李韜

摘? 要： 企業(yè)想在市場(chǎng)里站穩(wěn)腳跟，需全力研發(fā)新產(chǎn)品類型，優(yōu)化產(chǎn)品的樣式與規(guī)格，由此便出現(xiàn)多品種、小批量產(chǎn)品。小批量產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理監(jiān)控對(duì)產(chǎn)品管理與企業(yè)發(fā)展而言著實(shí)重要。為此，設(shè)計(jì)一種小批量產(chǎn)品動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)用戶在智能終端登錄系統(tǒng)后，在系統(tǒng)中選定需監(jiān)控的小批量產(chǎn)品類型，系統(tǒng)通過中間件層獲取選定的小批量產(chǎn)品的加工車間監(jiān)控程序，在控制層通過小批量產(chǎn)品工序質(zhì)量的聯(lián)合SPC策略實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品質(zhì)量動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)控，且系統(tǒng)的功能層中會(huì)增設(shè)質(zhì)量管理和售后質(zhì)量跟蹤模塊，實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品質(zhì)量深度管理監(jiān)控，若產(chǎn)品質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，便將其下發(fā)至生產(chǎn)調(diào)度和排產(chǎn)模塊等進(jìn)行后續(xù)操作。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)可有效實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理實(shí)時(shí)監(jiān)控，且監(jiān)控性能顯著。

關(guān)鍵詞： 產(chǎn)品質(zhì)量管理; 質(zhì)量監(jiān)控; 系統(tǒng)設(shè)計(jì); 監(jiān)控程序獲取; SPC策略; 監(jiān)控測(cè)試

中圖分類號(hào)： TN948.64?34; TP391? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2020）22?0036?04

Abstract： In order to keep a firm foothold in the market， enterprises need to make every effort to develop new product types and optimize product styles and specifications. As a result， multiple varieties and small batch products are appearing. As the dynamic quality control of small batch products is very important for product management and enterprise development， a real?time monitoring system for dynamic quality management of small batch products is designed. After users log into the system at the intelligent terminal and select the type of small batch products to be monitored in the system， the system can obtain the monitoring program of the processing workshop of the selected small batch products through the middleware layer， and the dynamic quality monitoring of small batch products can be realized by means of the joint SPC strategy of the process quality of small batch products at the control layer. In the system， the quality management and after?sale quality tracking module is added in the function layer to realize the in?depth management and monitoring of small batch product quality. If the product quality meets the standard， the result is issued to the production despatch and scheduling module for subsequent operations. The experimental verification results show that the designed system can effectively realize the real?time monitoring of dynamic quality management of small batch products， and the monitoring performance is significant.

Keywords： product quality management; quality monitoring; system design; monitoring program getting; SPC strategy; monitoring testing

0? 引? 言

伴隨全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也逐漸激烈，每個(gè)制造企業(yè)均在大力研發(fā)卓越的產(chǎn)品制作技術(shù)、優(yōu)化自身生產(chǎn)制造領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)品的質(zhì)量需求也逐漸提升至新的高度，怎樣優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量已變成企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心因素之一[1]?，F(xiàn)在，基于小批量產(chǎn)品質(zhì)量控制方面，很多制造企業(yè)使用人工檢測(cè)或基于車間智能數(shù)據(jù)采集儀，記載產(chǎn)品制作時(shí)核心工序的質(zhì)量特征數(shù)據(jù)，然后按照此類數(shù)據(jù)使用Jmc，Minitab等軟件畫出加工件的休哈特控制圖，最后監(jiān)控與識(shí)別控制圖完成產(chǎn)品質(zhì)量管理監(jiān)控[2]。而在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用過程中，小批量產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，質(zhì)量樣本數(shù)據(jù)不多，但傳統(tǒng)的休哈特控制圖必須使用海量數(shù)據(jù)實(shí)施分析，所以不適用在小批量產(chǎn)品生產(chǎn)中[3]。并且，已有的質(zhì)量分析軟件不能與現(xiàn)實(shí)制作過程并行工作，只屬于一種非動(dòng)態(tài)的質(zhì)量數(shù)據(jù)分析工具，對(duì)企業(yè)質(zhì)量控制的自動(dòng)化與智能未能起到正向作用。為此，本文設(shè)計(jì)一種小批量產(chǎn)品動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，提升小批量產(chǎn)品制造且質(zhì)量可控性[4]。

