tǒng)進行管理，該處由系統(tǒng)模板管理員統(tǒng)一管理維護;

4.系統(tǒng)管理：包含用戶信息和角色權(quán)限信息，只有具有相應(yīng)操作權(quán)限，才能開展相應(yīng)操作。

3.4 過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)搭建

基于過程質(zhì)量控制業(yè)務(wù)流程，搭建過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。按照系統(tǒng)管理要素和內(nèi)容，過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)包含以下6個模塊，如圖5所示。

各個模塊的具體功能如下：

1.裝配過程信息采集和質(zhì)量控制：主要實現(xiàn)對現(xiàn)場操作人員在生產(chǎn)過程中的工藝執(zhí)行過程和狀態(tài)的控制。目前可以實現(xiàn)工序級別的控制管理，保障了工藝有序的執(zhí)行。對于特殊的跨工序裝配，也可以進行流轉(zhuǎn)管理，保障工藝完整的執(zhí)行。操作人員可以在生產(chǎn)加工完成后，可以提交各類形式的生產(chǎn)過程記錄（數(shù)字記錄、拍照、視頻等），每輛車對應(yīng)著一份獨立的生產(chǎn)過程記錄，便于后續(xù)質(zhì)量追溯。通過采集零件加工信息，可以監(jiān)控零件裝配完成狀態(tài)，防止零件漏裝，并為整體的生產(chǎn)進度提供參考信息。

2.檢查過程信息采集和質(zhì)量控制：質(zhì)量檢驗分為自檢、互檢和質(zhì)量門專項檢查3種形式。

將各個工位的關(guān)鍵操作內(nèi)容以及過往項目高頻高風(fēng)險點列為檢查內(nèi)容，將檢查關(guān)鍵點以照片的形式存檔，便于后期質(zhì)量追溯。在每個工位結(jié)束后，設(shè)置質(zhì)量門，如存在未完成工作且經(jīng)班組長評審會對后續(xù)工位造成較大影響，則車輛無法通過該道質(zhì)量門。待未完工作完成后，再組織質(zhì)量門交車會。通過質(zhì)量門節(jié)點的設(shè)置，使得部分在后道工位因被覆蓋無法檢查的問題得以受控，同時車輛經(jīng)過每個質(zhì)量門都會對使得車輛狀態(tài)在過程中能夠清晰可控[4];

3.問題解決信息采集和質(zhì)量控制：操作人員可以將在裝配過程中出現(xiàn)的問題，通過系統(tǒng)第一時間以各種形式（系統(tǒng)短消息，電子郵件等）前饋或者反饋到相關(guān)方，便于質(zhì)量信息的充分流動和問題解決的快速響應(yīng)。對于問題的返工和確認，通過系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置強制保證返工確認是由第2人執(zhí)行的，保證返工質(zhì)量;

4.報表中心：通過現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時搜集，及時為項目管理方形成報表，如車輛生產(chǎn)進度報表、某車輛工位流轉(zhuǎn)詳情報表、工位裝配進度詳情報表、工位變化點控制執(zhí)行報表、工位未解決問題清單報表，便于整體生產(chǎn)狀態(tài)的掌控、后續(xù)產(chǎn)能排布調(diào)整和問題解決的資源拉動;

5.集成系統(tǒng)管理：為避免出現(xiàn)信息孤島，該系統(tǒng)能和其他企業(yè)運用的系統(tǒng)保持接口和集成，如車間 現(xiàn)場暗燈系統(tǒng)，車間電子問題看板系統(tǒng);

6.系統(tǒng)基礎(chǔ)管理：包含用戶信息和角色權(quán)限信息。同樣的，只有具有相應(yīng)操作權(quán)限，才能開展相應(yīng)操作。

3.5 定制化過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的工作方式和實例驗證

根據(jù)本文提出的思想和系統(tǒng)搭建方法，開發(fā)了定制化過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，目前已成功應(yīng)用于上汽通用汽車樣車試制工程總裝車間。

