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質(zhì)量信息集成化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)論文
0.引言
改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)過(guò)推行日本TQC方法、引進(jìn)K)9000質(zhì)量認(rèn)證體系以及實(shí)施六西格瑪管理等質(zhì)量管理方法，我國(guó)制造業(yè)總體質(zhì)量管理水平有了很大的提高，但目前與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有不小的差距。
統(tǒng)計(jì)顯示，從2000年到2007年8年間，每季度國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局對(duì)市場(chǎng)消費(fèi)品抽查的抽樣合格率都僅為80%左右。按照保守估算我國(guó)每年不合格品的損失高達(dá)3000億元。而這還只是對(duì)產(chǎn)成品的質(zhì)量損失的計(jì)算，因此只是冰山一角，若考慮到在制造過(guò)程中由于質(zhì)量問(wèn)題所造成的企業(yè)內(nèi)部返工、報(bào)廢的損失，結(jié)果將更加驚人。
為解決我國(guó)質(zhì)量管理的這種現(xiàn)狀，政府和企業(yè)界每年都有巨大的投入，但一直不能得到滿意的回饋，形成目前這種狀況的原因有很多，但從質(zhì)量工程角度考慮，主要是相應(yīng)的質(zhì)量工具沒(méi)有得到應(yīng)用或者是被誤用。為解決質(zhì)量工具在企業(yè)中的應(yīng)用問(wèn)題，很多企業(yè)對(duì)員工進(jìn)行質(zhì)量工具的培訓(xùn)，引進(jìn)質(zhì)量管理軟件，期望能夠最終解決問(wèn)題。我們欣喜的看到，隨著企業(yè)信息化的推進(jìn)，計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)在企業(yè)中得到大規(guī)模的推廣和應(yīng)用，這也使一些基于統(tǒng)計(jì)知識(shí)的質(zhì)量管理方法在企業(yè)中的應(yīng)用變成了現(xiàn)實(shí)。但這些質(zhì)量管理軟件和質(zhì)量管理方法的應(yīng)用情況究竟如何呢？
1.我國(guó)質(zhì)量管理軟件的應(yīng)用情況
為了解我國(guó)制造業(yè)企業(yè)的質(zhì)量管理水平現(xiàn)狀，受國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)委托，中國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)聯(lián)合天津大學(xué)管理學(xué)院對(duì)全國(guó)大中型制造業(yè)企業(yè)質(zhì)量管理狀況進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查研究。其中就企業(yè)質(zhì)量管理信息化的應(yīng)用情況，在所調(diào)查的105家企業(yè)中僅有22.86%的企業(yè)有在線的質(zhì)量數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)并應(yīng)用了專門(mén)的質(zhì)量管理軟件，從調(diào)查結(jié)果分析可以得到如下結(jié)論：
(1)目前我國(guó)企業(yè)在應(yīng)用現(xiàn)代質(zhì)量工具和方法方面的結(jié)果仍不盡如人意；
(2)在質(zhì)量管理軟件的應(yīng)用方面，企業(yè)與企業(yè)、行業(yè)與行業(yè)均存在巨大的差距；
(3）觀有的質(zhì)量分析系統(tǒng)軟件并不能完全滿足企業(yè)需要，特別是在全過(guò)程的信息集成方面；
(4）洛單項(xiàng)工具之間的集成和質(zhì)量工具操作的方便程度特別是對(duì)非統(tǒng)計(jì)專業(yè)人員的支持方面仍有待加強(qiáng)。造成這種局面的原因有很多，有企業(yè)規(guī)模的問(wèn)題，員工素質(zhì)的問(wèn)題，行業(yè)的問(wèn)題等。但從軟件本身來(lái)說(shuō)，縱觀國(guó)內(nèi)外有關(guān)集成質(zhì)量管理系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)情況，雖然各種計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量系統(tǒng)（CAQ)已經(jīng)在各種行業(yè)內(nèi)得到了應(yīng)用并且取得了一定的效益，但是他們大多局限于對(duì)來(lái)料的檢驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程的在線監(jiān)控等方面。而對(duì)于各種質(zhì)量設(shè)計(jì)、優(yōu)化和控制工具的研究可以說(shuō)仍處于起步階段。早在80年代，國(guó)外學(xué)者就開(kāi)始了有關(guān)質(zhì)量集成軟件方面的研究，Desuy和KapxTi等人首次提出了集成質(zhì)量系統(tǒng)的概念，隨后Hepiediai人給出了集成質(zhì)量系統(tǒng)的框架121,Nokabad等人探討了在定制化生產(chǎn)環(huán)境下的質(zhì)量信息系統(tǒng)13。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)有關(guān)這方面的探討比較多，相關(guān)的研究涵蓋了質(zhì)量管理體系基本框架、模型以及質(zhì)量管理系統(tǒng)的總體構(gòu)建等方面1n。但縱觀國(guó)內(nèi)外的研究成果，主要還都是集中于理論體系研究階段，由于不同行業(yè)本身存在的質(zhì)量體系和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方法的差異性，要建立一個(gè)通用的平臺(tái)具有相當(dāng)?shù)碾y度，目前實(shí)際開(kāi)發(fā)并得到應(yīng)用的軟件還不多見(jiàn)。
