基于产品生命周期的制造业全质量管理系统研究.pdf

、l 匐 化 基于产品生命周期的制造业全质量管理系统研究 Resear ch on m anuf act ur i ng ent er pr i set ot al qual i t y m anagi ng syst em based on pr oduct l i f e-cycl e 王宇凡，梁工谦，张淑娟 WA NG Y u f a n L l AN G Go n g-q i a n，Z H AN G S h u u a n (西北工业大学 管理学院，西安 7 1 0 0 7 2)摘要：针对产品制造过程越来越复杂和精细，质量要求越来越高，本文从产品生命周期角度，提出了 全质量管理体系模型架构；并借助先进的软件开发技术，以制造企业质量管理工作为例，构 建了基于产品生命周期的制造业全质量管理系统；实现对企业质量管理全过程有效的集成管 理；最终为企业整体质量管理能力的提高提供研究基础。关键词：产品生命周期；制造企业；全质量管理系统 中国分类号：T P 3 9 1 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 9 0 1 3 4 (2 0 1 1)4(上)一0 0 0 1 0 4 Do i：1 0 3 9 6 9 J i s s n 1 0 0 9-0 1 3 4 2 0 1 1 4(上)0 1 0 引言 制造业是推动经济增长的基本力量，其发展 水平对 于 国家竞 争 力和综 合 国力具 有决 定性 作 用。现代制造产品具有规格 多样化、个性化和结 构 复 杂 化 等 特 征，所 以 产 品制 造 和 生 产 模 式 已 经 发生了转变，巳经 由大批量逐步转变为多品种、小批量的生产模式，进而产 品质量的管理和控制 工作也更加复杂。为适 应新形势下 的质量管理 需 求与特点，制造 企业也在采用先进 的信 息技 术进 行质量管理工作。但 是当前 的质量管理系统大多 是面 向单一质量业务的辅助工具，并且主要是对 产 品质量进行事后检查，缺乏与企业质量管理 集 成运行的能力，容易导致质量管理活动整体运 作 能力下 降，难 以全面 提高企 业 整体 质量水 平，支持企业经营决策。全质量管理(T o t a l Qu a l i t y Ma n a g i n g)是 以质量信 息技 术集成 为基 础、以 质量监控技术与质量 管理相结合的质量集成管理 过 程。不 同于 全 面 质量 管 理，其 更 加 强 调 企 业 质 量 管理过 程模 式，以提 高企 业 整体 质量水 平 为 E l 标，整合集成与质量 有关 的企业所有业务和活 动。本文 以产品生命 周期为主线，综合考虑产 品 制造 过程 全寿 命 周期 中质量 相关 业务 和活 动，提 出基于 产 品生命 周期 的制造 业全 质量 管理 系 统，并希 望为 集成 质量 系统研 究提 供有 价值 的 研 究 结 论。1 基于产品生命周期的质量管理发展 现状 随着科学技术 和现代工业化的发展，制造 系 统的复杂程度和 自动化程度越来越高，制造模式 也发生了根本转变，对质量的要求也在不断的提 高，传统的质量管理理论和方法也不断改进和拓 展。基 于产品生命周期的质量管理是在产品制造 全 过程 中 对质 量 活 动 进 行 的 计划、组 织、指 挥、控制 和协调，实现对设计开 发质量管理、生产质 量管理、供应质量管理和使用质量管理等工作有 机协 调和 运作，目的是促 进产 品质量 的 持续 改 进。然而，目前全质量管理水平还较低，对 产品 全寿命 周期质量管理活动的重要性认识不足，使 得制造、使用和管理活动脱节，造成质量工作效 率 低下，严重 制 约 了制 造 业 产 品 质量 管 理 工 作 的 发 展，成 为质 量 信 息 化 建设 中 的瓶 颈 问 题。