建立变速器全生命制造数字化质量管理系统.pdf

学术|制造研究ACADEMIC036AUTO DRIVING&SERVICE2023.07（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）（柳州赛克科技发展有限公司，柳州 545005）缪海遒、李刚、黄秋庆、罗慧琪、王佐振摘要：随着数字科技的快速发展，数字化推动社会进入全联接的信息时代和大数据时代。某公司主要从事变速器的研发和制造，但没有整体的数字化质量全生命管理系统，各区域的质量管理系统处于分散管理状态。区域之间数据没有实现串联共享，数据查询时间耗时久并存在数据丢失问题，不利于全面质量管理。为了全面提升变速器的质量稳定性与可靠性，实现对产品全生命周期的数据治理，该公司决定建立变速器全生命制造数字化质量管理系统。关键词：数字化；质量；变速器；全生命周期管理中图分类号：TP315 文献标识码：A建立变速器全生命制造数字化质量管理系统0 引言某公司在进行变速器售后问题分析时，需要查询变速器制造过程的整个全生命周期数据，通过对比各个制造环节的产品数据来识别差异，找到问题的根本原因并进行解决。由于每个区域的数据独立且不互通，各子零件与变速器零件号绑定关系复杂，不能直接使用变速器零件号查询各区域从来料、产线制造到售后全生命周期数据，需要通过各区域的系统单独进行数据转换与查询。查询一个变速器的全生命周期所有数据需要 2 3 天，严重影响变速器问题分析解决的效率，进而影响变速器质量管控。经过多区域人员全面梳理与分析，项目团队发现，若实现变速器制造过程的全生命周期质量状态的管理，就必须先打通变速器零件来料、变速器产线制造及变速器售后管理这 3 块业务的数据流。此时可以建立一个数字化系统抓取变速器零件来料、变速器产线制造及变速器售后管理的数据库1，并进行统一接口管理。可直接用变速器零件号为纽带，将 3 个系统的数据打通，最终实现变速器的全生命周期管理2。2 变速器全生命制造管理各子系统的建立2.1 变速器外购件管理系统的建立变速器是汽车传动系统的核心组成部分，需要具备传动效率、换挡舒适性、可靠性和适应性等，因此要求变速器各零部件几何尺寸高精度，油液保持清洁，否则会导致变速器功能失效。由此可知，变速器来料重点需要管控零件的几何尺寸和清洁度。为了达到快速查询响应并保存外购件来料尺寸和清洁度数据统一管理，该公司建立了外购件测量数据录入系统3。外购件零件尺寸和清洁度报告由检测员上传到外购件质量管理系统（图 1），形成庞大的数据湖，保证变速器外购件管理系统数据库的实时更新。变速器外购件数据入库后，相对应的物料将会进入车间进行变速器装配。为了方便从数据湖中检索到装配的变速器所对应的外购件质量信息，需要利用外购件物料批次的检测时间与装配时间进行对应，保证变速器数据的准确检索。因此项目团队利用SQL 语言查询某一个变速器编号，以获取该变速器的下线时间，再利用查询到的时间回溯到该变速器的外购件录入到系统中的测量数据，并建立统一的数据库接口标准，按精确追溯与批次追溯定义数据索引目录4。这样就能实现外购件测量数据与变速器成品相对应，以此来达到快速查询和响应问题。2.2 变速器制造过程管理系统的建立变速器制造过程管理的关键在于，整机在装配时的各工位质量状态及产线过程能力是否受控。各工位的产线质量状态监控能保证变速器在整个制造过程中没有错漏装及其他变异，保证变速器一次下线合格。制造过程中的产线过程能力能够提前预警各关键制造参数变异，提升变速器关键参数稳定性，保证产线质量一致性。目前，变速器在产线各工位的质量状态是由 QCA 质量追溯系统实时监控，在各关键岗位设立质量门及质检门，防止缺陷零件的逃逸5。产线各关键尺寸的过程能力管理则由 QDAS 质量分析系统进行数据的收集分析，并且监控关键尺寸的过程能力指数。