（车辆工程专业论文）变速器生产线spc知识管理系统生成研究.pdf

擒黉 x - - 6 2 4 6 4 1 摘要 本文在麓述统计过程羧镪( s 1 ) c 礁论及萁应用藤，充分倍签瓣内韩企鲎熏 产现场管理的经验，结合南京菲亚特自动车有限公司变速器，一生产过程的特点， 开发了变速器s p c 知识管理系统。 论文利用软件工程豹设计愚戆，懿佬诧露亚变速嚣竺产线震薰逡翟控翻为壅 发点，先后完成了系统方粲设计、信息流设计、知识模型的建立等工作。在此纂 础上，进行了关键工序点的知识获取、特征统计过程的算法建模以及环境影响因 索控制知识的象成研究，继褥莜照弼谈工程斡设诗愚鼹，遥过弼浚豹提取、知谈 的规则生成乃至知识库逻辑模型、物理模型的构建完成了s p c 知识库的生成过 程。为保证知识痒运行的稳定性和系统设计的完备性，本文还进行了知识库维护 方法和知识获墩效率的研究，并完成了藏予知识库静模糊谖弱与故障推理设计。 最后，给出了完整的系统运行过程实例。 本文所形成的变速器擞产线s p c 知识管理系统软件界面友好、结构合理、分 拼过程详尽、逡毒亍结论正确。实铡溺谣缡莱表嗳，系统德台设诗熬鬻，适蠲予众 业的生产组织。 麓键字：s p c ，变速器，知谈库，管鬓 a b s t r a e f a b s t r a c t f i r s t l y , t h es t a t i s t i c a lp r o c e s sc o m r o l ( s p c ) t h e o r ya n di t sa p p l i c a t i o nm e t h o d sw e r e i n t r o d u c e d b r i e f l y ，a n d t h ec h a r a c t e r i s t i co fp r o d u c t i o n l i n ew a sc o n s i d e r e di nt h e t r a n s m i s s i o np l a n to fn a n j i n gf i a ta u t o m o b i l e c o r p o r a t i o n ，t h e n ，as p ck n o w l e d g e m a n a g e m e n ts y s t e m w a s d e v e l o p e d i nt h i sd i s s e r t a t i o n t h ec o n t e n to ft h ep a p e ri sp e r m e a t e dt h et h e o r yo ft h es o f t w a r ee n g i n e e r i n g t h e s t a r tp o i n t i n go ft h ep a p e ri s 幻o p t i m i z et h eq u a l i t yp r o c e s sc o n t r o lo ft h ep r o d u c tl i n ei n t h et r a n s m i s s i o np l a n t ，s y s t e ms c h e m e ，i n f o r m a t i o nf l o wa n dt h ek n o w l e d g em o d e lw e r e a c c o m p l i s h e ds u c c e s s f u l l y b a s eo na l lo ft h e s e ，t h ek n o w l e d g eo b t a i n i n gt oc o n t r o lp o i n t ， t h ea l g o r i t h mm o d e l i n go fc h a r a c t e r i s t i cs t a t i s t i c a lp r o c e s s ，a n dt h er e s e a r c ho fc o n t r o l k n o w l e d g eo fe n v i r o n m e n ti n f l u e n c ew e r ea l li np r o g r e s s ，t h e n , a c c o r d i n gt ot h ed e s i g n m e t h o d s ，t h es p ck n o w l e d g eb a s ew a s b u i l tb yk n o w l e a g es e l e c t e da n da b s t r a c t e d i n o r d e rt oa s s u r i n gt h es t a b i l i z a t i o no f w h i c ht h ek n o w l e d g eb a s ei sr u n n i n g , t h er e s e a r c ho f k n o w l e d g e b a s em a i n t e n a n c ea n dt h ee f f i c i e n c yo f k n o w l e d g eo b t a i n i n ga t ed o n e ，a sw e l l a s ，t h ef i l z z y i d e n t i f y a n df a u l t r e a s o n i n gd e s i g n b a s e do n k n o w l e d g e b a s ew e r e a c c o m p l i s h e d 。