（化工过程机械专业论文）计算机辅助锅炉压力容器制造质量保证系统的研究.pdf

计算机辅助锅炉压力容器制造质量 ! 1 5 b e 系统的研究 摘要 锅炉压力容器运行的安全性是全社会普遍关注的重大问题，其制造质量是影 响锅炉压力容器安全运行的最重要环节之一。为提高锅炉压力容器制造质量，我 国实施了制造单位资格审批制度，各制造企业都建立了严格的锅炉压力容器制造 质量保证体系。但实际制造过程中受人为因素等的影响，制造质量保证体系无法 得到真正的执行，而书面的质量保证体系成为部分制造企业应付检查的一种手 段。因此，如何利用一种技术手段使书面的制造质量保证体系真正起质量保证作 用是制造企业和锅炉压力容器安全监察与管理部门都迫切需要解决的重大工程 问题。作为浙江省科委重点项目“锅炉压力 研究的一部分，本文针对这一问题开展了研 1 ) 研究了锅炉压力容器制造质量保证体系， 器制造企业的质量保证体系模式，并设计了主要质量控制环节的控制流程。 2 ) 根据提出的质量保证体系模式，研究了计算机辅助锅炉压力容器制造质量保 证系统软件的总体结构，以m ss q ls e r v e r 为后台数据库、以d e l p h i 6 0 为前端开发工具，采用三层应用程序结构体系设计了计算机辅助锅炉压力容 器制造质量保证系统软件，为锅炉压力容器制造企业的质量规划、质量控制、 质量评价和质量综合信息管理提供有力工具。 3 ) 根据锅炉压力容器制造工艺特点，在分析比较各种计算机辅助工艺规划 ( c a p p ) 系统优缺点的基础上，采用交互式工艺平台思想设计计算机辅助 锅炉压力容器制造工艺设计系统软件，为锅炉压力容器制造过程各种工艺的 设计提供了先进而实用的辅助工具。 4 ) 提出了采用树状数据结构的组织复杂的锅炉压力容器产品零部件管理的思 想，并开发了相应的产品树管理模块，使锅炉压力容器制造过程的生产管理 形象、明了。此外，还提供了零件工艺设计的版本管理功能。 5 ) 设计开发了制造企业的工作流管理器，通过该管理器将锅炉压力容器制造过 程中的各种信息集成在一起并根据各种信息处理任务、角色和规则的不同 r 、i 定义信息任务的处理过程：1 ， ，、1 关键词：质量保证体系，飞硎，c a p p ，锅炉、压力容器，工作流管理器 第4 页共7 7 页 _ 曩 呵 i “霉审机! j l | i 助锅炉j l t 力容； 制造质蜃仪i i l ! 系统的i i j j _ 究 a b s t r a c t 7 i h c s c c u l i t yo fb o i l e ra n dp r c s s u l e v c s s e lr u n n i n gi sa l l i n l p o l 。t a n tp r o b l e mt h a t t i l ew h o l ec o n m m n i t yp a y sa t t e n t i o nt o t i l en l a l l u f a c l u r cq u a l i t ya f f e c t sb o i l e ra n d p l 。c s s u r e v c s s e l s r u n n i n gs c c u i i t y t oi n l p r o v e t i l e q u a l i t yo fb o i l e r a n dp r e s s u r e v e s s e l sn l a u tk f a c t o l c q u a l i t y , i l l o u r c o i l l l t , l y t i l e m a n u f a c t u r e r q u a l i f i c a t i o n e x a m i n a t i o ns y s t e n lp u ti n t oe f f e c t t o g e t t i l e p r o d u c el i c e n s e ，n l a n u f a c t u r e rn l u s t c s t a b l i s l laf e a s i b l eq u a l i t ya s s u r a n c es y s t e l n i nf a c t ，f o rs o l l ) er c a s o u ，t i l eq u a l i t y a s s n a n c es y s t e mc a l ln o tb ci n l p l c m e n t e ds t r i c t l y ，i l i eo n l yu s eo fq u a l i t ya s s u r a n c e s y s t e mi sf o rs u p e r i o ro ru s c r se x a n l