（管理科学与工程专业论文）cims环境下的生产质量管理系统研究.pdf

ll 她讣礴p 明生广艨量营理糸筑蚪巍 clm s 环境下的生产质量管理系统研究 摘要 当前市场竞争已由区域性竞争扩展到全球化竞争，企业要 在激烈的国际市场竞争中求生存，就必须保证产品的质量，不 断地改进产品质量。产品的生产制造阶段是质量形成的关键环 节，为了保证产品的质量，企业必须加强生产过程的质量管理。 c i m s 为企业实施生产质量管理提供了技术上的支持，生产质 量管理系统已成为c i m s 的重要组成部分。本文的研究工作以 c 。i m s 为背景，利用现代信息技术，强出和设计了以朔户需求 为驱魏的隼产质量簧理蓦统芳案j 对质量信息集成、系统的功 能模块、系统设计做了萍细论述，并结合实际实现了系统的部 分功能。， 本文的研究思路如下：质量信息是生产质量管理系统中的 核心数据，在明确了制造业的典型质量信息流程之后，对质量 信息集成做了理论探讨。现代制造业的质量信息来自c l m s 的 各个子系统，要实现质量信息集成，需要将这些质量信息以统 一的标准或规范来表达，并转换成计算机能够处理的数据格 式，针对此问题，阐述了基于s t e p 标准的质量信息集成建模 方法。篮后，以整个系统具有较高的适应性和扩充性为目标， 对生产质量管理系统的概念模型、功能结构、系统架构方式以 及总体开发方法进行了设计，并结合系统的概念模型和功能模 c t m s 环境下的生产质量管理系统研究 型，提出了一个基于工作流机制的，以协同计算方式表达的生 产过程质量信息处理攥型。利用工作流机制，可以实现生产过 程质量管理业务过程的自动化，同时为异构系统的集成奠定了 基础。在制造业中，魍料清单( b o m ) 是核心的基础数据。结 合物料清单，本文提出工制造质量物料清单概念，并对制造质 量物料清单的设计、构成和生成过程作了详细陈述。借助制造 质量物料清单，可以以产品结构和配置为引导，实现制造过程 中产品质量的可记录性和可追溯性。统计质量控制( s p c ) 是 生产质量管理系统的重要模块，结合制造质量物料清单概念， 过画自摩托奎发动机剑造些的5 7 c 系统进行了蚕统分析和设 讨，并用程序实现了系统的部分功能。 本文的创新之处在于： ( 1 ) 针对现代制造业中c i m s 的应用集成由单纯的信息集 成同过程集成方向发展的趋势，把工作流原理应用到生产质量 管理系统的设计中，饴出了基于工作流机制的生产过程质量售 息处理模型。 ( 2 ) 结合物料清单概念提出了制造质量物料清单概念。 借助制造质量物料清单，可以更有效地保证质量信息的完整 性、有效性、有序性和开放性。 关键词：计算机集成制造系统，质量信息，工作流，物料清单 统计过程控制 r e s e a r c ho np r o d u c t i o n q u a l i t y m a n a g e m e n ts y s t e mi nc i m s a b s t r a c t n o w a d a y s ，m a r k e tc o m p e t i t i o nh a se x p a n d e df o r mr e g i o n a l c o m p e t i t i o nt og l o b a lc o m p e t i t i o n ac o m p a n ym u s ta s s u r ea n d c o n t i n u o u s l yi m p r o v ep r o d u c tq u a l i t yt ok e e pi t sf e e ti nf u r i o u s m a r k e tc o m p e t i t i o n m a n u f a c t u r i n gp h a s ei st h ek e y p h a s ei nt h e p r o c e s so fc r e a t i n gp r o d u c t sq u a l i t y , s o ，t oa s s u r ep r o d u c tq u a l i t y ac o m p a n yn e e d ss t r e n g t h e n q u a l i t ym a n a g e m e n ti np r o d u c t i o n p r o c e s s c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) s u p p l i e s t e c h n i c a la s s i s t f o r c o m p a n y s p r o d u c t i o nq u a l i t y m a n a g e m e n t ，a n dp r o d u c t i o nq u a l i t ym a n a g e m e n ts y s t e mh a s b e c o m ea ni m p o r t a n tp a r to fc i m s b a s e do nc i m s t h e o r y , t h i s p a p e rb r i n g sf o r w a r da n dd e s