i nt h ee n d ，aw h o l er u np r o c e d u r eo ft h es p ck n o w l e d g em a n a g e m e n t s y s t e mw a sd e m o n s t r a t e d f o rt h es p ck n o w l e d g em a n a g e m e n ts y s t e ms o f t w a r eo ft h et r a n s m i s s i o np l a n t , i t s i n t e r f a c e sa r ef r i e n d l y , t h ed e s i g nm e t h o di ss c i e n t i f i c ，t h ea n a l y s i sp r o c e s s i n gi sd e t a i l e d ， a n dt h ec o n c l u s i o ni s f i g h t b ya ne x a m p l e ，t h es p ck n o w l e d g es y s t e ma c h i e v e sa l l o r i g i n a ld e s i g nr e q u i r e m e n t ，a n di tc a l lb ea d o p tt ot h ep r o d u c t i o no f t h ec o r p o r a t i o n k e y w o r d ：s p c ，k n o w l e d g eb a s e ，t r a n s m i s s i o n , m a n a g e m e n t 声饕 本攀位论文是我程导师的攒导下取锶的研究成聚，尽我所知，谯 本学霞论文孛，除了麴骚耩注j | 醢致谢兹部分努，不毯食箕稳入澄缀发 袭或公布避的研究成聚，也不包含我为获得任何教育枫构的学位藏常 瑟瑟镁耀遗爨糖精。专我一弱_ i 襻瓣同事瓣零学簋论文擞滋豹贯献缘 毫在论文中作了黼确静说嗟。 磷究生搽名：塑蝴譬零7 秀i 隧 学链论文捷零鬟蔽声爨 南亵瑾王大学存援缳尝本掌链论文瓣奄予帮鬃囊文毯，霹戳借爨 或上膦公布本学位论文的全部戚部分内容，w 戳向有关部门或辊将送 交莠授权冀爨存、衡阕凌土鼷公鸯零学袋论文翦全部藏部努建容。对 于傈密论文，按绦密的有关瓣寇帮程序魏璃。 萋舅究生签稻：糍。帕霉月t i n 南京理i 。人学f ：群硕十学位论文 变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 1 绪论 1 1 论文的选题背景 荚国著名质量管理专家朱兰f j m j u r a n ) 1 9 9 4 年在美国质量管理学会年会 ：说过，2 ( ) 世纪将以“生产力的世纪”载入史册，未来的2 1 世纪足“质量的世纪”。他的预言i f 在 1 一步步地变为现实。刚刚跨入2 1 十 ：| = 纪，人们就感受到自身已置于一种浓厚的竞争氛同中， 竞争无处不在。囤家间的竞争正逐渐被市场的竞争、产品的竞争所代替，而市场的竞争又 从企业问的竞争发展为供应链间的竞争。在这场无国界的竞争中，质量扮演着极为重要的 角色。 在我国加入w t o 既成事实的情况下面对同趋激烈的国际、国内市场的竞争，企、i k 能 否提供高质量的产品和服务不仅仅是企业在竞争中能否取得优势的问题，说严重点，它直 接关系到企业的生存问题。因此，我国企业要想在未来的竞争中占有一席之地，必须对产 品质量提出更高的要求，且这种高要求应不以高投入为条件。因此，作为国际上通行的行 之有效的质量管理技术s p c ，正在受到越来越多国内企业的重视，并被视为企业降低废品 率、提高产品质量、增加企业效益，全面推行i s 0 9 0 0 0 和q s 9 0 0 0 质量管理体系的重要工 具。在这种背景下，南京菲亚特自动车有限公司变速器厂( 以下简称南亚变速器厂) 充分 认识到形势的严峻性，提出利用s p c 技术来改进、完善生产线的现场管理，降低生产成本， 以提高企业的竞争能力。 1 2 基于知识系统的含义 知识足人们对自然现象的认识以及从中总结的规律和经验，常表达为：知识= 事实 规则 概念。基于知t 系统是计算机系统应用发展的一个必然趋势，可阐释为知识的系统 化组织与管理，它包括以下几方面内容： ( 1 )知识的结构化表示与存储。这是知识系统化组织与管理的首要问题。面对庞杂的知 识，必须首先进行分类，再进行结构化、形式化处理，最终以某种有效的结构将知 识存入知识库。 ( 2 ) 知识库里存放的知识，利用知识的存储结构，进行快速有效的查询与检索。查询中 还应考虑各种约束条件的处理，带有推理因素，体现一定的智能性。 ( 3 ) 对知t h 库的知识进行增添、删除、修改等操作，并解决操作过程中出现的不一致问 题和不完整问题这是保证知识库中知识的正确性、完整性的重要措施。 ( 4 ) 知识库的同常的管理与维护。知识的系统化组织与管理在知识库系统基础上进行， 南京理l 人学1 科硕卜学位论文变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 并山知识库和知识库管理系统具体实现。除了组织与管理功能，知谚 库系统还具有 很强的推理能力，两者结合，从而支持更高层次的查询、问题求解以及知识获取与 学习。 1 3 统计过程控制( s p o ) 概念及其思想 13 1 s p c 的基本概念 s p c 是s t a t i s t i c sp r o c e s sc o n t r o l 的缩写，它指应用统计学的方法，分析过程的样本统 计数掘，以此判断生产过程的波动是否处于可接受状态，在必要时，调整过程参数，以降 低产品质量特性值过多地偏离目标值，使整个过程维持在仪受偶然因素影响的稳定受控状 念，以提高过程的效能”圳。g i b3 0 1 4 把它定义为：利用统计技术将数据转换成信息，并 编成文件，采取纠f 措施和改进过程效能“3 。 132s p c 的思想 为什么对产品质量能运用统计技术呢? 其实，回答这个问题并不困难。同其它大多数 事物一样，产品质量的变化是有规律可寻的。理由如下”1 ： ( 1 ) 产品的质量特性值是波动的 影响产品加工质量的因素( 如操作人员、设备、操作方法、原材料以及环境等) 在持 续的生产过程中不可能保持不变，因而导致衡量产品加工质量的特性值亦会随之变化，这 也就是通常所说的质量特性值发生了波动。其波动幅度也许很大，也许小得无法测量，但 总是存在的。现将所有这些引起质量特性值波动的因素归纳为偶然因素和异常因素两大 类。其特点、作用和表现如表1 3 i 所示。 表1 31 偶然闪素平异常因素特性的对比分析 影响质量波动的冈素特点造成结果处理措施特征( 表现) 偶然冈素1 影响微小2 始终存在过程稳定 不加处理 质量数据形成典 ( 亦称随机冈素)3 方向随机4 斌以控制( 过程受控)型分布 异常田素1 影响很大2 时有时无过程失稳 严加控制 质量数据分布偏 ( 亦称系统素)3 方向确定4 可以控制( 过程失控)离典型分布 ( 2 ) 产品质量特性值的波动具有统计规律 人们采用统计方法分析质量特性值数据时发现，质量特性值数据在一一定范围内是按一 定的规律波动，这种波动符合统计规律。表现如下：当生产过程中仅有偶然因素存在时， 质量特性值数据将形成某种典型分布；若过程中有异常因素存在时，则这种分布必将偏离 原来的典型分粕。通过进一步分析，还可精确地找出产品质量波动的幅度，以及不同大小 的波动幅度出现的概率以及导致这种波动发生的故障源。 南京理l ：人学l 群硕十学位论文变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 因此，在生产过程中，质量管理人员需要做的仅是关注产品质量特性值是否发生了异 常波动。而这种异常波动恰好可以利用控制图等s p c 工具检测出来，然后通过一定的方式 查找故障源，并加以排除。下面简要介绍一下s p c 的发展历程及方向。 1 4s p c 的发展历程及方向 141s p c 的起源 在2 0 世纪2 0 年代，为厂在产品大量生产的情况下减少由于事后检验信息反馈不及时 所造成的生产损失，贝尔电话实验室成立了以休哈特为学术领导人的过程控制研究小组。 经过潜心研究，休哈特提出了s p c 理论以及监视过程的基本工具一控制图，并于1 9 2 4 年5 月公御了世界h 第张控制图休哈特控制图| l i ，自此，s p c 用于改善各种生产过程质量 的工作便展丌了。 142s p c 的发展过程 在休哈特之后，些学者先后又提出了多种控制图，用于不同行业、不同生产规模以 及不同性质的质量特性值( 如计量型数据和计数型数据等) 的过程控制。比较重要的有以 下几种”i i h ： ( 】)多元控制图( m u l t iv a r i a t ec h a r t ) 。基于工序中多指标的控制问题，1 9 4 7 年侯铁 林( l l o t e l 】i n g ) 提出了多元均值r2 图，以解决应用体哈特控制图分别对多指标中 的每个指标进行单独控制易得出错误结论的问题。 ( 2 ) 累积和控制图( c u s u m ：c u m u l a t i v es u mc o n t r o lc h a r t ) 。1 9 5 4 年佩基( e s p a g e ) 应用序贯分析原理，提出了累积和控制图。它不仅考虑过程当前点子的信息，还充 分利用整个样本点子的信息，将一系列点子的微弱信息累积起来，因此克服了休哈 特控制图埘过程的小变动反应不够灵敏的问题。 ( 3 ) 指数加权移动平均控制图( e w m a ：e x p o n e n t i a 1yw e i g h t e dm o v n ga v e r a g ec o n t r o l c h a r t ) 。最早由罗伯茨( s w r o b e r t s ) 于1 9 5 9 年提卜h ，它是将所有过去与当前观 测值进行加权平均，用于检出过程中的小波动。 ( 4 )累积合格品数控制图( c c c ：c u m u l a t i r ec o t i n t so fc o n f o r m a n c ec h a r t ) 。