i n a t i o n t t o wt om a k et i l eq u a l i t ya s s o r a n c es y s t e n lb ci m p l e n l e n t c ds hi c t l ya n dr i g h tb y t e c h n o l o g yn l e f l l o d si s ag l e a tp l o b l e mi l ld i r en e e do f r c s o l v i n gf o rt i l el l l a n u f a c t u r e r a n dl n a n a g e m e n td c p a r | n l c n t a sap a r to ft i l e p r o j c c t ，r e s e a l 。c ho i lc o m p u t e ra i d e d q u a l i t y a s s u r a n c e s y s t e m o fb o i l e ra n d p r e s s u t e v e s s e l n l a n u f a c u r o ，w h i c h i s s u p p o l l e db yt h ez h e j i a n gp r o v i n c i a l b u r e a uo fs c i e n c ea l l d t c c h n o l o g y , t i l ep a p c r a i m c da tt i l ep r o b l e md i s c u s s e da b o v c ，a n dr e s e a r c hr e s u l t sa r ea sf o i l o w ： 1 ) b ys t u d y i n gt i l eq u a l i t ya s s u r a n c eo f b o i l e ra n dp l c s s u f ov e s s e l sn l a n u f a c t u l e ，a q u a l i t ya s s u r a n c es y s t e mm o d ef i t t i n gf o rn a t i v el l l a n u f a c t u r c ri sp u t t e df o r w a r di l l t h i sp a p c l a n dt i l eq u a l i t yc o n l l e lf l o wa r e d e s i g n e di l ld e t a i l 2 ) b a s e d 0 1 1t i l eq u a l i t ya s s u l a l i c es y s l c n lm o d e ，t i l ef u l ls h t l c t u i 。eo f c o m p u t e ra i d c d q u a l i t ya s s t n 。a n c es y s t c n l ( c a q a ) i ss t u d i c d t h em ss q l s e r v e ri su s e da s d b m s ，d e l p h i 6 0a sd e v e l o p n l e n t t o o li nt i l e c a q as y s t e m t i l et h r e e t i m c d a p p l i c a t i o np r o g r a ma 1 1 c h i t e c t u r e i s a d o p l e db yt i l es y s t e n l t h es o f t w a r ec a l la i d n l a n u f a c t u r e r n l a n a g e t h e q u a l i t yp l a n ，q u a l i t yc o n h e l ，q u a l i t yc v a l u a t i o na n d s y n f l l e t i c a lq u a l i t yi n f o r n l a t i o n 3 ) a f t e ri h ea n a l y s i so ft i l es t r o n g p o i n ta n ds h o r t c o n l i n go fa l lk i n do fc a i t s y s t e m ， t i l ec a i pd e s k t o ps y s t e mi sa d o p t e dt o m a n a g e0 1 cp r o c e s sd