i g n sp r o d u c t i o nq u a l i t ym a n a g e m e n t s y s t e m s c h e m et h a tf a c e su s e r s d e m a n dw i t ht h e h e l p o f a d v a n c e di n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y , a n dd e s c r i b e s q u a l i t y i n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o n ，t h es y s t e m sf u n c t i o n a lm o d u l e sa n d d e s i g nm e t h o d si nd e t a i l ，a n df u r t h e r m o r e ，r e a l i z e sp a r t so ft h e s y s t e m sf u n c t i o nw i t hap r a c t i c a le x a m p l e t h es t u d yp a t ho ft h i s p a p e ri s a sf o l l o w s ：s i n c eq u a l i t y 3 i n f o r m a t i o ni st h ec o r ed a t ai np r o d u c t i o nq u a l i t ym a n a g e m e n t s y s t e m ，f i r s t l yt y p i c a lq u a l i t yi n f o r m a t i o nf l o wi sd e p i c t e d ，t h e n q u a l i t y i n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o n i ss t u d i e di n t h e o r y i n c o n t e m p o r a r ym a n u f a c t u r i n g ，q u a l i t yi n f o r m a t i o nc o m e sf o r m v a r i o u ss u b s y s t e m so fc i m s ，t h u s ，t or e a l i z eq u a l i t yi n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o n ，i tn e e d st o e x p r e s st h e s eq u a l i t yi n f o r m a t i o ni n u n i f o r ms t a n d a r do rc r i t e r i o na n dt ot r a n s f o r mt h e mt od a t at h a t c a nb ep r o c e s s e db yc o m p u t e r s a i m e da th o wt or e s o l v et h i s p r o b l e m ，t h i sp a p e re x p a t i a t e s q u a l i t y i n f o r m a t i o n m o d e l i n g t e c h n i q u et h a ti sb a s e do ns t e pc r i t e r i o n t h e n ，f o rt h ep u r p o s e o ft h ew h o l es y s t e m sg o o df l e x i b i l i t ya n de x t e n s i o n ，t h i sp a p e r d e s i g n sp r o d u c t i o nq u a l i t ym a n a g e m e n t s y s t e m sc o n c e p t u a l m o d e l ，f u n c t i o n a l s t r u c t u r e ，c o n s t r u c t i n g m o d ea n dt o t a l d e v e l o p m e n ts t r a t e g y c o m b i n e dw i t hs y s t e m sc o n c e p t u a lm o d e l a n df u n c t i o n a l m o d e l ，t h i sp a p e rg i v e sa p r o d u c t i o nq u a l i t y i n f o r m a t i o n p r o c e s s i n gm o d e lt h a ti sb a s e du p o nw o r k f l o v , m e c h a n i s ma n de x p r