機電產品制造質量特性預防控制關鍵技術研究

母國才 莫日華

（電子科技大學廣東電子信息工程研究院，東莞 523808）

控制機械產品質量特性是機電產品質量的關鍵技術之一。要確保機械產品的設計質量，就必須對其進行嚴格的質量管理。機械產品的質量特性具有復雜性，需對其進行嚴格的質量管理，保證其適用性。機電產品的制造過程比較復雜，且存在預防控制問題。企業利用人力、物力以及資金等對其進行質量特性管理并不科學。因此，文章對復雜機電產品的質量特性和預防控制關鍵點進行研究，并對其關鍵質量特征的預防控制技術進行深入探討。

1 質量控制的概述

企業十分重視產品的質量系統化，并在整個產品生命周期不斷改善質量。企業要達到顧客對產品質量的要求，需根據產品的特性、規模和生產模式，把產品質量形成過程分為幾個階段，并明確各階段的質量分指標和工序，嚴格控制產品質量。

2 質量控制在機械制造過程中的重要性

機電產品生產企業眾多，質量管理水平參差不齊。由于員工對品質的認識不夠充分，沒有形成質量控制觀念，導致質量管理僅僅流于形式。在機械工業中，可靠性低是一個普遍存在的質量問題。與世界先進水平相比，我國的機械產業規模大，自主創新能力弱，核心技術和高端設備的對外依存度較高，創新體系不健全。我國機械工業生產方式粗放，基礎建設薄弱，經濟效益差，科研投入不足，核心技術對外依賴程度高，會對工業造成一定影響。

3 機電產品制造過程中質量特性的影響

從購買原料一直到產品進入倉庫，期間涵蓋了生產計劃和開發、采購、提供服務以及生產和驗證4個環節，主要包括生產技術裝備準備、生產過程管控、工序管理、質量驗證、現場管理以及現場質量信息管理等。同一生產工藝使用同一設備對同一批次物料進行加工，其質量特性不一定完全一致。在所有的生產工藝中，變異程度越低，質量越穩定。工藝過程的變化主要有隨機性變異和非隨機性變異（系統變異）兩種。

隨機性變異是指原材料的細微差別、儀器的偏差以及環境的細微變化等隨機因素都會使產品的質量特征值發生微小變化，是無法避免的。

非隨機性變異又稱系統性變異，由于生產中某些不正常的情況，往往會使產品的產量發生周期性或有規律的改變。不隨機變化的因素有操作人員違反操作規程、材料規格變化以及設備磨損過度等。非隨機變量對產品質量控制量有很大影響，需要加以排除。

產品質量控制量是指產品內在屬性達到要求的水平，包括適應性和一致性。適應性是指這些特征是否滿足客戶的需要，一致性是指這些特征是否達到了標準要求。適應性決定了一致性，一致性取決于適用性。在產品設計過程中，質量保證的主要工作是改進產品的適用性，而在生產過程中，質量保證的主要工作是確保產品的一致性。質量特征是產品、工藝或系統的內在特征，產品的適用性取決于產品的質量特征，因此可以通過嚴格控制產品的質量特征，確保機電產品的質量符合需求。

4 機電產品制造質量特性預防控制關鍵技術

根據制造過程關鍵質量特性控制模型，利用制造過程和方法的基本思想，構建機電產品質量的控制過程，形成關鍵質量特性框架[3]，如圖1所示。

4.1 質量特性的形成機理及控制模型

針對機電產品的復雜性、系統性以及多學科交叉性等特點，根據質量特性形成的關鍵機理，構建合理的質量特性控制模型，如圖2所示。

圖1 制造過程關鍵質量特性的研究框架

圖2 機電產品關鍵設計質量特性控制模型

（1）KQCs的提取與分類。從結構、功能以及經濟性等因素對機電產品的質量特性進行細化分析，利用綜合分析法為KQCs映射提供根本依據和具體分析內容，主要目標是對質量特征進行集中控制。

（2）KQCs逆向映射。基于前一階段提取的KQCs，采用RS-HoQ逆向映射模型，以工藝質量品質為基礎，將用戶要求和設計過程中的關鍵質量特征進行逆向映射，將其轉化為產品的關鍵質量特性。

（3）KQCs最優質量控制系統的優化。對KQCs進行更細致的分解，建立基于KQCs的多指標質量決策模型，并在此基礎上提出了一種基于最優的產品質量特性的決策模式。本文結合關鍵質量特征的可靠性實例，對KQCs的優化設計和決策進行詳細論述[4]。