1? 小批量產(chǎn)品動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

1.1? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

小批量產(chǎn)品動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)由中間件層、控制層、功能層構(gòu)成。當(dāng)用戶在智能終端登錄系統(tǒng)后，在系統(tǒng)中選定需監(jiān)控的小批量產(chǎn)品類型，系統(tǒng)會(huì)通過中間件層獲取選定的小批量產(chǎn)品的加工車間，在控制層通過小批量產(chǎn)品工序質(zhì)量的聯(lián)合SPC策略，實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品質(zhì)量動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)控，且系統(tǒng)的功能層中會(huì)增設(shè)質(zhì)量管理和售后質(zhì)量跟蹤模塊，實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品質(zhì)量深度管理監(jiān)控，若質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，便將其下發(fā)至生產(chǎn)調(diào)度和排產(chǎn)模塊等進(jìn)行后續(xù)操作[5?6]。小批量產(chǎn)品動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中，加工工序質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)控模塊的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。加工工序質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)控模塊具有實(shí)時(shí)性，在基于每個(gè)部門的協(xié)同作業(yè)里，能夠完成信息共享，小批量產(chǎn)品質(zhì)量管理人員可實(shí)時(shí)獲取產(chǎn)品質(zhì)量信息[7]。且含有查詢、統(tǒng)計(jì)分析等操作程序，有利于高效率實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量管理。加工工序質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)控模塊中各個(gè)管理程序均采用小批量產(chǎn)品工序質(zhì)量的聯(lián)合SPC策略，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)行，完成小批量產(chǎn)品動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理實(shí)時(shí)監(jiān)控[8]。

1.2? 小批量產(chǎn)品工序質(zhì)量的聯(lián)合SPC策略

統(tǒng)計(jì)過程控制理論已被大量使用在產(chǎn)品質(zhì)量控制工作中，當(dāng)前使用最多的為休哈特控制圖。而休哈特控制圖的使用需要分析海量數(shù)據(jù)，但小批量生產(chǎn)過程中未能符合此項(xiàng)需求;此外，休哈特控制圖對(duì)僅存在微弱差異的樣本檢測(cè)性能不好，漏識(shí)率較差[9?10]。與傳統(tǒng)的休哈特控制圖對(duì)比，累積和（Cumulative Sum，CUSUM）控制圖和指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均值（Exponentially Weighted Moving?Average，EWMA）控制圖可以較好地判定識(shí)別時(shí)的微弱差異。為了深度分析小批量工序質(zhì)量的歷史數(shù)據(jù)和處理休哈特控制圖對(duì)微弱差異靈敏性不好的弊端，本文使用[x-s]控制圖和EWMA控制圖融合的SPC控制策略，以此合理控制小批量產(chǎn)品質(zhì)量的異常狀況[11]。

式中：Y描述小批量產(chǎn)品的質(zhì)量特征數(shù)據(jù)變換值;X描述小批量產(chǎn)品的質(zhì)量特征數(shù)據(jù)真實(shí)檢測(cè)值;[α]，H依次描述小批量產(chǎn)品的樣本均值與小批量產(chǎn)品的設(shè)計(jì)公差帶。

通過標(biāo)準(zhǔn)化操作后的結(jié)果不但留下了原始小批量產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)的本質(zhì)特性，還降低了數(shù)據(jù)的復(fù)雜水平，能夠設(shè)置成網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)[12]。

將獲取的小批量產(chǎn)品質(zhì)量特征數(shù)據(jù)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化變換后，構(gòu)建[x-s]控制圖，監(jiān)測(cè)質(zhì)量情況，其中均值控制圖的控制線為：

把[x-s]控制圖和EWMA控制圖融合應(yīng)用，并融合兩種控制圖的優(yōu)點(diǎn)，讓控制圖能夠較好地發(fā)掘小批量產(chǎn)品生產(chǎn)過程里的質(zhì)量異常狀況，實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理監(jiān)控[15]。

2? 實(shí)驗(yàn)分析

為了測(cè)試本文系統(tǒng)的有效性，將本文系統(tǒng)應(yīng)用于某小批量產(chǎn)品制作工廠，該工廠主要用于制作電梯零件。

圖3是該工廠使用本文系統(tǒng)后的車間監(jiān)控界面示意圖。管理人員能通過計(jì)算機(jī)顯示屏監(jiān)測(cè)車間的工作情況，圖4是手機(jī)APP中的客戶端監(jiān)控界面。

把該電梯零件制造企業(yè)的電梯零件制動(dòng)器生產(chǎn)線設(shè)成原型，使用SQL Server 2008作為后臺(tái)數(shù)據(jù)單元。采用本文系統(tǒng)作為電梯零件制造的制動(dòng)器生產(chǎn)線中電梯零件的零件質(zhì)量管理監(jiān)控工具，表1是本文系統(tǒng)控制下，電梯零件的質(zhì)量特征數(shù)據(jù)和變換值，其中，設(shè)定10個(gè)電梯零件用于質(zhì)量管理監(jiān)控，每個(gè)零件設(shè)定3個(gè)樣本。