e s s e di nc o o p e r a t i v ec o m p u t i n gm o d e ，a n d i nv i r t u eo ft h i sm o d e lw ec a nr e a l i z ea u t o m a t i o ni np r o d u c t i o n q u a l i t ym a n a g e m e n tp r o c e s sa n de s t a b l i s hs o l i df o u n d a t i o nf o r i n t e g r a t i o no fh e t e r o g e n e o u ss y s t e m s b i l lo fm a t e r i a l ( b o m ) l 。s b a s a ld a t ai nm a n u f a c t u r i n g ，c o m b i n e dw i t hb o m ，t h i s p a p e rp u t s f o r w a r dm a n u f a c t u r i n gq u a l i t yb o m ( m q b o m ) ，a n dd e s c r i b e s 4 m q b o m sd e s i g n ，c o n s t i t u t i o na n d c o n s t r u c t i n gp r o c e s s m q b o m m a k ep r o d u c tq u a l i t yg o o d t r a c e a b i l i t yw i t ht h eh e l po f p r o d u c ts t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o n o nt h eb a s eo fm q b o m ， t h i sp a p e rp e r f o r m ss y s t e ma n a l y s i sa n dd e s i g no fas p cs y s t e m u s e df o rm o t o r c y c l ee n g i n em a n u f a c t u r i n g t h ei n n o v a t i o no f t h i sp a p e rl i e si n ( 1 ) i na l l u s i o nt ot h et r e n dt h a tc i m sa p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n i nm o d e r n m a n u f a c t u r i n g e v o l v e sf r o m s i n g l e i n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o nt op r o c e s si n t e g r a t i o n ，t h ep a p e ra p p l i e sw o r k f l o wt o d e s i g no fp r o d u c t i o nq u a l i t ym a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dg i v e sa q u a l i t yi n f o r m a t i o np r o c e s s i n gm o d e l ( 2 ) t h ep a p e rb r i n g sf o r w a r dm q b o mb yt h ea i do fw h i c h i ti sm o r ee a s yt oe f f e c t i v e l ye n s u r et h ei n t e g r a l i t y , v a l i d i t y , o r d e r a n do p e no f q u a l i t yi n f o r m a t i o n w a n gb i n ( m a n a g e m e n ts c i e n c ea n d e n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yg u od a n i n g k e yw o r d s ：c i m s ，q u a l i t yi n f o r m a t i o n ，w o r k f l o ；b i l l o f m a t e r i a l ，s t a t i s t i c a lp r o c e s sc o n t r o l 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所警交的学位论文，是本人在导师的 指导r - ，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注叫和引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成累的内弈。