（4）KQCs的全面評估。根據前一階段的優化設計KQCs，全面量化評估產品質量，以便最大限度地滿足客戶要求。通過4個環節的質量管理，可以確保機電產品的設計質量，并對其進行科學的質量特性管理，從而進一步改善整個機械設備的設計質量。

4.2 制造過程質量特性控制

一方面，強化工藝管理，嚴格執行質量工藝標準和工藝規范，對質量控制過程進行分析和管理。另一方面，加強安全生產現場管理。文明生產對復雜機電產品的生產質量控制起至關重要的作用。良好的生產秩序和工作環境是確保生產質量的關鍵，也是解決生產安全隱患的關鍵。

4.3 硬件產品的質量特性

機械工業硬件產品的特性主要體現在以下5個方面。第一，性能。為了達到使用目的，產品技術特征主要包括機床轉速、功率、加工精度、外觀形狀、耗電量、顯示器分辨率以及使用方便性等。第二，可信度。可信度反映產品可用性及影響因素，具體包括可維修性和可靠性。產品的可靠性是指在一定的使用期限和規定的工作狀態下能夠完成指定的工作。第三，安全。安全指產品在儲存、流通和使用中不會因產品的質量控制問題而造成人員傷亡、財產損失以及環境污染，如機械噪聲、沖壓機的防護能力以及電器的漏電保護等[5]。第四，適應性。適應性是指對外部環境的適應性，主要涉及振動、噪聲、粉塵、油污、高溫、高濕以及電磁干擾等。第五，經濟性。經濟性是指設計、制造、使用費用、報廢后的再利用和處置費用的合理使用成本。

4.4 關鍵件的控制

關鍵件是指具有關鍵和重要質量特性的單個部件。關鍵件的設計要求較高，且加工過程和操作過程比較煩瑣，對質量控制的整體質量有很大影響。這些標準包含關鍵質量特性和重要質量特性，如發生故障或破損，產品將不能履行其預定的功能，會導致產品不能滿足需求。產品失效通常是由關鍵件的關鍵質量特性和重要質量特性的失效導致的。可見，關鍵件的質量特性直接關系產品的性能、精度、安全性、可靠性以及使用壽命。在整個生產過程中，產品關鍵件的質量控制是提高資產質量控制水平的重要因素。

4.5 關鍵工序的控制

4.5.1 建立工序控制點

生產過程中，必須設置工藝質量特性預防控制點。工藝控制點是一個關鍵質量指標，必須對其進行動態管理。需要對設計和工藝要求中的關鍵質量特性和項目進行長期嚴格監控，不能取消。對工藝質量不穩定和用戶意見較多的項目，需要在一段時間內進行穩定操作，確認有效后可以撤銷。此外，需嚴格控制產品的關鍵質量特征、部位和主要要素，確保產品質量。

4.5.2 工序控制點的運行

為確保生產現場各個工序控制點能夠切實、高效地運行，技術部門根據工藝控制點表、工序流程圖、工序質量表以及各自控制圖等進行協調，將其分工到各個部門，實行標準化的重點管理。主要生產工藝的質量控制涉及以下5點。第一，編制關鍵工序和重要工序目錄，在工藝文件和生產過程卡上標明“關鍵”和“重要”，便于確認和注意。第二，在關鍵工序的工藝文檔中詳細說明主要的工藝參數、設備以及檢驗方法等。第三，對重點工序實施“三定”，即人員、設備以及方法。對入職人員進行培訓和評估，發放上崗證書，對設備、工具進行定期維修。第四，對主要零件、主要零件的毛坯、原材料及半成品進行質量檢驗。第五，對關鍵部件和重要部件進行處理時，需要把部件和軟件全部記錄在表上，如圖號、批號、加工者和檢查員號等，以確保跟蹤。

5 結語

目前，我國機電產品的關鍵質量品質特征表現在可靠性和精度方面，其中高端機電產品的精度差異較大，可靠性較低的機電產品精度較差。當前，關于機電產品設計質量機制的研究大都停留在概念層面，僅從表面對其進行說明，而未對其形成機制的系統性和整體性進行探討，難以解釋機電產品的精度、可靠性以及可用性等變化規律。本文著重研究機電產品設計質量特性預防控制的基本理論，探討產品的質量特性機制，以期科學管理產品，達到改善產品質量特性的目的。