我 国 制 造 企 业 要具 有 旺 盛 的 生命 力，在 于 依 靠现 代 生 产技 术的进步来提高产品质量；制造企业提高竞 争力 很大程 度 在于其 是 否能够 提供 高质 量的产 收稿日期：2 0 1 0-1 1-0 1 基金项目：国家 自然科学基金(7 0 7 7 1 0 8 9)；航空科学基金(2 0 0 7 Z G 5 3 0 7 8)作者简介：王宇几(1 9 8 3一)，男，内蒙包头人，博士研究生，研究方向为设备管理、质量管理。第3 3 卷第4 期2 0 1 1 4(上)【1】务l lI5 出 品，企 业 的 形 象需 要 依靠 高 质 量 的产 品来 塑造；市 场是 否 接 受企 业 所提 供 的产 品，产 品是 否 能 够 创造企业的经济效益，关键都在于质量。因此建 立一 个 科 学、合理、有 效 的质 量 控 制和 管 理 平 台 是企业生产经营活动的重要课题。2 基于产品生命周期的全质量管理模 型构架 2 1产品生命周期质量信息集成模型 质量信息就是企业质量管理活动中产生的反 映产品质量情况及其变化的各种数据图表 图像、文字及符号的总称。质量信息蕴含于产 品寿命循 环的各个阶段，也覆盖 了企业的各级、各类人 员 和各个部门之 间，是企业质量管理得 以顺利推行 的保障。现代 制 造 业 企 业质 量 管理 离不 开 信 息化 的 支 撑。本文将与质量管理工作有关的，反映产 品质 量和流程质量的信息统称为质量信息。由于企业 质量管理工作的核心是确保质量承诺和客户需求 在企业产品制造 中实现，因此质量信息流集成就 是对 质 量 管理 中涉 及到 的 整 个产 品 质 量形 成过 程 的所有 质量信 息及其流程 进行梳 理和整 合。由 于现 代 制 造 企 业 中 分 工 协 作 的 生 产 组 织 方 式，质量 信息在 产 品质 量形成 的不 同阶段是 以不 同 的形 态 出现 的，并 与 企 业 不 同 的业 务 活 动 相 关 联，产 品全生命周期全质量信息集成模型如图 1 所 示。用 户需求 信 息反馈 企业质量管理工作水平的提高必须依靠建立 良好 通畅 的信 息 集成 交 互平 台，保证 有 关 质量 信 息(如决策信 息、应急 问题报告和 处理反馈 信 息、用户质量需求信息、实时质量控制数据等)可以得到及时正确的处理，同时信息流是质量管 理工作流的保障，从而保障质量约束和质量管理 功 能的 顺利实现。2。2产品全生命周期质量功能和流程集成模型 系统是指存在于一定环境中的一组有联系的 事物，具 有独立的功能。制造企业全质量管理系 统是以系统的方式组织和开展质量管理工作，通 过集成化思想综合技术和管理的方法和手段，合 理利用企业资源，提高产品质量，增强质量管理 能力。本文构建的制造企业全质量管理系统具有 如图2 所示的功能和过程结构模型。从图2 中可以看出，制造企业全质量管理系统 以客户需求和社会责任为基础构建质量 目标和方 针，同时将客户的需求转变为质量设计和工艺设 计进行产 品生产，并在制造过程中收集质量相关 数据，对制造过程进行质量监控和管理。在结合 质量综合管理工作(如统计分析、文件管理、人 员管理和异议处理)的基础上，实现产品生命周 期 内的全过程质量管理，生产出符合质量规划和 目标 的产 品。3 基于产品生命周期的制造企业全质 量管理系统实现 计 算机 集成制造 系统(CAD CAM CAP P aMRP MRP1 1)决 策支持 质量 指标 质量 成本 质量跟踪 I l 系统接口 l厂 综合质量管理 集成质量数据库 t 质量计划 J J 供应链管理 质量 保证 质量报 告 自动化质量监控l l 计算机辅助检测 设计l l 制造I l 售后 图1全质量系统信 息集成模型 2 1 第3 3 卷第4 期2 0 1 1-4(上)3 1系统总体框架设计 根 据 制 造 产 品 的 特 点、制造质量控制和管理 的内容，为了实现对产品生 命周期内质量 的有效控制 和管理，构建了如图3 所示 的 全 质量 管 理 系统 体 系结 构。该 体 系 结 构 以产 品 质 量过程管理 为框架，在产 品生命周期内有效地进行 各种活动，实现对产品质 量的统一管理，并方便地 提 供 给 用户 和 应 用 系统 使 用。该系统 包括用户层、应用层、组件层和支持层 四个层次。