为了保证变速器制造过程中系统数据采集的方便性，变速器制造过程管理系统可以通过整合现有的质量追溯及质量分析 2 大系统的数据，并进行统一管理。但这 2 大系统中的数据是由不同的机器进行实时抓取，唯一的共同点是变速器的零件号，因此整合这 2 大系统需要先学术|制造研究ACADEMIC037AUTO DRIVING&SERVICE2023.07图 1 外购件质量管理系统从质量追溯系统数据库中查询出中变速器制造过程中的子零件号，再通过子零件号来绑定质量分析系统中的数据。把 2 个系统的数据输入制造过程管理系统，使产线数据能实时更新（图 2）。2.3 变速器售后管理系统的建立变速器售后管理主要是车辆保养数据及市场三包维修的数据。通过保养数据可以分析不同用车环境下变速器工况，以及不同地区和环境条件下变速器的磨损情况，进而根据不同用车环境优化变速器工作逻辑，提升各类环境下的变速器适用性。通过市场三包维修数据可以分析变速器的耐久性，并对产线制造工艺参数进行综合分析及改进。可同步结合外购件测量数据及变速器制造过程产线数据进行综合分析，提前辨识并预防重复相似的售后问题，保证产品可靠性6。由于售后的车辆保养数据及市场三包维修数据与车辆 VIN 码对应，而变速器外购件管理系统和变速器制造过程管理系统的数据均用变速器编号对应，因此在建立变速器售后管理系统时，需要先将车辆 VIN 码与变速器编号进行匹配，然后将售后的车辆保养数据及市场三包维修数据进行整合并统一接口。系统数据按车型、变速器号、制造月、行驶里程、维修保养时间以及故障模式等进行统一接口采集，再结合时间、多选和搜索等控件，增加针对车型、维修时间以及故障问题等的筛选功能7。通过整合后的变速器售后管理系统，可以横向、纵向对比车辆的售后维修情况，快速识别故障点并展开专题分析，提高问题改进效率，减少用户抱怨。建立后的变速器售后管理系统界面如图 3 所示。3 变速器全生命制造数字化质量管理系统的建立由于 3 个子系统各自的管理框架存在差异性，且由不同的软图 2 制造过程管理系统学术|制造研究ACADEMIC038AUTO DRIVING&SERVICE2023.07件组成，容易形成数据孤岛，无法实现数据的互传和共享。因此该公司的变速器全生命制造数字化质量管理系统以同一个数据库为基础形成数据湖，基于外购件、制造过程和售后管理 3 个数据主题，将 3 个子系统的数据汇聚到一起，并对数据进行重新组织和联接，为业务的可视化、分析和决策提供数据服务。例如，外购件监控系统中的抽检数据及异常趋势，可通过数据湖传递至制造过程系统中，让产线及时预警，重点关注对应工位质量表现；而制造过程系统识别出来的过程能力异常项，也可同样反哺至外购件抽检计划的优化中，实现检测资源的最优化。而售后管理系统中，售后质量问题的闭环有效性管理信息，也可同步反馈至制造过程中，以便在过程监控中进行措施落实的有效性检查核对。子系统数据的汇聚实现了系统间的互联互通、信息共享（图 4）。将 3 个子系统的数据进行入湖集成后，建立成变速器全生命制造周期管理系统。图 4 变速器全生命制造管理系统界面图 3 变速器售后管理系统界面学术|制造研究ACADEMIC039AUTO DRIVING&SERVICE2023.07【参考文献】1马杰.质量管理研究综述基于框架、历程、借鉴的视角 J.江苏商论,2020(12):114-119+131.2丁磊.数字化全面质量管理 J.上海质量,2020(02):32-37.3邬爱其,宋迪.制造企业的数字化转型：应用场景与主要策略 J.福建论坛(人文社会科学版),2020(11):28-36.4田玉鹏,许睿,董豪.企业数字化质量管理能力评价研究以原材料行业企业为例 J.创新科技,2020,20(12):45-53.5裴小兵,张丽丽.基于质量门和 CMM 的复杂产品开发过程的质量评价方法 J.