分析樣本質(zhì)量特征數(shù)據(jù)的幾組控制圖能夠知道，按照真實(shí)樣本觀測(cè)情況構(gòu)建的[x-s]控制圖與EWMA控制圖顯示電梯零件都未出現(xiàn)不尋常狀況，按照樣本觀測(cè)值和預(yù)測(cè)值構(gòu)建的[x-s]控制圖也屬正常，但EWMA控制圖（圖8）中樣本10超出控制限（高于表1中電梯零件檢測(cè)值），則樣本10的質(zhì)量控制圖出現(xiàn)往上漂移情況，需要及時(shí)查看質(zhì)量異常原因。

3? 結(jié)? 論

本文設(shè)計(jì)一種小批量產(chǎn)品動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，并將其應(yīng)用在某電梯零件制造企業(yè)的生產(chǎn)過程里，以此分析本文系統(tǒng)對(duì)小批量產(chǎn)品動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理實(shí)時(shí)監(jiān)控的有效性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)中所設(shè)定的10個(gè)電梯零件制作工序樣本里，第10個(gè)樣本存在異常，需要實(shí)施質(zhì)量管理。且與實(shí)際狀況相比，本文系統(tǒng)監(jiān)控精度最大值高達(dá)0.99，監(jiān)控性能可靠。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳鑫，陳富民.面向多品種小批量生產(chǎn)的貝葉斯動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制方法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2019（6）：17?22.

[2] 屈挺，張凱，閆勉，等.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下面向高動(dòng)態(tài)性生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)態(tài)運(yùn)行的聯(lián)動(dòng)決策與控制方法[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2018，54（16）：24?33.

[3] 雒書華，郝愛萍.小批量多品種生產(chǎn)線的質(zhì)量精益管理[J].棉紡織技術(shù)，2019，47（7）：43?46.

[4] 倪仕文，彭衛(wèi)平，王蟬，等.土石壩填筑碾壓施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].水力發(fā)電，2019，45（7）：80?84.

[5] 劉陽春，苑嚴(yán)偉，張俊寧，等.深松作業(yè)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016，47（z1）：43?48.

[6] 朱占軍，王明俠，王春林.基于質(zhì)量預(yù)測(cè)與統(tǒng)計(jì)分析的燒結(jié)過程性能監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].燒結(jié)球團(tuán)，2016，41（1）：7?11.

[7] 趙怡晴，胡曉運(yùn)，李仲學(xué)，等.產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控績(jī)效評(píng)估的結(jié)構(gòu)方程模型[J].數(shù)理統(tǒng)計(jì)與管理，2016，35（5）：856?867.

[8] 白天，李國(guó)徽，申麗平.一種基于數(shù)據(jù)質(zhì)量的多處理器平臺(tái)實(shí)時(shí)更新事務(wù)調(diào)度算法[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，47（9）：3066?3071.

[9] 程鵬，黃志高，張?jiān)疲?一種基于型腔壓力統(tǒng)計(jì)模量的注塑成型質(zhì)量監(jiān)控方法[J].塑料工業(yè)，2016，44（5）：54?57.

[10] 閆春榮，牟宏蕾，郝亞飛，等.集客業(yè)務(wù)性能與質(zhì)量端到端監(jiān)控方案研究[J].電信科學(xué)，2019，35（z1）：207?213.

[11] 蔣成勇，杜國(guó)榮，王麗達(dá)，等.GC?MS/MS法結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)過程控制應(yīng)用于煙用香精的質(zhì)量監(jiān)控[J].煙草科技，2019，52（8）：44?51.

[12] OKONECHNIKOV Konstantin， CONESA Ana， GARC?A?ALCALDE Fernando. Qualimap 2： advanced multi?sample quality control for high?throughput sequencing data [J]. Bioinformatics， 2016， 32（2）： 292?294.

[13] 汪興興，倪紅軍，朱昱，等.單件小批量PCB塑料盒參數(shù)化設(shè)計(jì)及快速原型制造[J].工程塑料應(yīng)用，2016，44（4）：61?64.

[14] SARAH P， PIERRE V， RICHARD J Y. Mitophagy and quality control mechanisms in mitochondrial maintenance [J]. Current biology， 2018， 28（4）： 170?185.

[15] 陳勇，程子文，姜樅聰，等.考慮布局熵的多態(tài)性車間布局穩(wěn)健優(yōu)化模型與算法[J].中國(guó)機(jī)械工程，2019，30（15）：1837?1848.

[16] 史秀珍.對(duì)當(dāng)今企業(yè)多品種、小批量產(chǎn)品生產(chǎn)模型的特點(diǎn)分析及質(zhì)量控制方法研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（22）：8?9.