為此迫切需要一套質(zhì)量信息集成化管理系統(tǒng)，綜合應(yīng)用先進(jìn)的質(zhì)量管理方法，保證企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的連續(xù)改進(jìn)，為現(xiàn)代質(zhì)量管理方法的推廣奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文以作者所在項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)的質(zhì)量管理系統(tǒng)為例，說(shuō)明如何以生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量信息的集成為主線，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息和制造信息的共享以及質(zhì)量信息和工具的集成。
2.系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
2.1質(zhì)量管理軟件的現(xiàn)狀
目前，企業(yè)中常見(jiàn)的質(zhì)量管理軟件分為如下三類：
(1)質(zhì)量數(shù)據(jù)分析工具。這類系統(tǒng)以數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析為核心，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析與處理。但這類軟件中的各模塊相互獨(dú)立，不能實(shí)現(xiàn)各種質(zhì)量工具的信息傳遞與共享；另一方面，這類軟件與制造過(guò)程沒(méi)有任何聯(lián)系，僅僅是質(zhì)量工程師進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的工具。
(2)ERI系統(tǒng)中集成的質(zhì)量管理模塊。現(xiàn)有的絕大多數(shù)ERP系統(tǒng)均包含了質(zhì)量管理模塊，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品制造過(guò)程中的質(zhì)量信息集成。但是，ERP系統(tǒng)中的質(zhì)量管理模塊一般僅限于數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)和簡(jiǎn)單的分析，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入統(tǒng)計(jì)分析的功能基本不包括在系統(tǒng)中。
(3)6SSm項(xiàng)目管理軟件系統(tǒng)。主要功能是實(shí)現(xiàn)6SSna項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的人員、資金、進(jìn)度方面的計(jì)劃和控制，保證項(xiàng)目的溝通和協(xié)調(diào)。因此，這類軟件更多的是強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目管理和各種分析結(jié)果的共享，而實(shí)施6SiSna過(guò)程中的各種原始資料和數(shù)據(jù)并不能進(jìn)行集中存儲(chǔ)和共享；另一方面，這類軟件以項(xiàng)目為中心，對(duì)過(guò)程涉及很少，對(duì)產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量改進(jìn)支持很少。
2.2質(zhì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想
本項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)的集成質(zhì)量管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：
(1)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量信息集成與共享；
(2)實(shí)現(xiàn)多種質(zhì)量工具的集成；
(3)與ERP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；
(4)完全從底層開(kāi)發(fā)統(tǒng)計(jì)工具，保證系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。
為實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)目標(biāo)，系統(tǒng)的主要目的是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息的集成，集成架構(gòu)如圖1所示。即將產(chǎn)品厚部件、工藝路線、工序、關(guān)鍵質(zhì)量特性（CQ)等生產(chǎn)過(guò)程中的要素進(jìn)行集成并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是面向產(chǎn)品和過(guò)程。通過(guò)產(chǎn)品為中心，集成整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程的相關(guān)質(zhì)量信息，將產(chǎn)品的生產(chǎn)分解為工藝路線再細(xì)化為工序，最終對(duì)應(yīng)到CTQ從而將整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程完整的描述出來(lái)。產(chǎn)品的質(zhì)量管理最終歸結(jié)到對(duì)過(guò)程中CTQ的管理，使用集成的質(zhì)量工具，對(duì)CTQ進(jìn)行測(cè)量、分析、控制、優(yōu)化，并反過(guò)來(lái)調(diào)整和指導(dǎo)生產(chǎn)，從而改進(jìn)生產(chǎn)流程。
3.系統(tǒng)功能模塊介紹