定制某個項目的單車過程質(zhì)量控制內(nèi)容生成時，在調(diào)用基礎(chǔ)工位模板的基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶需求調(diào)整優(yōu)化，形成定制項目型工位模板，包含該項目各個工位所需要開展的工藝控制內(nèi)容。同時根據(jù)用戶需求，生成單車選裝零件信息。系統(tǒng)根據(jù)單車選裝零件中的唯一專屬序號從全配置BOM引用工藝信息形成定制單車選裝BOM。項目變化點內(nèi)容按照車輛號和工位進行分配;合并生成定制單車過程質(zhì)量控制內(nèi)容。

定制單車過程質(zhì)量控制內(nèi)容發(fā)布到服務(wù)器后，可在生產(chǎn)現(xiàn)場移動終端查看服務(wù)器內(nèi)已經(jīng)發(fā)布的定制化單車選裝BOM和工藝控制內(nèi)容。操作員工通過后臺定義好的賬號登陸系統(tǒng)，不同的賬號設(shè)置好相應(yīng)的編輯或查看權(quán)限。各個工位的操作人員可以進入到項目單車列表查看各自的生產(chǎn)任務(wù)。操作人員需要對每個工位的每行零件進行裝配確認、扭矩記錄和檢查確認。對于檢查的結(jié)果可通過拍照或者視頻的方式將裝配后的狀態(tài)進行即時記錄，便于后期質(zhì)量追溯。對于關(guān)鍵緊固件，操作人員需要將每個緊固點的裝配扭矩值進行對應(yīng)記錄，系統(tǒng)自動根據(jù)工藝設(shè)定的扭矩檢查標準查看實際扭矩值是否符合工藝要求。對于生產(chǎn)過程中的問題，操作人員可以直接在移動終端將零件信息，問題圖片，問題狀態(tài)提交到電子問題看板系統(tǒng)，并可以通過郵件的形式將信息直接發(fā)送給問題責(zé)任人，及時拉動問題解決資源，如圖6所示。

每個工位完成后，通過質(zhì)量門檢查后，再開啟工位流轉(zhuǎn)和整車交付。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場移動終端輸入的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以直接查看車輛的流轉(zhuǎn)狀態(tài)和總裝裝配進度。車輛流轉(zhuǎn)狀態(tài)可以直接告知管理層每輛車所處的環(huán)節(jié)，總裝裝配進度可以直接查看每個工位的完成狀態(tài)、未裝零件清單，未執(zhí)行BSD的個數(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)的可視化，如圖7所示。

4 結(jié)語

通過該系統(tǒng)的運行，保證過程質(zhì)量控制工具的有效執(zhí)行，加強了管理人員對生產(chǎn)任務(wù)完成進度和質(zhì)量問題處理進展的監(jiān)控，同時電子化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)使得質(zhì)量追溯效率也有大幅提升。對于其他多品種，小批量產(chǎn)品的零件制造也有借鑒意義。需要提及的是，該系統(tǒng)僅是數(shù)字化車間質(zhì)量控制的一個環(huán)節(jié)，后續(xù)還會繼續(xù)與其他系統(tǒng)對接，比如，工藝數(shù)據(jù)庫，無線扭矩系統(tǒng)，問題數(shù)據(jù)庫等，通過信息的整合和利用，更進一步提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

參考文獻：

[1]張志剛，許建新，董思洋等.數(shù)字化制造生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)技術(shù)研究[J].中國制造業(yè)信息化，2012，41（13）.

[2]陳大蓬，吉衛(wèi)喜，劉炬鳴.基于數(shù)字化工廠下的集成質(zhì)量管理系統(tǒng)研究[J].機械設(shè)計與制造，2009，（10）.

[3]劉杰.訂單配置管理與可配置化BOM的結(jié)合應(yīng)用探析[J].機電技術(shù)，2018，（1）.

[4]張權(quán).“質(zhì)量門”在工位制節(jié)拍化生產(chǎn)模式下的運用[J].技術(shù)與市場，2018，25（5）.