卡尔因 ( t h o m a swc a i v i n ) f8 0 年代提出，用于解决计数型变量控制图中高合格率产品 乍产过程中m 现不合格率檄低时样品量过大的问题。 ( 5 ) 小批量q 三产控制图( c o n t r n lc h a r tf o rl o wv o ll i m e m a n u f a c t u r i n g ) 。小批量生 j 一控制图包括：无先验信息小批量生产控制图；有历史信g , 5 批量生产控制图；以 南京理1 人学i ：程硕十学位论文变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 及将相似工序同类分布的产品的质量特性值数据，通过数学变换成为同一分布从而 累积成大样本的控制图。 ( 6 ) 选控控制图( c a u s es e e c t i n gc o n t r o lc h a r t ) 。张公绪教授于1 9 7 9 年提出，即 有选择地对生产过程中引起质量波动的部分异常因素而不是所有异常因素加以控 制，从而缩小查找异常因素的范围，达到提高工作效率的目的。 ( 7 ) 模糊控制图。陈志强博 ：于1 9 9 6 年提出，主要解决模糊信息的质量控制问题。 上述各种控制图的理论与当年的休哈特控制图理论并没有本质的区别，只不过是为了 适应在不同的行业领域应用而对修哈特控制图进行的细化、补充和完善。 1 4 3s p c 的发展方向 经过近8 0 年的发展，s p c 已从传统的离散制造业拓展到整个制造领域，甚至还广泛应 用f 非制造行业( 如医院的质量管理、铁路运输的质量管理等) ；从对大规模生产过程的 监控推广到对小批量牛产过程的监控；从只对生产过程的异常发出报警信息发展到对生产 过程的异常情况进行诊断。特别是最近1 0 年来，随着计算机、网络技术的飞速发展以及分 析手段和分析 ：具的多样化，人们对s p c 理论与应用的研究更趋深入、多样化。现结合 w h w o o d a i i 和d c m o n t g o m e t t 的研究成果，预测s p c 在今后几年中的发展方向，具体如 下5 i ： ( 1 ) s p c 和a p c ( a u t o m a t i cp r o c e s sc o n t r 0 1 ) 的融合： ( 2 )对多阶段的生产过程和测量过程中的应用研究； ( 3 ) 对过程波动的监控； ( 4 ) 刘多元控制图中失控信号的诊断； ( 5 )对接近零不合格率的质量控制； ( 6 ) 控制图的优化没计以及结合过程改进的经济模型的开发； ( 7 ) 神经网络技术、模糊数学，乃至经济学、财经学等学科成果在s p c 中的应用； 过程监控技术统计方法的研究，使得最有用的数学结果更加接近质量实践。 15s p c 的应用。隋况 151 国9 1 、s p o 的应用情况 ”c 尽管是当今最流行、最有效的种质量管理与控制方法，甚全被两方发达国家视 为高科技技术，但其经历却极具茸剧性。s p c 住美国诞生后的前2 0 年内，并末被生产氽业 看好，甚j 三在相当睦的一段时间内都没有得到很好的应用。直到第二次世界大战爆发后， 南京理| 人学1 群硕士学位论文变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 美国国防部为_ 克服军工产品质量不稳定的问题并降低生产成本、增加产品产量、保证及 时交货等，制定了采用数理统计方法进行质量控制的战时质量管理标准( 如数据分析用 的控制图法、生产质量管理用的控制图法等) ，并在全国范围内强制推行，半年后大 见成效，使美国的军工产品存质量上、数量上、利润回报上都处于世界领先地位。 二战结束后，美国在国际贸易中几乎占有统治地位；在国内，由于没有外来高质虽产 品与之竞争，加之人们在购买产品时往往把价格和交付期摆到了较为重要的位置，这又在 定程度上削弱了社会对高质量产品的需求。因此，这些内外在因素导致美国企业缺乏进 一步改进产品质量并降低成本的动力，致使s p c 从5 0 年代初到7 0 年代末在美国渐趋消失。 反之，_ 二战中经济遭受严重破坏的f 本，在1 9 5 0 年通过戴明( w e d w a r d sd e m i n g ) 尊士将s p c 引入f 1 本，又邀请朱兰到丌本讲学，s p c 逐渐在日本得到普及。经过i 卜年 的努力，到1 9 8 0 年，r 本已跃居世界产品质量与生产率的领先地位。 在同本强有力的竞争之下，西方国家从2 0 世纪8 0 年代发起了s p c 的复兴运动，并将 s p c 列为高科技之一。美国、加拿大等国家首先在汽车( 如福特、通用、克莱斯勒等) 、钢 铁( 如l t v 钢铁公司、内陆钢铁公司、伯利恒钢铁公司、加拿大钢铁公司等) 等大型工、 企业内推行s p c ，经过1 5 年的努力，美国才基本弥补上日美两国产品质量方面的差距。现 在两方r 业发达国家的生产企业已普遍采用s p c ，并取得了显著的效果l q 。如美国l t v 钢铁 公司1 9 8 5 年实施s p c 后，劳动生产率提高2 0 以上。 从应用情况来看，s p c 技术的发展可分为三个阶段： 第个阶段为s p c ( s t a t i s t i c a lp r o c e s sc o n t r 0 1 ) 阶段。