系統(tǒng)的主體功能包括用戶管理、基本信息管理、質(zhì)量分析、質(zhì)量?jī)?yōu)化和質(zhì)量控制五個(gè)模塊，同時(shí)系統(tǒng)還包括系統(tǒng)幫助模塊。具體功能結(jié)構(gòu)如表1所示。
3.1用戶管理模塊
用戶管理模塊主要功能是對(duì)系統(tǒng)操作人員的權(quán)限限制，保證不同的人員對(duì)系統(tǒng)有不同的操作權(quán)限，而且保證每名操作人員對(duì)系統(tǒng)中重要信息的操作都有可追溯性。
3.2基本信息模塊
基本信息管理模塊主要功能是生產(chǎn)過(guò)程的定義。通過(guò)產(chǎn)品管理、工藝路線管理、工序管理和關(guān)鍵質(zhì)量特性管理定義一個(gè)完整的生產(chǎn)過(guò)程，此生產(chǎn)過(guò)程定義完后會(huì)通過(guò)主界面上的三個(gè)樹(shù)型結(jié)構(gòu)顯示出來(lái)。系統(tǒng)通過(guò)此模塊中的產(chǎn)品管理、零部件管理、設(shè)備管理和供應(yīng)商基本信息管理與ERP或企業(yè)現(xiàn)有的信息系統(tǒng)集成起來(lái)。保證了ERP系統(tǒng)與集成質(zhì)量管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的共享。當(dāng)然，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也考慮到有些企業(yè)目前還沒(méi)有建立起比較完備的信息化系統(tǒng)，因此本系統(tǒng)也可脫離ERBf境獨(dú)立運(yùn)行。
3.3質(zhì)量分析模塊
質(zhì)量分析工具包括直方圖、排列圖、因果圖等傳統(tǒng)的質(zhì)量工具以及多變異分析、測(cè)量系統(tǒng)分析和過(guò)程能力分析等，這些工具主要用在質(zhì)量改進(jìn)的前期階段，以定性和定量相結(jié)合的方法來(lái)發(fā)現(xiàn)過(guò)程的關(guān)鍵質(zhì)量問(wèn)題。這些質(zhì)量分析工具既可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)和相應(yīng)的工序或工藝路線建立聯(lián)系，也可以作為工具單獨(dú)使用，從而保證了系統(tǒng)的柔性。
3.4質(zhì)量?jī)?yōu)化模塊
質(zhì)量?jī)?yōu)化工具包括質(zhì)量功能展開(kāi)（QFD)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE)和失效模式與效用分析(FMEA)針對(duì)已經(jīng)分析出來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題，充分運(yùn)用質(zhì)量?jī)?yōu)化工具，得到優(yōu)化的工藝參數(shù)和生產(chǎn)條件，使關(guān)鍵質(zhì)量特性有穩(wěn)定理想的輸出值。
3.5質(zhì)量控制模塊
質(zhì)量控制工具主要是控制圖。按照優(yōu)化的結(jié)果調(diào)整完工藝過(guò)程參數(shù)后，根據(jù)輸出值屬性的不同以及相應(yīng)的工藝控制要求制作適宜的控制圖。此模塊通過(guò)從生產(chǎn)線上實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)繪制控制圖，允許用戶根據(jù)自身的需求選擇判異規(guī)則，能夠及時(shí)的檢測(cè)生產(chǎn)線的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)控制圖出現(xiàn)了異常就會(huì)有相應(yīng)的報(bào)警措施，提醒工程師啟動(dòng)失控行動(dòng)方案，從而避免不合格產(chǎn)品的大量出現(xiàn)。
4.系統(tǒng)的集成
系統(tǒng)的集成是整個(gè)系統(tǒng)的重點(diǎn)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的就是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息的集成管理，集成的應(yīng)用質(zhì)量工具實(shí)現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。
4.1質(zhì)量信息的集成
信息集成最重要的特征就是信息共享和數(shù)據(jù)通信。質(zhì)量信息是在系統(tǒng)中的定義是，產(chǎn)品中有關(guān)于質(zhì)量管理的信息，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息、原材料和零部件供應(yīng)商的檢驗(yàn)信息、測(cè)量工具的測(cè)量能力分析信息、工序和工藝路線的生產(chǎn)能力信息、生產(chǎn)線上的控制信息等。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，由于各種質(zhì)量工具信息的互不溝通，導(dǎo)致了大量設(shè)計(jì)和制造部門(mén)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量理解的不一致，形成了一個(gè)個(gè)的信息孤島，因而降低了設(shè)計(jì)的有效性，同時(shí)也延長(zhǎng)了設(shè)計(jì)到制造的周期，無(wú)法適應(yīng)目前日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。
為滿足質(zhì)量信息集成的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)統(tǒng)一的信息平臺(tái)，將質(zhì)量信息通過(guò)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的主線被分析匯總到數(shù)據(jù)庫(kù)中，各部門(mén)人員面向存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)里的統(tǒng)一的質(zhì)量信息，使每一個(gè)質(zhì)量活動(dòng)的信息都能被產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)相關(guān)部門(mén)統(tǒng)一理角解達(dá)到信息資源的充分共享，使得產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段或各個(gè)職能部門(mén)共同使用的各種質(zhì)量工具的信息。這也使得管理者對(duì)所做的質(zhì)量管理工作具有了可溯源性，為以后數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)管理奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