o c u m e n t b a s e do n t i l ec h a r a c t e r i s t i co ft i l eb o i l e ra n dp r e s s u l ev e s s e l p j e d u c ep r o c e s s ，t i l ec a p p d c s k t o p ss t r u c t u r ea n df u n c t i o n sa r ed e s i g n e d t h cc a p pd c s k t o pi sa l la d v a n c e d a n du s e f i l lt o o lf o rp e r s o nd e s i g n i n gp r o c e s s 4 ) t h et r e e l i k e d a t as t r u c t u r ei sr a i s e dt o o r g a n i z e t h e p r o d u c t s a n d p a t t s c o m p l i c a t e d i n f o r m a t i o n ，a n d i t sm o d u l ci s d e v e l o p e d i t c a l lm a k et i l e l l l a n a g e m e l l t 1 1 1 0 l 。cc l e a ra n dv i s u a l f i l e s y s t e m a l s oo f f c t st h ef u n c t i o n st o m a n a g e t i l ev e r s i o no ft h ep a r t sp r o c e s sd o c u m e n t 丛塑坐塑些堡堑! 些尘窒鲨型堂巫里堡亚墨笙塑型塑 5 ) t h em a n u f a c t u r e r s w o r k f l o wl l l a n a g e n l c l l ti s d c s i g n c da n dd c v c l o p c d t h ea l l k i n do fi n f o j + m a r i o ni n m a n u f a c t u r i n gp r o c e d u r e a 1 1 2 i n t c g l a t c db yw o l k f l o w m a n a g c m c n t a c c o l d i n gt o t h ev a r i o u st y p e so ft a s k s ，r o l c sa n d1 u l c s ，d i s p o s i n g p l o c c s so f i n f o r m a t i o nm i s s i o n w a sw e l ld e f i n e d k e y w o r d ：q u a l i t ya s s u l l l f l e es y s t e m ，c a q ，c a p p ，b o i l e l ；p r e s s m e v e s s e l ，w o r k f l o wm a n a g e m e n t 郁6 页， 7 7 鲰 计算机辅助锅炉抵力容器制造质量保证系统的研究 1 绪论 1 1 课题的背景 1 1 1 锅炉压力容器安全的重要性 众所周知，锅炉压力容器是广泛用于石油、化工、电力、燃气、酒店、印染、 制衣、包装等行业的重要设备，同时也是一种具有爆炸危险的特种设备，它的工 作条件苛刻( 如高温、高压、深冷等) 、压力容器内的介质的危险性大( 如易燃 易爆、剧毒、强腐蚀等) ，稍有不慎，就可能诱发恶性爆炸事故。一旦发生事故， 除锅炉压力容器遭到破坏外，严重时还会摧毁临近的生产装置和建筑，引发二次 爆炸，造成火灾，更严重时可发生大范围人员中毒，危及人民生命和财产的安全， 破坏正常的生活和生产秩序，影响社会安定。 例如1 9 7 9 年1 2 月吉林城建局煤气公司液化石油气厂发生的恶性爆炸事故， 就是典型的事例。这一事故是由一个直径为9 2 米，容积为4 0 0 立方米的2 号球 罐发生脆裂爆炸，液化石油气大量喷出，遇明火燃烧，导致临近的1 号球罐超压 发生强烈爆炸，使整个灌区遭到破坏，大火持续2 3 小时，死伤近百人，直接经 济损失达5 0 0 余万元。又如1 9 9 7 年7 月，某电化厂一个4 1 5 升的液氯钢瓶发生 爆炸，碎片击中周围1 0 个液氯钢瓶，并引起其中4 个装满液氯的钢瓶接连爆炸， 约有l o 吨液氯外流，中毒范围波及7 3 5 平方公里。