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 铷论文件者签名：a 讹 日j ；i ： u 7 甲年1 月? y 自 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印什平u 电子版，允许论文被肖阅或借阅。本人授权东华火学可 以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇编本学位论文。 保密d ，在：生年解密后适用本版权 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名： a 幸坞 指导教师签名 日期：护中年f 调谚日日期姚，2 片趣，日 乡一， 九 汐f ，- 矿 c i m s 环境下的生产质量管理系统研究 1 1 质量和质量管理 第一章绪论 质量对于现代社会经济发展有着重要的作用。当今世界科学技术迅 猛发展，市场竞争剧烈，而竞争的核心是人才的竞争、科学技术的竞争、 质量的竞争。质量是产品进入世界市场的“国际通行证”。1 9 9 4 年，美 国著名质量管理学家朱兰( j ，m 。j u r a n ) 在美国质量管理学会年会上指出： 2 0 世纪以“生产力的世纪”载入史册，未来的2 1 世纪将是“质量的世 纪川。 “质量”一词的含义在不同时期、不同角度的诠释存在着不同程度 的差异。从历史角度来看，以往质量界主要从质量与生产者或使用者关 系的角度来定义质量概念。比较有代表性的质量概念有： 、( 1 ) 从质量与使用者关系的角度，j m j u r a n 给质量的定义是：“适 用性，该产品在使用时能成功地适合用户目的的程度”【“。 ( 2 ) 从质量与生产者关系的角度，零缺陷( z e r od e f e c t s ) 的创始人 c r o s b y 将质量定义为“符合要求和规格( c o n f o r m a n c et or e q u i r e m e n t s ) ” 3 】d 这是质量管理史中“符合标准”时期所倡导的观念。 ( 3 ) 从质量与成本的角度，美国的戴明( d e m i n g ) 认为：“质量是 低成本下的可预测的吻合度和可靠性并符合市场要求”【4 】。这种观点认 为，一定的质量要与相应的成本相适应。 ( 4 ) 国际标准化组织( i s o ) 2 0 0 0 版从更为广义的角度定义质量为： “产品、体系或过程的一组固有特性满足顾客和其他相关要求的程度” 5 1 。 质量管理的发展是以社会对质量的要求为原动力的，一般认为质量 管理大体经历了三个阶段：质量检验阶段、统计质量控制阶段和全面质 量管理阶段。 质量检验阶段( 2 0 世纪初至2 0 世纪3 0 年代末) 是质量管理的初 级阶段，主要特点以事后检验为主，在此之6 口，产品检验都是通过工人 自检来完成的。统计质量控制阶段( 2 0 世纪4 0 年代至2 0 世纪5 0 年代 c i m s 环境下的生产质量管理系统研究 末) 的主要特点是：从单纯依靠质量检验事后把关，发展到工序控制， 突出了质量的预防性控制和事后检验相结合的管理方式。全面质量管理 阶段( 从2 0 世纪6 0 年代至今) 强调“三全”的管理，“三全”指： 全面的质量，即不限于产品质量，而且包括服务质量和工作质量等在内 的广义的质量；全过程，即不限于生产过程，而且包括市场调研、产 品开发设计、生产技术准备、制造、检验、销售、售后服务等质量环的 全过程；全员参与，即不限于管理者，而是全体人员都要参加，质量 第一，人人有责。 在信息技术、现代管理方法及市场要求等的迅速发展、特别是质量 要求不断提高的情况下，全面质量管理的实施需要继续不断的更新和发 展。2 0 世纪8 0 年代以来逐渐兴起的标准化管理、6 盯管理等一般也认 为是全面质量管理的新进展。所以，全面质量管理已逐渐成为包括各种 先进技术、最新管理理念的质量管理代名词【6 】口 1 2c l m s 环境下的生产质量管理系统 1 9 7 4 年美国j o s e p hh a r r i n g t o n 博士提出计算机集成制造( c o m p u t e r i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ，c i m ) 概念以来，c i m 的理论和实践应用得 到很大的发展，受到世界各国的广泛重视，许多企业都研究建立了计算 机集成制造系统( c i m s y s t e m ，c i m s ) ，并以此作为企业在市场竞争中 取胜的关键手段。c i m s 强调以缩短产品的上市时i 司( t i m e ) 、保证良好 的产品质量( q u a l i t y ) 、降低产品的综合成本( c o s t ) 、提供优质的售后服 务( s e r v i c e ) 、提高企业的竞争力为目标。 生产质量管理系统作为c i m s 的重要组成部分，要求能与其它自动 化分系统有机集成。集成的特性要求它具有以下基本特征： ( 1 ) 集成性。集成性是c i m s 的基本宗旨。生产质量管理系统应实 现与c i m s 其它分系统之间的集成，能够与e r p 、c a d 、c a p p 、c a m 等分系统实现无缝连接，构成一个整体，实现信息的互通和共享。