、l 匐 似 匝蠖 医 卜 囹 一 卜 圃 I 质 鼹 综 合 管 理 H L _ 二 图2全质量管理 系统功能和流程模型 1)用户层：为多个用户提供统一的人机界面 和 协 同工 作环 境。2)应 用层：包括 质 量规 划、质量 统计、质 量 分析、质量评审和 问题控制等质量管理 活动。同 时 集 成 质 量 管控 工作 的各 种 管 理 工 具 和 方 法，如 S P C、DOE、MS A等，支持 产 品和 过 程 质 量 控制 与保证，实现产品和过程质量的集成机制。3)组 件 层：组 件 层 是为 应 用层 和 客 户层 提 供 相应的应用模块，其包括数据组件、监控组件、统计分析组件、资源组件和管理组件等，其提供 质量控制和管理的基本功能。4)支持 层：支持 层 包括 硬件、计算 机 操 作 系 统、网 络环 境 和 网络 数 据 库 管 理 系统，它们 共 同 构成 系统 的基本 运行 环境。质量管理工作 譬 蠢 鬟 翳 蓦 霪 l 蓁 茜 1 霆 嚣 质量管理组 件 i i 嚣 组 件 8 组 件 组 件 组 件 i 组 件 目 组 件 数据库平 台(S QL 硬体 软件、网络和操作系统 图3全 质量 管理 系统体 系结构 3 2 系统功能模块设计 以I S 09 0 0 0 为基 础，面 向产 品和过 程，集 成产 品信 息和 生产 流程中的质量信息，实时监控过 程质量和产品质量，精确分析、稳 步 改善，是本 文所 开发 的 全质 量管控系统的基本思想。系统分 为 用基 础信 息管 理 与维护、质 量 计 划 制 定 和 审 批、产 品和 流 程 管理、质量 统计 和分 析、质量 优 化、质 量文 件 管理 和质量 异议 管 理模块，模块构成如图4 所示。1)基础信息管理与维护模块 本模 块 对基 础信 息进 行编 码 分 类、字典 库管理，设 置 部 门编 码、人 员编 码，对操 作人 员的 登 陆 口令和访 问级别进行设定，防止非法操作和越 权操作。2)质量计划制定和审批模块 为企 业的质量控制和质量管理制定各级 目标 和实 施计 划。主要 是在 收集 和分析 生产 技术状 态、产 品质 量 状 态 的 历 史、现 状 及 其 发 展 情 况 和 客户需求 的基础上，制定质量 目标 以及实现质量 目标程 序和 措施。3)流程 管理 模块 产 品制造流程是整个全质量管理系统效能发 挥 的前提。本模块的作用是提供清晰的企业产品 结构 以及与流程管理模块建立起联 系，由此提供 持 续 质量 改 进 的 切 入 点。流 程 管理 主 要 是 生 产流 程梳理，它分为三个部分：定义产品和工艺路线 之 问的关 系，可 以将所研 究的过程与特定的产品 或 零 部 件 联 系起 来；定义 工 艺 路 线 和 工 序 之 间 的 关 系，可 以将所研究的工艺路线分解为不同的工 序；定 义 工 序 之 间 的 关 系，可 以将 同一 工艺 路 线 下 不 同工序联 系起 来。4)质量统计和分析模块 这 一 模 块 主 要 是 寻 找 质 量 问 题，并 利 用质 量 管理工具和方法，主要包括 图形工具、测量统计 分析、异常数 据分析 和过程能力分析等对企业产 品和流程质量进行统计和分析。5)质量 优化 模块 质 量 优 化 模 块 包 括 失 效 模 式 和 效 应 分 析(F E MA)、质 量 功 能 展 开(QF D)和实 验 设 计 第3 3 卷第4 期2 0 1 1-4(上)3 1 器 互 下 一 系 统 管理 维 护 和 保瘴 措 施 露 企 业 信 息 化 建 设 体 系 和 规 范 、l 勺 化 图4全质量管理 系统功能模块(D OE)三个工具。F E MA分析能够在设计阶段减 析，并对质量 目标进行决策和调整，其 系统运行 少设计风险，提高产 品和过程的可靠性。QF D用 流程如图5 所示。来将顾客需求转化为设计要求、零部件要求、工 序要求和生产要求的有效的工具。实验设计主要 用来 研 究 质量 特征 与影 响 因素 之 间 的关 系，它 可 以应用于产品设计 与生产过程的各个阶段，能够 为 生产线、工艺路线 和工序 等优化参 数。