在国外，锅炉压力容器的爆 炸事故也时有发生，早在1 9 4 4 年1 0 月，美国俄亥俄州煤气公司液化天然气球形 贮罐发生连锁式爆炸，造成大火，死亡1 3 3 人，损失6 8 0 万美元；1 9 6 8 年4 月， 日本德山县一台2 2 2 6 立方米的球形贮罐水压时发生脆断，造成巨大损失。 根据国家质检总局统计：2 0 0 1 年我国共发生锅炉、压力容器、气瓶、压力管 道、电梯、起重机械、游乐设施等严重事故3 0 8 起，其中，特大事故1 起，重大 事故1 3 起，严重事故2 9 4 起，死亡2 8 4 人，受伤4 3 5 人，直接经济损失1 8 5 1 7 万元。与2 0 0 0 年相比，爆炸事故增加1 0 3 2 ，其中锅炉压力容器爆炸事件有 8 8 起。由此可见重视锅炉压力容器安全之重要意义。 1 9 9 9 年1 月1 6 日，江泽民总书记就锅炉压力容器质量检验和安全问题做了 重要指示：“像锅炉这类压力容器，它的质量好坏，直接关系到国家财产和群众 ! 命的安全，切不可稍有疏忽。”，他要求：“对锅炉这种产品，从制造到安装， 每一个环节都必须进行严格的质量检验，不合格的绝不允许出厂和使用，运行中 第7 页共7 7 页 计算帆辅助锅炉压力容器制造质量保证系统的研究 的锅炉，也必须定期严格检查，及时发现和消除隐患，防患于未然。”江泽民总 书记的重要指示，强调了锅炉压力容器安全运行的重要意义，和锅炉压力容器质 量管理的重要性。 而造成锅炉压力容器事故发生的原因是多方面的，既有设计结构方面的原 因，也有使用管理方面的原因。根据我国多年事故调查统计的结果表明，生产过 程质量控制不严，粗制滥造，是造成锅炉压力容器事故的主要原因之一。因此， 加强对锅炉压力容器的制造质量控制，是保证其使用安全的重要措施之一。 1 1 2 锅炉压力容器制造的质量管理 由于锅炉压力容器是具有爆炸危险性的产品，它的可靠性要求非常的高，所 以它的制造业是最早实施质量保证体系的行业之一，国家政府或者法规规定强制 要求实旎质量保证体系。为了管理锅炉压力容器的制造质量，世界上各个国家都 采用了不同的质量控制体系，大致可分为“系统质量控制体系”和“目标质量控 制体系”。 镝螭 ( i 办) 丙7 ，端m 数掘撇冉 再 使用a ( 甲a ) 注册专业i ：棵师 缓证设汁任务1 5 a s m e 捌 m 制造 沌册争北1 ：程师 ! | ； 讹的设计报冉 谁4 造方 ( 己办) 图1 1 美国a s m e 规范规定的甲乙丙三方关系示意图 “系统质量控制体系”首先要求企业自身建立质量保证体系，进行自我控制， 并经国家认可或者授权的检验机关审查认可，授予企业制造资格。这是一种重体 系的体制，其特点是产品的质量保证和检验以制造厂商为主，再加上第三方的质 量监督。美国、日本是最早提出全面质量控制概念的国家，他们的质量控制就是 采用了这种“系统质量控制”方式，对制造厂家颁发制造许可证。通常使用方为 甲方，由甲方注册专业工程师见证设计任务书给制造方( 即乙方) 。乙方注册专 业工程师见证进行设计，将设计报告反馈给甲方，并进行制造，制造过程由检验 第8 页共7 7 页 计算帆辅助锅炉压力容器制造质量保证系统的研究 方( 丙方) 进行质量检验。制造完毕检验合格，由丙方见证数据报告连同产品返 回给甲方。图1 1 所示是美国a s m e 规范规定的锅炉压力容器质量控制中甲、乙、 丙三方关系图。 “目标质量控制体制”是以国家认可或者授权的技术监督机关对产品的控制 为主，企业自身对产品质量控制为辅的一种体制。再在生产中凡事涉及质量控制 的一切检验工作，一律以技术监督机关的检验报告为准。它是直接以产品作为控 制目标的、重产品的体制。德国采用的就是这种质量控制体制，以锅炉压力容器 产品为目标的质量控制，由权威的技术检验机构对产品的主要生产环节实行严格 的监督检验。例如莱茵河威斯特伐利亚技术监督协会( r w t u v ) 就充当技术 检验机构。“” 我国采用的是“系统质量控制体系”。8 0 年代以前，我国由于制造质量不良 导致的事故，在压力容器全部事故中占有很大的比例。原国家劳动部门为了从根 本上扭转压力容器事故较高的严重局面，解决锅炉压力容器的设计、制造质量， 以保证能为社会提供合格的“没有先天性缺陷”的产品，早在于1 9 8 2 年就颁发 锅炉压力容器安全监察暂行条例，此后有陆续颁发若干有关法规文件，开始 对锅炉压力容器的设计和制造单位进行资格审查，强制推行质量管理，实行设计 与制造许可证制度。使得锅炉压力容器的设计质量、制造质量和管理水平有了明 显的提高，为降低我国锅炉压力容器事故率起到了显著的作用。 我国锅炉压力容器质量保证体系要求设计与制造单位，依据国家有关锅炉压 力容器安全检察与技术法规，建立一套本单位切实可行的锅炉压力容器设计与制 造全过程的质量保证体系，强制推行质量管理。国家许可的认证部门将综合考察 申请单位建立并运行的质量保证质量体系，以及人员的素质、装备水平、业绩等 情况，判断该单位是否具备设计或制造出质量可靠的锅炉压力容器产品的能力， 并授予设计或制造资格。 