生产 质量管理系统应实现纵向的集成，使质量信息在企业的决策层、管理层 和操作层之间实现自上而下和自下而上的集成；生产质量管理系统还应 c i m s 环境_ f 的生产质量管理系统研究 实现横向的集成，即实现质量信息在生产过程各阶段的集成。 ( 2 ) 全面性。生产质量管理系统是以全面质量管理思想为基础的， 它应具有全面性、全过程性和全员性的特点。生产质量管理系统不仅应 重视数据和方法的应用，而且还应重视组织和人的作用，通过适宜的组 织建设和完善的规章制度来确保系统的顺利实施。 ( 3 ) 分布性。企业的质量管理工作贯穿于产品全生命周期之中， 体现在企业管理的各个方面。因此，生产质量管理系统的一个重要特征 就是合理的分布性和高度的集成性的有机结合。 ( 4 ) 产品导向性。产品质量是企业质量管理工作的着眼点和落脚点， 生产质量管理系统应紧紧围绕产品的特点、生产制造和经营的特点来构 筑生产质量管理系统的各个功能子系统。 ( 5 ) 智能化。广泛采用人工智能技术( 专家系统、知识库、神经网 络) 实现数据采集、数据处理、质量分析、质量控制等单元的智能化。 13国内生产质量管理系统的现状 随着市场竞争的日益全球化、动态化、激烈化，人们对产品质量的 要求越来越高，很多制造企业为了使产品在可靠性、安全性、适应性、 经济性、时间性等各方面全面满足顾客和社会的要求，纷纷加强了产品 的质量管理。但纵观国内制造业，由于各个企业的信息化水平参差不齐， 在生产过程质量管理信息化方面经常存在着下面一些问题： ( 1 ) 质量信息的采集手段不够先进。很多企业的质量记录仍然使用 手工报表或报告单形式，记录速度慢，效率低且容易出错。 ( 2 ) 质量信息的传递和反馈手段落后。各种质量信息的传递和反馈 仍然靠人工传递单据来完成，导致不能及时解决现场质量问题。 ( 3 ) 质量信息的采集频率低。各种质量报表通常每月或每周汇总并 整理上报质量管理部门，导致质量信息采集频率低、周期长。 ( 4 ) 质量信息采集和积累不全，其准确度难以提高。由于产品质量 信息分布在企业各个职能部门和每个车间、工序，以及从产品订货到售 后服务的每一个环节上，企业无法全面及时地收集产品质量环中的各种 c i i s 环境卜_ 的生产质量管理系统研究 信息，且难以提高信息准确度。 ( 5 ) 质量管理和质量保证体系中的评价、控制、规划和预测功能薄 弱。因质量规划和管理缺乏高效的信息处理手段，质量信息采集和传递 反馈速度慢、频率低且信息不全、积累不够，导致质量评价、控制、规 划和预测等功能薄弱，质量管理和保证的整体水平难以提高。 要解决上述问题，国内制造企业迫切需要突破传统的理论和方法体 系，建立适应现代制造环境的质量管理模式。以生产质量管理系统为主 线，全面推动企业质量管理信息化，是实现上述目标的重要途径之一。 虽然有些国内企业成功地实施了生产质量管理系统，但大部分企业 的实施效果并不理想。国内企业在实施生产质量管理系统时往往会碰到 以下问题： ( 1 ) 缺乏正确的认识与理解。对生产质量管理系统缺乏正确认识是 影响系统实旖效果甚至导致项目失败的重要原因之一。企业在实施过程 中，存在着这样那样的认识上的问题，如有的企业认为生产质量管理系 统的实施只是购买一套软件而已，事实上，生产质量管理系统是面向企 业质量体系和经营管理体系的整体解决方案，仅仅通过购买一套软件是 远远不够的。 ( 2 ) 实施人力不足。生产质量管理系统的实施需要有一支跨学科、 跨专业、综合能力强的复合型人才队伍来承担重任，他们既要懂经营、 生产管理，又要熟悉计算机信息技术，这类人才目前在国内制造企业中 比较缺乏。 ( 3 ) 信息化基础薄弱。在国内制造业中，普遍存在质量信息规范化 程度低、企业网络基础设施薄弱等方面的问题。 ( 4 ) 缺乏行之有效的实施模式。由于企业的生产模式千差万别，企 业经营过程的重组和调整时有发生，导致生产质量管理系统的开发周期 往往比较长，成本较高，而且开发质量难以保证。 现在国内已经出现了一些生产质量管理方面的商品化软件，这些软 件系统大都可以在一定程度上实现质量信息的采集、存储和分析，但它 们通常存在着如下缺陷： c i m s 环境下的生产质量管理系统研究 ( 1 ) 不能提供质量信息的集成化处理，没有提供与c a d 、c a m 、 c a p p 等c i m s 其它系统的有效接口，无法实现对产品整个生命周期内 的质量信息处理。 ( 2 ) 忽略了质量信息的反馈，不能有效地进行质量信息的追溯，找 出质量问题的根源，使得企业无法采取准确的质量改进措施。 ( 3 ) 这些质量管理系统往往只是对企业提供的手工统计表格和统计 方法进行计算机实现，没有充分挖掘所录入的质量数据中包含的质量信 息，也没有充分利用计算机强大的分析能力，这样就不能为企业决策提 供支持。 ( 4 ) 缺乏有效地将事后检验变为事前控制的方法，不能提供完善的 统计手段和控制方法。 1 4 课题研究的目的、意义及本文的主要研究内容 美国质量界有旬名言：“我们国家的未来在于我们能否提供高质量 的产品和服务。”在当代市场经济环境下，产品质量是企业获取竞争优 势的主要手段。c i m s 是制造业发展的必然趋势，作为c i m s 中不可缺 省的重要组成部分，生产质量管理系统是成功实施c i m s 工程的有力保 证。