它利用控制图技术，能科 学地区分出生产过程中产品质量的偶然波动和异常波动，从而对过程的异常及时报警，以 便采取措施，消除异常，恢复过程的稳定。 第二个阶段为s p c d ( s t a t is t i c a lp r o c e s sc o n t r o la n dd i a g n o s i s ) 阶段。它利用 控制图技术诊断出过程发生异常的原因及异常生产的地点。 第鼍个阶段为s p c d a ( s i a l i s 1jc a lp r o c e s sc o n t r 0 1 ，d i a g n o s isa n da d j u s t m e n t ) 阶段。它利用控制图技术渗断出过程发牛异常的原因及异常生产的地点，并能自我加以调 整。 152 国内s p c 的应用情况 我国在2 0 年世纪6 ( ) 年代初有少数单位借鉴国外先进的管理经验试图推行工序控制。 7 0 年代，存l ，科院系统所及有关质量管理部门的推动和帮助下，一些生产龛、i k 曾尝试采用 s p c ，也取得一定的效果，但由于某些原因未能坚持下来。随着市场竞争的f ： 益激烈，企 业对产品的质量提出更高的要求，特别是加入w t o 后，企业直接参与全球化的竞争，要想 南京理i ：人学i 稗硕+ 学位论文 变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 在竞争中取得优势，必须以较低的成本( 包括管理成本、制造成本等) 制造出高质量的产 品。由于s p c 具有注重质量管理的实效性和系统性，重视企业与外界的采供关系( 供应链 概念) ，支持国际化的经营等优点，因而受到了企业的青睐，并将其视为全面实施i s 0 9 0 0 0 或q s 9 0 0 0 质量管理体系的重要工具。尽管s p c 在我国的普及率还相当低，如在我国经济 最发达的广东，s p c 的普及率大概还不到5 ，但这种现象将会逐渐得到改变。 1 6 课题的主要研究内容 本课题研究的主要内容如f ： ( 1 ) 确定生产线关键工序点并合理选取关键r 序点的知识特征。 s p c 的运用需要大量反映变速器零部件加 质量的数据，而且这些数据必须来自生产 线l 各道工序中。冈此，要想既保持生产过程的稳态受控，又要反映零部件的主要加工质 量和制造加工水平，关键工序点的选取足十分必要的。 ( 2 ) 确定知识模型与分析、控制、诊断i j 具。 s p c 的实现必须借助于一定的模型与分析工具，利用它们来完成信息与数据的分析处 理、状态监测以及故障诊断等，继而达到生产管理的目的。 ( ： ) 生产线数据与信息的管理。 来自生产现场的各种数据庞杂、信息量巨大，系统能否高效运行完全取决于对这些数 据与信息的管理是否合理。本课题采用知识库库技术，存贮来自生产线的各种数据及相关 信息，并为系统各种功能的实现提供原始数据信息。 ( 4 ) 专家系统的建立。 专家系统的建立主要是想利用领域专家的知识在较短的时间内完成对生产过程中常 见故障的自动诊断。 ( 5 ) 变速器生产线s 】，c 知识管理系统总体设计 垓s p c 软件最终要在企、l k 的i n t r a n e t 上运行，因此，s p c 软件系统总体设计的好坏直 接父系到前端应用程序的访问效率、安全性、可靠性以及可操作性等性能。 南京理+ 1 ：人学i ：稗硕+ 学位论文变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 2 南京菲亚特变速器生产线质量过程控制现状 2 1 南京菲亚特变速器生产线的工艺特点分析 南京菲亚特变速器j 一主要生产为f i a t 的p a l l 0 、s i e n a 牌轿车配套的变速器，即1 2 5 3 9 变速器。( ；5 3 9 变速器为横置前驱手动变速器，采用两轴式结构，各前进档均由一对齿轮传 递动力；( ；5 3 9 变速器由传动机构、操纵机构、主减速器及差速器组成；变速器、离合器的 壳体与主减速器的壳体连成一体。 变速器厂共生产4 3 种零件，变速器内部传动机构、操纵机构、主减速器、差速器及 壳体的主要零件全部自制。 本厂工艺总体特点：大批量生产，年生产能力为1 5 万台变速器。机加工由单机或组 合机床通过料道和机械手连接成线进行生产。生产设备多为德国产，具有刚性好，效率高， 自动化程度高等特点。切削速度快，进给量大，同时采用了切削液及铁屑集中处理和供给， 保证切削过程切削液流量足够大。 t i ，靠置形式是以产品为主线同类零件相对集中，以工艺流程为序的连线生产。切削 液集中供给，铁屑集中处理。工，一r 一房为框架式结构，j 。房内部立柱间距为1 8 米。工 的水、电、压缩空气、蒸汽、通风均从空中走线。 本厂典型零件的工艺特点简介如卜： ( 1 ) 齿轮类零件 齿轮类及轴齿类零件工艺布置特点：分为热处理前加工及热处理后加工两条生产线。 热处理前加工是从锻件毛坯的车削到齿加工完成。各工序设备间由料道连接，零件靠自重 在料道上实现自动滚动，各设备与料道间设置了自动上下料机构，实现零件自动传递。 齿轮午削采用一次装夹完成全部加工面的粗精车；珩i l 提高孔的光洁度及i l 的尺寸精 度：滚齿采用可涨芯轴夹具，减少偏心误差，同时滚、插齿均采用大走刀量高速切削：剃 齿采用径向剃齿法，并在剃齿刀刃磨时修f 热处理的变形量；热处理为碳氮共渗，热处理 后进行强力喷丸； ( 2 ) 轴齿类零件 轴齿类零件工艺特点：分为热处理前加1 ：及热处理后d d - l 两条生产线。