4.2質(zhì)量工具集成
質(zhì)量工具之間集成是我們這個(gè)系統(tǒng)的特色。各種質(zhì)量工具都有其適用的范圍和優(yōu)勢(shì)，目前對(duì)于這些單個(gè)的質(zhì)量工具的應(yīng)用都已有很多軟件支持，但很多質(zhì)量工具并不是完全割裂的，在質(zhì)量管理的過(guò)程中，只有充分利用它們之間的互補(bǔ)關(guān)系，才能發(fā)揮其最大的效用。目前，有關(guān)質(zhì)量工具之間的集成研究也比較多|8,，但實(shí)際開(kāi)發(fā)出可應(yīng)用的系統(tǒng)并不多見(jiàn)。在本系統(tǒng)中，質(zhì)量工具間的集成主要體現(xiàn)在以下方面。
質(zhì)量功能展開(kāi)（QFD)和失效失效模式與效用分析(IMEA)之間的集成。QED是用來(lái)將顧客需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品特征、零部件特征和生產(chǎn)工藝特征的工具。FEA是依據(jù)由質(zhì)量目標(biāo)所制定的技術(shù)文件，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝中存在的弱點(diǎn)和可能產(chǎn)生的缺陷，判斷這些缺陷發(fā)生的幾率，以及發(fā)生這些缺陷產(chǎn)生的后果與風(fēng)險(xiǎn)，并在決策過(guò)程中采取措施加以消除。IMEA可以確定什么是關(guān)鍵顧客需求，與工程特性相關(guān)的產(chǎn)品的可靠性和安全性如何，與顧客需求相關(guān)的失效模式的嚴(yán)重度如何，還可以減少對(duì)嚴(yán)重度、頻度及檢測(cè)度的主觀偏見(jiàn)，因此其結(jié)果可被用于QID中重新評(píng)價(jià)質(zhì)量屋以及設(shè)置質(zhì)量計(jì)劃的目標(biāo)矩陣。同時(shí)，QFD的結(jié)果可以幫助MEA中關(guān)鍵質(zhì)量特性的確定，分析產(chǎn)品的可靠性和安全性以及工藝特征間的關(guān)系，分析故障模式的嚴(yán)重性和顧客需求間的關(guān)系并可減少在評(píng)價(jià)故障的嚴(yán)重性、可能性和可檢測(cè)性中的主觀偏差。
QFD和試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE)之間的集成。QED的目的是使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)盡可能地面向顧客需求，以保證產(chǎn)品以最小的風(fēng)險(xiǎn)最可靠地滿足用戶需求，保證設(shè)計(jì)的可靠性。doe的目標(biāo)是選取合適的參數(shù)取值和參數(shù)范圍，使得產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量特性始終接近理想值，質(zhì)量損失最小，從而保證在產(chǎn)品質(zhì)量滿足用戶需求。它們是從不同的角度，不同的方面對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行保證。然而在傳統(tǒng)的質(zhì)量功能展開(kāi)方法中，關(guān)系矩陣和相關(guān)矩陣這兩部分通常是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)而定，這就不可避免的存在一定的主觀性風(fēng)險(xiǎn)，本系統(tǒng)是通過(guò)利用DOE的支持確定QED中的關(guān)系矩陣和相關(guān)矩陣，這種處理可以減少定性處理所帶來(lái)的偏差，為關(guān)系矩陣和相關(guān)矩陣的定義提供定量的支持。同時(shí)，QI對(duì)客戶需求、產(chǎn)品特性、零部件特性以及生產(chǎn)工藝的分析也為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了確定實(shí)驗(yàn)策略方面的參考，使得實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這一工程上的技術(shù)能夠更多的考慮到顧客的需求。
以上這些質(zhì)量工具間的集成更好的發(fā)揮了各種工具的優(yōu)勢(shì)，還從不同程度彌補(bǔ)了單個(gè)工具的不足之處。
5結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展，增長(zhǎng)模式的轉(zhuǎn)變是必然的趨勢(shì)，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中質(zhì)量的核心地位將越來(lái)越得到重視，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突飛猛進(jìn)也為質(zhì)量管理的信息化提供了技術(shù)支持，因此質(zhì)量管理系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展有著廣闊的前景。本系統(tǒng)下一階段研發(fā)的重點(diǎn)是完善數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和分析，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的支持六西格瑪項(xiàng)目管理的模塊。
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