c i m s 环境下的生产质量管理系统已是当今的一个研究热点，其中， 系统体系结构及建模理论，质量信息的共享、交换、集成技术等方面更 是受到了广泛的研究。 随着现代制造理论及技术的发展，新的生产模式，如敏捷制造 ( a m ) 、即时生产( j i t ) 、精益生产( l p ) 等，对生产质量管理提出了 更高的要求。在此背景下，我国制造企业又应当如何调整和改进原有的 质量管理系统，提高企业的质量管理能力和产品( 服务) 的质量水平， 这是一个急待解决的课题，也是本论文的主要研究目的。本文的研究意 义在于：适应新型经济技术环境对质量管理提出的新要求，通过对制造 企业生产质量管理系统运作的内在机理进行深入全面的分析，利用成熟 有效的质量控制方法，提出一种集成化的质量信息系统模式，使之经过 程序实现和二次开发能够直接应用于企业的生产质量管理。 c i m s 环境f 的生产质苗管理系统研究 第二章生产过程中的质量信息集成 质量信息是质量管理系统中的核心数据，明确质量信息流程是进行 质量信息化管理的首要条件。随着c i m s 在现代制造业中的应用越来越 广泛，c a m 、c a d 、c a p p 等子系统都建立了自己的数据库系统，如 何利用数据库集成和有关接口技术提取其中的质量信息，是目前研究的 个热点问题。本章将对生产过程中质量信息的流程和集成方法进行分 析。 2 1质量信息的概念及特点 在企业的生产经营活动中，存在着两种运动过程：物流和信息流。 物流和信息流是相辅相成、互为条件的。从某种意义上说，一个企业的 质量管理，就是要管理好这两个方面的流动过程，而对物流的管理是通 过对信息流的管理实现的，因此企业质量管理的重点是要管理好质量信 息的流动。 质量信息指的是在企业的生产经营活动和产品寿命循环中产生的 与质量有关的各种信息悼j 。质量信息不仅是改进设计、改进工艺从而不 断提高产品质量的依据，同时也是企业决策层做出决策的重要依据之 一。随着个性化、多样化产品生产模式的不断发展和应用，以及市场竞 争的不断升级，现代企业的产品质量信息呈现出以下特点： ( 1 ) 信息源头多，数量大。现代企业的质量管理已渗透到产品的决 策、设计、加工、检验、销售、服务等各个环节中，质量信息来源于产 品的整个生产经营过程中。随着加工设备的只益自动化、柔性化，加工 的产品趋于多样化、复杂化，生产加工过程中的质量信息也由过去的少 而单一变得多而复杂，并呈现出动念、多参数。出于现代企业的互相协 作性加强，以及虚拟企业等新的生产组织模式的发展，来自协作企业和 供货单位的质量信息越来越多。质量信息的来源己延伸到企业外部，用 户的反馈和需求信息以及市场变化信息也是质量信息的重要组成部分。 ( 2 ) 信息变化快，表现方式多样化。随着经济全球化的到来，产品 c i m s 环境1 = _ 的生产质量管理系统研究 的更新换代越来越快，产品的质量信息也必然变化的越来越快。由于现 代企业生产过程中的自动化、智能化程度的提高，以及在生产经营各个 环节中计算机辅助系统的广泛应用，质量信息的表现形式向电子化、数 字化发展。现代企业的质量文档已发展到包括图形文件、文本文件、数 据文件和多媒体文件等多种类型。 ( 3 ) 信息处理方法不断发展。质量信息的上述两个特点使得其处理 方法不能停留在原有的理论和方法上，必须探索适合信息时代要求的新 的理论和方法。近年来，系统集成、人工智能、辅助决策等新理论已成 为研究的热点，这可以为实现新的质量信息处理方式提供理论和技术支 持。 质量信息的特点表明，要适应信息时代和经济全球化的要求，质量 信息必须走向集成化，以便进一步对其进行处理。质量信息是企业的宝 贵资源，质量信息利用的效率和效果将直接影响到产品的质量、用户对 产品的满意程度以及企业的决策。 2 2 制造企业生产过程中的质量信息流程分析 质量信息流是质量信息流动过程的概念抽象。在企业的生产过程， 也即产品的质量形成过程中，将产生大量的质量信息，而静止的信息是 没有任何意义的，只有当其流动起来，才会产生价值。 明确质量信息流程是进行质量信息管理的首要条件1 9 1 。质量信息流 程是按照质量管理的需要，根据信息系统基本原理而设计的质量信息传 递的流通顺序，它应符合信息系统输入一处理一输出的基本原理和闭环 反馈的原则。质量信息流程由信息采集、信息加工处理、信息传递、信 息输出、信息存储等基本环节组成，图2 1 是典型的质量信息流程图。 c i m s 环境f 的生产质量管理系统研究 幽2 1 质量信息流程图 质量信息的采集是进行质量信息管理工作的起点。现代企业中越来 越多的使用了e r p 、p d m 等管理系统，它们都是建立在数据库的基础上。 可以利用数据库集成和有关接口技术，提取其中的质量信息，如质量决 策信息、人员信息、设备信息、采购信息、存储信息、销售信息等。c a d 、 c a m 、c a p p 等计算机辅助系统的广泛应用，提高了产品开发设计的效 率，也为快速获取产品的设计、工艺等质量信息提供了基础。在这些系 统中，可获取产品的外形尺寸、工艺参数、i 艺流程、各种图表等信息。 现代企业广泛应用了计算机辅助制造( c a m ) 系统、虚拟仪器、工业组 态系统等先进技术，生产制造过程中的信息已经趋向电子化、数字化岬】， c i m s 环境下的生产质量管理系统研究 通过现场总线矛n v x r 总线等技术可采集制造质量信息。