科技管理研究,2015,35(20):50-55+66.6闫波.基于汽车售后索赔信息的可靠性评价 J.上海汽车,2012(08):35-37+43.7冯霞.汽车售后客户投诉处理方法及技巧分析 J.经济技术协作信息,2017,(35):24-25.8杨小梅,黎斌.海量数据下的特定语义数据检索优化方法研究 J.计算机仿真,2016,(05):422-426.该管理系统既可以整体运行，也可以分模块运行。（1）当分析变速器全生命周期数据时，输入变速器产品的零件号就可以查询到整个变速器的全生命周期质量状态，包括子零件来料质量状态、变速器制造过程质量状态及售后用户使用产品状态。（2）如发现售后用户使用产品状态有异常，可以通过全生命制造系统进行相应追溯分析，找出异常点并加以改进。（3）当各模块使用者需要调用子模块数据时，也可以通过变速器全生命制造管理系统的子系统进行数据调用与分析，持续改进变速器各环节的质量表现。变速器全生命制造系统建立后，各业务模块的数据会先通过各子模块进行数据转换，按照固定的数据接口形式，统一抓取到变速器全生命制造周期系统的数据湖，并进行数据实时更新管理。当需要用该系统查询分析数据时，可以直接从数据湖中按照检索规则进行调用。这就解决了数据来源不统一的问题，极大提高了数据调用的效率，实现了变速器的全生命周期管理。4 变速器全生命制造周期管理系统的验证变速器全生命制造管理系统建立后，各模块业务相关人员经过长达 6 个月的持续运用，提出优化建议 67 条并进行改进。经过系统逻辑优化及检索算法的持续优化验证8，变速器从零件来料、变速器制造过程及变速器售后全生命周期的数据查询，由原来的平均 2 760.0 min（即 46 h）缩短至平均 1.8 min，实现变速器制造数据快速查询。由于该系统数据整合优势，各模块业务相关人员通过该系统提前预判变速器质量数据变异 46 次，并制定相应的措施防止质量问题的产生，极大推进了变速器数字化质量的管理。通过建立变速器全生命制造周期管理系统，公司的数字化质量管理实现从 0 到 1 的运用，并且以点带面，以该系统为纽带，在公司内部各区域及外部供应商进行推广使用。例如，公司内部设备管理、制造工程和机加工车间等 4 个区域，参考变速器全生命制造周期管理系统，各自搭建各区域数字化管理平台。公司内部累计 88 人参与数字化技能提升。在公司外部，利用变速器外购件管理系统对供应商过程数据进行数据监控，建立供应商共享数据库；同时针对趋势异常数据，通过邮件与系统联动的自动预警功能向供应商发送预警信息，及时纠偏，引领供应商进行数字化转型。作者简介:缪海遒，本科，工程师，研究方向为汽车动力总成质量管理。目前，该公司针对混动发动机与动力电池等正在立项开展的新项目，在项目初期就已同步引入全生命制造周期管理系统，按现有的数据湖标准统一管理各新项目产品实时数据。目前该公司正在进行数字化质量从 1 到 N 的建设，最终实现公司全面数字化质量管理。5 结束语本研究通过建立变速器全生命制造管理，以变速器零件编号为纽带将外购件、制造过程和售后质量 3 系统串联起来，形成了基于数字化质量的变速器全生命制造周期管理系统。变速器全生命制造的数据查询大幅度缩减，极大提高了售后问题的响应速度与解决效率，并且可以通过系统提前预判质量数据的变异，实现变速器的全生命周期管理。基于变速器全生命周期管理系统，某公司进行了人员培养方式创新及工作模式优化创新持续运用。在人员培养方式创新方面，通过自主搭建变速器全生命制造数字化质量管理系统，公司培养了一批既懂业务也掌握数字化技能的“桥梁型人才”。在工作模式优化创新上，从 IATF16949 体系出发，建立全流程数字化管理规范的企业标准，优化流程文件 14 份，实现传统流程向数字化转变的突破变革，从而拓宽质量文化推广范围，提升全员质量意识。