6)质量文件管理模块 本文全质量管理 系统，文档资料管理包括产 品和制造流程文档、质量报告和质量体 系手册三 个部分，其功 能可 以实现文件 的上传、发放、回收、查询。产品和流程文档模块通过将产品信 息、企 业 制造 流 程 信 息和 质 量 了相关 信 息 的文 档 进行统一格式记录，集成于质量信息数据库中。质量 报 告 则是 针 对产 品及流 程 质 量 日报、周报、月报和年报的集成。质量体 系文档是企业所遵循 的质量管理准则，所以对于质量文件信息的集成，可以保证企业质量管理工作有据可依的开发。7)质量异议管理模块 本模块主要对客户质量异议进行 录入接收，内容包括规格、标准以及投诉原 因和投诉重量等 信 息。同时对 接收 的异 议任务 应先确 定处置方 式，分为直接判定、实验室检验和技 术分析等方 式。进而可以采取相应的措施和对策，并生产相 关信息汇报文件。3 3系统运行流程 全质量管理系统，是集成质量管理和质量控 制在内的综合性应用平台，所以必须从整个质量 管理 和控制过程 来 了解 系统 的运行流程。第 一 步是了解客户需求；然后进行质量 目标制定，并 将 目标分解成为质量指标；在质量指标确定的基 础上建立相关质量管理过程，并对产品质量和过 程 质 量进 行 测 量；在 测 量 的基 础上 对 质 量 进行 分 4 1 第3 3 卷第4 期2 0 1 1-4(上)图5全质量管理 系统运行流程图 3 4 系统开发与操作界面 基于安全性、稳定性、通用性和快速访问等 方面 的考虑，本文 构建 的全 质量 管理 系统 利用 Mi c r o s o f t Wi n d o ws S e r v e r 2 0 0 3 作为操作系统和 S Q L S e v r e r 2 0 0 0 数据库服务器作支撑环境，采用目 前成熟的客户机 服务器模式(C S)以方便实现人 机交互，开发 工具使 用的是B o r l a n d 公司 的C+。本文构建的全质量管理 系统其 目的是为 了更 好的实现对产品全生命周期质量的综合掌控，图6 举例说明了全质量管理 系统现场监控的系统操作 界面。从图中可以看好，集成质量系统 可以实时 监控制造过程中的质量相关信息，并利用 图表形 式可 以直观 的反映。3 5 系统应用情景模拟 本文基于产品生命 周期构建了企业全质量管 理系统，图7 显示 了全质量管理系统在制造企业中【下转第3 7 页】质量 决 策 层 一 质量控制层 一 质量执行层 、I 訇 出【4】Mo g h a v v e mi，M；Ng，KE；S o o，e t a 1 A r e l i a b l e a n d e c o n o mi c a l l y f e as i bl e r emot e s ens i ng s yst em f o r t e m pe r a t ur e a nd r e l a t i v e h u mi d i t y me a s u r e me n t J S e n s o r s a n d Ac t u a t o r s 2 0 0 5，l 1 7(2)：1 8 0 1 8 5 张洪润 传感器应用设 ff3 o o 例 M 北京：4 k 京航空航天大 学出版社 2 0 0 8：1 5 0 1 5 7，6 0 6 9 【6 龚沛 曾，陆慰民，杨志强 V i s u a l B a s i c 程序设计教程：6 0 版【M】北京：高等教育 出版社，2 0 0 0 (7 解兰 昌 杨 甬英，黄峰，等 精密仪 器仪表机构 设计I N 杭 州 浙江大学 出版社，1 9 9 7：l 3 6 1 3 8，l 8 l 一 1 8 2 【8】李瑜芳 传感器原理 及其应用 M1 _ 成都：电子科技大学出 版社，2 0 0 8：1 3 1 1 3 3 9】北京京 海泉 传感科 技有 限公 司 并 口AD控 制格式 z】20 09 专兜 翕 毒是 青兜 是 是I 每，翕 翕 竞 竞 翕 翕 是 霸 翕【上接第4 页】应用的模拟情景。