企业可建立质量 信息中心数据库，通过企业内部局域网，收集这些企业内部质量信息。 另外企业可利用公用的i n t e r n e t 网接收和收集企业外部质量信息，如顾客 需求信息和反馈意见、销售服务网点的质量信息、协作企业的有关信息 等。还有一些其它质量信息可通过输入模块手工输入。质量信息的采集 应具有及时性、准确性、完整性、连续性的特点。现代企业的质量信息 采集结构图如图2 2 所示。 昏橱铟一 c i m s 环境下的生产质量管理系统研究 性；( 2 ) 分类和排序。对质量信息进行分类，在分类的基础上根据信息 的重要程度进行排序，以便分清主次对信息进行处理：( 3 ) 确定分析内 容。根据质量管理的要求确定信息分析的各项内容及对分析结果的要 求；( 4 ) 统计计算。可以采用全面质量管理的各种工具方法，运用定量、 定性分析预测法，找出带有规律性、倾向性的结果；( 5 ) 对上述结果进 行进一步的分析，找出存在的主要问题，对总体质量状况和发展趋势做 出有根据的评价和预测，有针对性地采取质量对策，提高产品质量。 质量信息之所以能够发挥作用，主要得益于信息的传递或交换】。 也只有通过交换，才能充分发挥信息的价值。例如，在信息源收集的信 息必须送到信息中心去加工、处理和存储；加工处理的结果也应及时送 到需要者手中。事实上，质量信息的反馈和交换都是通过质量信息的传 递实现的。随着信息网络技术的飞速发展和计算机在企业中的广泛应 用，大多数企业都已建立了自己的信息基础设施即计算机网络系统，也 已采用各种方式实现了与企业外部的联网，使得通过计算机网络进行质 量信息传递己逐渐成为质量信息传递的主导方式。 质量信息的输出是指把经过加工处理的质量信息编制成易于说明 问题的质量报表或报告，向各有关部门和企业管理者传递。这罩所说的 质量报表是指概括地反映一个企业产品质量和工作质量的状况，对产品 设计、生产和质量管理有指导价值的书面报告。由于企业大小悬殊，以 及生产对象和生产方式的迥异，所以设置的体制机构也不一样。因此， 质量报表必须适合本企业特点，内容要反映本企业实际情况，形式要清 晰直观、一目了然，并注意规范化，以便于计算机管理和企业管理者审 阅。企业管理者通过质量报表所提供的资料，就可以较全面地了解本企 业产品质量的状况，并能发现本企业质量管理中的薄弱环节，分析评价 出企业质量工作的成绩和不足，从而准确地实施质量改进，以求提高产 品的质量和企业的质量管理水平。 质量信息的存储是质量信息流程的最后一个环节。应当根据p , n 定 的质量信息存档程序对信息进行整理、归档，作为历史资料保存备查。 信息存档前应统一编号，以便于检索。 c i m s 环境下的生产质量管理系统研究 2 3 质量信息的集成 2 3 1 质量信息集成的必要性 生产质量管理系统中所涉及到的产品质量信息是大量的、复杂的， 其中既有根据用户需求而由设计规定的各种各样的产品质量指标，也有 加工后通过产品质量检测所得到的实际质量数据，还有许多与产品质量 相关的管理和工艺信息。这些信息来源于产品决策、产品设计、加工制 造、市场调研、销售服务等企业活动的方方面面，在不同的阶段和部门 之间存在大量的信息需要传递和处理。产品设计信息通常来源于c a d ( 计算机辅助设计) 系统，其中包含着根据用户要求及实现产品规定功 能和性能所必需的各种质量指标，如尺寸精度，位置精度，形状精度等。 质量检测信息反映了所加工工件的实际质量、系统的实际加工能力以及 与质量有关的工艺过程状况等，并与规定的质量指标相对应，如尺寸误 差，位置误差，形状误差等。与质量相关的管理信息和工艺信息则来源 于c a p p ( 计算机辅助工艺过程计划) 和c a m ( 计算机辅助制造) 系 统，其中包括工件号、工件批量、工序号以及所用加工设备等。可以看 出，这些质量信息的结构类型有很大不同，大量信息在系统内部和外部 交换，只有通过信息集成才能实现质量信息的及时处理和反馈，以f 确 的方式，在正确的时间，向正确的人提供正确的质量信息，因此信息集 成是实现先进制造环境下生产质量管理系统的关键。图2 4 描述了现代 制造系统中进行生产质量管理与控制所需的各种质量信息及其与相关 的生产过程各环节的关系。 质量信息集成是指将各种质量信息及与质量评价、分析及控制有关 的各种管理和工艺信息以统一的标准或规范来表达，并转换成计算机能 够处理的数据格式，使之在系统中按需要存储和流动。 理想情况下，生产质量管理系统中与质量相关的信息均应来自于各 种计算机辅助( c a x ) 系统，并以统一的标准或规范来描述和表达，在 质量检测、评价、分析和控制等过程中得到共享2 】。但由于目前技术条 件的限制，现有各种c a x 系统还不能提供完整的、用统一标准表达的、 c i m s 环境下的生产质量管理系统研究 可以共享的质量信息。因此，深入研究质量信息建模方法并建立完整适 用的质量信息模型，对实现质量信息的集成并可靠地保证产品的加工质 量具有重要意义。 图2 4 质量信息及其与相关的生产过程各环节之间的关系 2 32 质量信息集成的建模方法 信息源 偿息 鹱盘舱耐 分析与粒 黼珲祭 蘸量信息 匀芏艺过 程靛患 现代企业生产过程中的信息呈现为动态、多参数m 】，各个应用系统 的产品数掘和信息在逻辑结构或物理结构上都存在着或多或少的差异， 为了实现各个系统问的质量信息的共享和交换，目前主要的解决办法是 在需要进行交换的系统之间建立数据交换接口，而应用比较广泛的是间 接式数据交换m 】，如图2 5 所示。 