热处理前加工 是从锻件毛蜘：的乍削到齿加工完成。 轴齿类零件车削采用仿形车粗、精加工分数台机床分别进行；花键采用卧式齿条冷挤 爪成形；齿加j 一采用人走刀量高速切削；剃齿采用径向剃齿法，并在剃齿刀刃磨时修正热 处理的变形量；热处理为碳氮共渗，热处理后进行强力喷丸；校直采用七点测量全自动校 南京理。1 。人学l ：科硕十学位论文变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 直；磨加工采用多砂轮磨床次装夹完成全部加工面的磨削。 ( 3 ) 壳体零件 壳体零件采用专机自动线的生产方式，动力头、滑台大多为机械式，保证进给速度变 化小，运动平稳。工件输送也为机械式，结构简单可靠。工艺安排难加工的孔、深孔、螺 纹孔先加工，精铣安排在线尾，及时检查发现问题，减少报废。输送方式合理，甚至精加 工线随行兴具也采用抬起步阀式输送，保证输送件不会产生磨擦磨损。整条线p c 控制， 中央报警指示，能指出事故点，便于维修，工作安全、稳定。央具的夹紧全部采用液压， 检测探头均采用气动。 ( 4 ) 装配 装配线采用环形布置，共3 ： 个工位连成线装配。部件装配在线外进行，总成在线外 1 0 0 检查密封性及试车。 2 2 南京菲亚特变速器生产线的布置 南京菲亚特变速器生产线主要分为齿轮生产线、轴齿生产线、换档拨叉生产线、壳体生 产线、变速器装配生产线。生产线的具体工序布置如下： ( 1 ) 齿轮生产线 生产线工序：车毛坯一珩孔一插结合齿一滚齿一挤棱一倒角一剃齿一热处理一珩孔一磨 端面一磨锥面一去毛刺一终检 ( 2 ) 轴齿生产线 生产线t 序：铣端面打中心孔一车一搓齿一滚齿一挤棱一倒角一剃齿一热处理一校直一 磨s a - i , a 端面一去毛刺一终检 ( 3 ) 换档拨叉生产线 生产线 序：钻孔一铣槽一去毛刺一清洗一脚面喷钼一拨叉槽高频处理一校直一终检 ( 4 ) 壳体零件 ，l 二广一线工序：铣定位面一粗、精铣壳体结合而一钻孔、攻丝一钻、铰换档轴孔一钻、铰 拨义轴孔一相、精镗轴承一钻、铣其他加工面一去毛刺一终检 ( 5 ) 变速器装配生厂7 线 生产线工序：差速器、t 减速齿部装配一主、从动轴部装配一壳体部装配一选、换档 部装配一调整帮片测量一壳体装配一传动机构装配一换档机构装配一后端盖装配一气密 划试验一换档功能、噪音台架检验。 南京理1 人学1 程硕 学位论文 2 3 南京菲亚特变速器生产质量存在的问题 变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 南亚变速器，一是南京跃进汽车集团与意大利菲亚特公司之合资企业，目前生产的产品 为菲亚特公一j 的一款五档变速器。本厂在引进该款变速器的同时，也引进了菲亚特公司成 熟的制造技术，但在国产化的过程中，产品质量却极其不稳定，废品率一直居高不下，导 致q 二产成本偏高。 24 南京菲亚特变速器生产质量控制方法及不足 为解决南京菲特变速器生产质量存在的问题，在借鉴国外质量控制成功经验的基础 l ，本厂决定依托意大利菲亚特公司图纸，综合考虑国内生产工艺、材质及加工设备等因 素，尝试在变速器生产线卜运用s p c 。 2 4 1 关键点的选取 本，一在生产线上有选择地提取一些关键控制点，并相应确定其对应的质量特性值，由 操作人员分别在每天的上午l o 点和下午2 点对每个关键点的质量特性值各取五组数据进 行监控。 242 关键 提取关 准备好的控 个生产线及 以调整。总 不强，反映 243 质量 点特征的处理方法 键控制点的质量特性值之后，技术人员通过手工计算求平均值和级差，在事先 制图表卜描点，至下月初时再交由专门的质量管理人员进行分析，尔后再对整 相关总成部件生产情况进行评价，如果过程有失控的情况，则采取相应措施加 的来说，s p c 的实施有助于产品质量的改进，但由于关键点特征的处理时效性 滞后，使得应用$ p c 的总体效果不太明显。 控制原理 质量控制( q u a l i t yc o n t r 0 1 ) 质量控制的目的在于，控制产 把缺陷控制在其形成的早期并加以 程和作业指导节，同时不仅控制结 是指为达到质量要求所采取的技术活动。 品的实现过程中的各个环节并使它们达到规定的要求， 消除，就制造过程的质量控制来说，应严格执行工艺规 果，而且应控制影响生产制造过程质量的各种因素，尤 其是控制其叶1 的关键因素。 日前南京菲旺特变速器厂依照质量控制原理进行的技术活动包括：确定控制列象，如 某“j ：艺过程或检验过程等；制定控制标准，即应达到的质量要求，如公差范同等；制定 其体的控制方法，如操作规程等；明确所采用的检验方法，包括检验工具和仪器等。 2 44 现有质量控制方法存在的不足 南京理。f 火学i 。群硕+ 学位论文变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 为什么s p c 的实施对提高变速器质量不明显呢? 通过大量调查和充分分析后，发现产 生这种现象的原因有以下几点： ( 1 ) 操作工人采集完数据后，还必须花费较多的时间进行数据处理和描点，这在一定程 度上增加了操作工人的劳动强度。 ( 2 ) 操作人员在进行数据处理时，存在一定的随意性和记录、计算误差，这给以后的分 析工作带来极大的困难，甚至得出错误的结论。 ( 3 ) 由于大部分工作是人工完成，因而基于大量复杂计算的先进分析技术很难采用，这 对整个分析结果的精度有较大的影响。 ( 4 ) 时效性较差。质量管理人员必须等到下月初j 能对当月生产过程中采集的数据进行 处理，在此期阳j ，如果出现过程失控现象，则仍可导致较高的废品率和返：【j 费用。 另外，虽然操作工人町根据自己绘制的图表进行判断，但受自身条件的限制，效果 非常升i 理想。 ( 5 ) 连贯性较差。质量管理人员常常只对前一个月的数据进行分析，至j 二相连两月之间 或更长时削内的数据处理变得异常繁琐，必须重新计算、制表和描点，再进行分析 处理，因此，这项工作常常不了了之。 ( 6 ) 数据管理困难。随着时间的推移，采集的数据越来越多，因此数据的分析、整理和 保管反而变成了项繁重的任务。 鉴于此，本厂决定依托现有的网络、计算机软硬件，提出开发一套专用的s p c 知识管 理系统，以实现对l 产过程的质量控制。 南京理i ：人学i ：程硕十学位论文 变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 3 南京菲亚特变速器生产线s p 0 知识管理系统概要设计 随着国内市场与国际市场接轨步伐的加快，降低生产成本和提高产品质量已经成为摆 在企业面前的重要任务。在一定的市场范围内，由于产品进货价格、工资水平等影响成本 的重要因素相差不大，因而，降低生产成本不可能没有限度地进行下去。相对而言，通过 做好过程丌发的策划和把握好质量控制的方法，既可提高生产率，又可预防废次品的产生， 还可提高产品质量，能极大地提高产品在国际市场的竞争力。 从国内外多年实施过程质量控制的实践经验来看，在生产线上运用s p c 无疑是提高产 品质量的重要途径之一。 3 1s p c 知识管理系统设计原则 本课题进行研究的根本目的在于提高工厂生产率，提高产品质量，因此在借鉴国内外 成熟经验的基础上，在与工j 。的质量管理人员、现场操作人员等进行全面、深入的交流后， 在保证现有人员条件和技术条件的前提下，确定s p c 知识管理系统的基本设计原则如卜： ( 1 ) 系统能够完成对关键控制点、设备、员工、材料、) j n t 工艺等信息的管理( 包括录 入、添加、读取等工作) 。 ( 2 ) 系统对信息、数据的管理应方便快捷。 ( 3 )系统能够完成各种统计分析，并生成相应的统计、控制图表。 在生产现场，质量特性值录入完后能立即生成相应的控制图，并能对图表中的各 种异常现象给出一定的解释； 定期对关键控制点及其质量特性值进行统计分析，查找生产中可能m 现的异常因 素，研判产品质量的发展趋势。 ( 4 ) 系统能够实现工序状态的实时龄测。 完成不合格品的监测； 能完成工序能力的监测，并能计算工序能力指数。 ( 5 ) 系统能够完成故障的诊断工作，并给出相应的改进建议或措施。 ( 6 ) 系统能够完成工时统计、劳动指标分析及简单的生产成本分析。 ( 7 ) 系统能够完成各类信息、数据的查询工作。 ( 8 ) 系统能够输m 与生产相关的各类控制图与报表。 ( 9 ) 系统必须能存企业内现有的计算机软硬件、局域网上运行。 ( 1 0 ) 系统应有较高的可靠性、安全性。 堕室里三丛兰型堡皇! 堡堡塞 变堕矍生主垡! 坠塑塑笪望丕笙生堕型! 塞 ( 1 i ) 系统的维护应简单易行。 ( 1 2 ) 要求有联机帮助文档。 ( 1 3 ) 要求界面简单，操作方便。 3 2 s p o 知识管理系统方案设计 系统方案设计是根据系统需求分析，确定系统的子系统乃至整个系统的物理模块结 构，模块划分的恰当与否直接关系到整个系统性能的高低，因此在进行系统方案设计时必 须按照以下原则进行，以保证模块分解尽可能理想。，： ( 1 ) 满足信息隐蔽原则。 ( 2 ) 尽量提高模块的聚合、降低模块间的耦合。 ( 3 ) 模块的大小适中。 ( 4 ) 模块的调用深度不宜过大。 ( 5 ) 模块的扇入应尽量大，扇出不宜过大。一个模块的扇入是指直接调用该模块的上级 模块的个数。一个模块的扇出是指该模块直接调用的下级模块的个数。扇入大表示 模块的复用程度高，扇卜h 大表示模块的复杂度高。 ( 6 ) 力争设计单入口和单出口的模块。 ( 7 ) 模块接口要简单，以便降低复杂度、冗余度。 ( 8 ) 模块的作用域应在模块的控制域内。 ( g ) 模块的功能应是可预测的。 现用结构图( s t r u c t u r ec h a r t ，s o 来描述模块之间的关系。结构图中用矩形来代表模 块，并标示模块名，模块到模块间的连线表示调用，连线边上可以标明数据信息。 依据。h 述原则，结合数据流图3 3 1 、图3 3 2 、图3 3 3 及图3 3 4 ，得到如图3 2 1 所示的系统功能模块图。 1 2 南京理t 人学i ：群硕士学位论文 变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 南变速器厂s p c 系统 i | _ 一 一 厂 r i 厂一 | i 序状忐临删l 数据管理故障诊断l1 信息输出 f ) ii 陌 引圈阴医 篓孵m jl jl _ j 【一| 副 f j 直 方 图 扑驯悸 系统管理 &系i 统 u简 目介h 幽3 , 2 1 系统功能模块图 ( 1 ) 数据输入子系统 系统通过键盘输入生产线上采集来的数据，也可通过数据文件或其它数据库直接导 入。 ( 2 ) 工序状态监测子系统 工序状态监测是s p c 系统的核心，其目标是通过对工序控制点上采集来的数据进行分 析，r 解j ：序的稳定性、零部件的质量以及工序能力等问题。主要功能包括控制图分析和 e 序能力指数分析。 ( 3 ) 数据管理子系统 数据管理主要完成对数据库中数据的添加、插入、存贮、删除及查询等功能，从而实 现划工序质量数据的管理。 ( 4 ) 故障诊断子系统 故障诊断主要是利用s p c 工具以及工序能力指数等束完成对生产线上异常现象的诊 断，利用领域专家知识查找故障源，并提出排除故障的建议或措施。 ( 5 ) 信息输出子系统 信息输出主要完成各种表、控制图、卡片及信息的输出等功能。 ( 6 ) 系统管理了系统 系统管理卡要包括系统初始化、系统简介和系统帮助等。 33 知识管理系统信息流设计 知以管理系统信息流常用数据流图来表示数据流图( d a t af l o wd z a g r a m ，d f d ) 可用 于表示信息流程和信息变换过程，它把系统看成是由数据流联系的各种功能的组合，通过 =霸引川恻u _黼fr引引州|l一 警 引蚓“叫 南京理i 人学l ? 群硕士学位论文变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 每种功能的输入数据输出结果，进而表示现有系统或待丌发系统的功能“1 。数据流图通常 采用分层画法，先将整个数据处理过程视为一个加工，输入数据和输出数据用于表示本系 统与j t - 界环境的接口，这张图称作顶层图。由于项层图未能表明数据的加工要求，需对顶 层图进一步细化，将顶层图的加工分解成若干个加工，并用数据流将这些加工连接起来， 使得顶层图中的输入数据流经一连串的加工处理后变换成顶层图的输出数据流，便得到第 一层数掘流图，称为0 层图。根据需要，继续对0 层图中的部分或全部加工进行细化，并 画上相关的加工及其数据流，从而获得第二层数据流图，称为l 层图。以此类推，直至获 得其加工不需再做分解的数据流图，此图称为底层图。根据上述定义，本系统构建的顶层 数掘流图如图3 3 1 所示。 牛庠i 曲措施 d 样井情信思 图331t 屡图 图中，质量管理部门、车间、采! l ! 】部门、设备科是外部实体，它们既是数据源点，又 是数据汇点。整个数据处理加工任务均由s p c 系统来完成。决策信息、整改措施、过程失 控信息、质量信息、各类报表等是数据存储文件。质量特性值初始信息、质量特性值抽检 检测信息、员工信息、材料信息、设备信息、过程是否受控、各类信息查词结果、控制 图的输m 等足数据流。 由川员层数据流图的d n ；i 只有一个，它未能明确地表达数据加工的要求，需将其作进 步的细化。经过分析，该系统的主要功能应当有数据录入、统计过程分析、工序状态监 测、故障诊断、数据管理、信e d , 查向、报表t i 成等七项。为简单计，其它如系统管理、帮 助等均不考虑。基于此，现将顶层数据流图的一个加工细分成数据录入、统计分析、工序 垦室些| 。叁堂i ：型堕堂垡笙壅 变鎏矍圭兰垡里兰塑塑笪堡至堑生盛婴塞 状态监测、故障诊断、数据管理、信息查询、生成报表共七个加工，分别加以编号为1 、2 、 3 、4 、5 、6 、7 ，并添上相应的加工及其数据流，得到0 层数据流图，如图3 3 2 所示。 在0 层图的基础上，分别对编号为2 、3 的加工“统计分析”、“工序状态监测”作进 步的细化，得到底层图，如图3 3 3 、图3 3 4 所示。 过椎异常情鼠 图3 3 20 层图 1 5 南京理l ：人学 群硕i j 学位论文变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 不合格品率 l 序能力分析结果 l千 质 il 量 主一 管 领导 i 理 广_ 一 部 门 决策信息 _ 1 ：序能力指数 图3 3 ，3 “统计分析”子流稗图 读取 图33 4 “l ：序状态检测”子数据流图 读取信息 南京理1 i i 人学i 。群硕七学位论文变速器生产线s p c 知识管理系统生成研究 3 4s p c 知识模型的建立 所谓知识模型是指描述某一领域产品相关专家知识的信息模型。知识模型将专家知 识、产品设计过程知识和环境知识等明确地表示于产品信息模型中，支持系统中智能模块 的信息表达和传递。知识模型是知识信息处理系统的重要基础，它提供知识表示和操作的 形式框架。个好的知识模型必须具备表示该领域所需要的各种知识的能力，具备操作已 表达结构的能力，具备综合附3 j i j 信息到知识结构中去的能力和顺利获取新信息的能力。从 软件工程角度分析，知i ： 模型的建造总是与软件的需求分析和系统总体设计融为一体的。 知识模型基本反映了系统决策的总体思路及系统的主要功能模块。高质量的知识模型不仅 能使整个系统功能清晰、人机交互方便，重要的是能使知识工程师把握重要知识的识别环 常、知识应用的瓶颈分析，避免许多不必要、重复性的知识获取工作，从而提高工作效率， 提高系统知识的数量与质量。因此，知识模型的开发对系统的研制至关重要。 s p c 女n 识系统由若干不同知识特征组成，由于这些知识特征各自创建的基准有所不同， 因此知识