全质量管理 活动从 来料检 测和 评审开 始，进而对制造流程 中的质量相关信 息进 行监 测和统计，质量分析人 员和管理 者可 以通过 这 些数 据 进 行 质 量 分 析，制 定 生 产 计划 和 设 计 改 进，最 终 可 以满 足 客 户 的 多样 性 需 求。质 量 管理 工作贯 穿产 品制 造活 动始 终。圄口王嗣懿蕊蓉墨嚣 至叠韶建 墨 篡篱懿茹 鹧端 耀秘螭鹾麟馥誊秦 觏鬻*勰嚣糍 辅壤爵 冀 嚣 埘 醢 i 错 0 麟蝌 0|-喜 曼曼 蔓璧呈曼I 皇一姆宅 蛊韶|雌 I|槲 罐|一 一 I 一 j?一 一 一 _ i I 一 一 i _ _ 。产 一 雌 。兰毒 j 品 矗 未未 薹薹 二-0 _ _-_二 _ 。l翊辨$廊 脚f 娃 ；略#j f ；蜥牡#噩 I 髯 图6数据监控界面 来料。，-渗：譬 供 麻 0 ：总 体 监 控 一 。_ ：_ 没 j 过 程 能 力 ，争 霹 毒。过 程 能 力 评 价 謦赣 粼 质量 持 续 改进。但 也 存 在一 些需 要 深 入 研 究 的地 方，如质量成本信息化和集成 质量管控 系统应向 智 能化 发展 和应 用等 方面。4 结论 随 着工 业 技 术 和 制 造 水 平 的 发 展 和 变 革，集 成计 算 机 制 造 系统 必 将 成 为制 造 业 发 展 的 趋 势，全质量管理 系统是成功 实施 集成计算机制造系统 工 程 的有 力 保 证。本 文 利 用 集成 质 量 管 控 技 术，并 以产品生命周期为基础，开发适用于制造企业 实 际情 况 的全 质 量 管 控 系统。系统 立 足 我 国 制造 企业实际应用背景，运 用集成计算机制造 系统结 构、集成质量系统、过程方法 等基础理论，将现 代科学技术条件下的质量控制和质量管理 融合在 一起，充分利用计算机 网络技术、数据库技 术及 构 件 技 术 建 立 与 设 计 了软 件 支 撑 平 台，支 持 了制 造企业质量管理 的集成化、网络化和数 字化，为 现 代 企 业 集 成 质 量 系统 的 研 究 引 入 了 方 法 和 手 段，这必将更加 有效的促进制造业质量 管理工作 的发展。参考文献：(1】陈大蓬，吉卫喜，刘呜基于数字化工厂下的集成质量管 理系统研究【J 1 机械设计与制造，2 0 0 9，1 0，2 5 1-2 5 3 2】陈盛照，段桂江 与业务过程集成的质量体系管理 系统设 计与开发【J J 现代制造工程，2 0 0 9，3：2 1 2 4，1 0 8 3】傅钰，陈煜，邵玉平，周 中原 车辆 装备全寿命 周期质量信 息集成管理研 究 中国管理信息化，2 0 1 0，8 【4】罗书强，张建勋，何玉林 基于 客户I N务器模 式的集成 质 量系统 的研 究与开 发 计算机工程与应用，2 0 0 0，6：6 8 【5 何祯，周善忠，集成化质量管理系统的设计 开发 工业工 程，2 0 0 5，8(4)：6 6 6 9 6 1 S y o h e i I s h i z u A c o n c e p t u a l f r a me wo r k f o r q u a l i t y i n f o r ma t i o n s y s t e ms J P r o c e e d i n g s，I n t e r n a t i o n a l Co n f e r e n c e o n En gi n e e r i n g a nd Te c h no l o g y M a na g e me nt 1 9 96：21 7 2 2 0 7 1 S ANGYANG C，KYUNGRAI K，YEAS ANG K A p r o c e s s b a s e d qu a l i t y ma n a g e me nt i n f o r ma t i o n s y s t e m J Au t o ma t i o n i n Co n s t r u c t i o n，2 0 0 4，1 3(2)：2 4l 一 2 5 9 第3 3 卷第4 期2 0 1 1-4(上)3 7 1