图2 5 间接式数据交换结构幽 间接式数据交换提供了前后置处理器，这是参与交换的各个系统 与标准数据格式之间的一个双向转向接口。前后置处理器的功能是把 各个系统的数据转换为标准数据，以及把标准数据转化为各系统的专用 c i m s 环境r 的生产质量管理系统研究 数据。 间接式系统比较简单灵活，要增加和更改一个参与交换的系统，只 需要重新开发与之相关的两个交换接口即可。同时，所有的前后置处理 程序的编写都非常相似，这就减轻了接口程序开发者的负担。 当前流行的s t e p 标准就是在数据交换技术的发展和推动下诞生 的。近年来，s e t p 标准已被视为质量信息集成的关键技术，它是i s o 组织推出的一套标准。s t e p 标准以独立于任何专有系统的方式提供了 一种对产品整个生命周期中的产品数据进行表示和交换的中性机制。 目前，s t e p 已颁布的有效内容覆盖了c a d 、c a m 的大部分领域。在 s t e p 标准的基础上，企业中的各个c a x 系统只需准备s t e p 文件输入 和输出翻译器，即可实现各系统间的通信和连接。 s t e p 的目标是提供整个产品生命周期的产品信息描述和交换机 制，且独立于任何系统1 。该标准有两个功能：一是产品信息的表达； 二是产品信息的交换，包括存取、转换和归档。这两个功能可以通过 s t e p 三层体系结构来实现，三层体系结构主要包括应用层、逻辑层和 物理层。 在s t e p 标准中，i p o ( i g d s p d e so r g a n i z a t i o n ) 专门开发了 e x p r e s s ，它是一种信息建模语言，用于说明某一领域中的对象、对 象所具有的信息单元以及对对象的限制与许可的操作【1 “。s t e p 使用 e x p r e s s 来描述集成资源和应用协议中的产品数据。e x p r e s s 不仅是 产品模型数据的规范语言，而且是整个s t e p 中数据模型的形式化描述 工具，它不仅能被人阅读，也可以被计算机解释。e x p r e s s 具有面向 对象的特性，其核心包括属性、规则和约束的实体意义。 企业的c a d c a m c a p p 集成是实施c i m s 系统中经常碰到的一个 问题，利用s t e p 中性文件进行集成不失为一个比较有效的办法。可以 用s t e p 中性文件记录c a d 系统的设计信息，然后从不同的c a m 系 统中提取相关的制造特征信息，从不同的c a p p 系统中得到相关的制造 工艺信息。同时可将中性文件存入中心数据库，在两者之间可以进行相 互转化。可视化工具用来直接显示s t e p 中性文件所表达的图形，这样 c i m s 环境f 的生产质量管理系统研究 就可以实现多c a d 系统和多c a m 、c a p p 系统的集成。基于此，提出 以下的系统框架，如图2 6 所示。在此系统中，最重要的两个部分是 s t e p 中性文件与前后置处理器。前者是整个系统的中心部分，所有的 系统都是通过它进行数据交换。s t e p 中性文件与各个系统之间通过前 后置处理器进行数据交换和传输。 图2 6c a x 系统质量信息集成框图 s t e p 中性文件是以上这种集成方式的中心部分，它由两部分组成： 头部段和数据段。每段只能在中性文件中出现一次，头部段必须在前， 数据段在后。 简单的中性文件是h - - 个坐标轴上的三个点构成的一个空间三角 形u t 。头部段的关键词为h e a d e r ，提供整个中性文件的信息，头部段 的f i l e _ n a m e 、f i l e d e s c r i p t i o n 、f i l e s c h e m e 这三个部 分必须出现，而且必须按照以上的顺序出现，罩面有时间、作者、版本 等信息。数据段关键词为d a t a ，包含整个需要进行交换的数据，是由 e x p r e s s 定义的概念模式中实体的实例。例如c a d 系统要知道如何 按照要求构成这个空间三角形，就可以通过s t e p 中性文件获知构成这 个三角形的信息。 前后置处理器的结构如图2 7 所示。前胃处理器由文件扫描器、信 息转换器、s t e p 数据文件产生器组成。后置处理器由文件扫描器和信 c i m s 环境f 的生产质量管理系统研究 息转换器组成。文件扫描器的主要任务是完成s t e p 中性文件的语法检 查和语法分析，同时将s t e p 中性文件放入计算机中。信息转换器是接 口的核心部分，依据统一模式定义完成源数据模型数据的语义分析，并 将其转换成目标模型数据。在下图中可以看到，前置处理器和后置处理 器在结构和内容上是很相似的，所以前后置处理器的程序编写也非常类 似，这也减轻了接口开发者的负担。 _ ；_ 卜叫兰兰塑兰兰卜叫苎璺茎垫竺| _ 叫i i i i l 竺兰竺卜怔黼面叫丽丽邴卜眄磊磊司+ 一竺 图2 7 前后置处理器结构图 在前后置处理器中，如何进行模型转换是一个重要的问题，主要是 e x p r e s s 语义与其它