1 1 3 锅炉压力容器制造业质量管理存在的问题 尽管我国在锅炉压力容器的制造管理上采用单位资格审批制度，只有拥有制 造许可证的单位才有资格制造锅炉压力容器。各个制造厂家在申请制造许可证的 时候，都建立质量保证体系，厂长直接领导全厂的质量活动，保证质量方针的实 第9 页麸7 7 页 计算机辅助锅炉j k 力容器制造质量保证系统的研究 施。但是这些质量活动都是通过人工管理的，质量数据依靠手工记录，质量检测 也基本由手工完成。质量信息的收集、传递及存储依靠报表、单据、报告等文字 资料。这种管理体系的工作效率低下，统计管理困难、查询极不方便，技术人员 不能及时得到质量状况的反馈，工艺方法的调整和改进不能及时进行。在最后资 料整理时，由于锅炉压力容器的零部件众多，每个零部件的制造过程都存在许多 与质量相关的数据，因此资料员需要查找、核对和誊清的质量报表种类繁多，数 据的量大，工作人员的工作量极大，手工操作耗时耗力而且容易出错。有时在实 际制造过程中受人为因素等的影响，质保体系无法严格的执行，书面的质量保证 体系成为部分制造企业应付检查的一种手段，质保体系丧失了真正的意义，锅炉 压力容器制造质量难以保证。因此，无论制造企业还是锅炉压力容器安全监察与 管理部门都迫切需要有一种技术手段来解决这一问题，使锅炉压力容器制造过程 的质量保证体系真正起质量保证作用，为提高产品质量服务。 1 1 4 锅炉压力容器制造质量管理的信息化要求 近年来，制造企业之间的竞争越来越激励。企业要想赢得竞争，就必须以最 优质的产品质量( q u a l i t y ) 、最短的产品制造时间( t i m e ) 、最低的成本( c o s t ) 和价格以及最优的服务( s e r v i c e ) ，来赢得市场和用户。t 、q 、c 、s 是企业发 展地一个永恒地主题，企业需要不断地完善它。 “物质、能量和信息”是构成当代制造业的三大基本要素，前两个因素为传 统制造业早期的发展起到了不可磨灭的作用，并得到了充分的开发和利用，随着 信息革命的到来，信息在制造业中的作用也臼见突出，信息同其他要素的良好集 成成为制造业企业新的核心竞争力。 近年来，世界制造业正在逐步开发与执行制造企业的信息管理。这有利于增 强企业的核心竞争力，适应市场化竞争的要求；有利于理顺和提高企业的管理， 实现管理的井并有条；提高设计效率，缩短设计周期，保证设计质量：降低企 业的库存，节约占用资金，节约生产材料，降低生产成本；缩短企业的服务时 问和提高企业的客户满意度，并可及时的获取客户需求，实现按订单生产；加 速资金流在企业内部和企业间的流动速率，实现资金的快速重复有效的利用；加 速信息流在企业内部和企业间的流动速率，实现信息的有效整合和利用。 第l o 页共7 7 页 生簦! ! 塑些堡芝堡垄查竖型堕堡里堡适至堕堕! ! ! ! 计算机辅助质量保证系统的开发和实施能够有效地支持企业实施全面质量 竹理。它是企业实施c i m s 及其他先进生产模式的基础。可以规范企业的质量活 动，能实现对急剧增涨的、大量的质量数据的有效管理，使存在于整个企业生产 经营活动中与质量有关的信息或数掘有效的采集、存储、分析与评价。统一协调 与控制各环节中的质量活动，使各类资源得到充分利用，使产品质量和工作质量 得到有效的监督、管理与保证。能高质量地及时地提供国际合作生产所需各类报 告及文件。为各个相层次的决策者提供决策支持，提供先进的质量控制手段，缩 短故障响应时问，减少故障损失。尤其是目前在我国的一些锅炉压力容器制造 仓业，质量管理工作还较为落后，质量信息或数据的采集不及时、不准确、不规 范，质量信息反馈机制不建全，质量问题的追踪和分析常常遇到障碍，以致质量 信息得不到有效的利用，造成时间和资源的浪费。计算机辅助质量保证系统的开 发将有助于改善这种局面，促进质量管理工作上一个新台阶。 1 2 计算机辅助质量管理应用研究现状 1 2 1 计算机辅助质量系统的应用和研究现状 国外对计算机辅助质量系统的研究比c a d 、c a m 的研究晚十多年。一直到 8 0 年代后期，计算机支持的自动化的质量系统才在世界范围受到广泛的重视。 19 8 5 年u i r i c hr e m b o l d 等人首先在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 t e c h n o l o g y a n d s y s t e m s ) ) 一书中提出质量控制的系统观和计算机支持的质量控制 系统的递阶结构和功能。1 9 8 7 年，t u t t l e 总结了已被人们广泛接受的计算机辅助 质量系统( c o m p u t e r a i d e dq u a l i t ys y s t e r c a q 系统) 的概念，c a q 系统运 用计算机实现质量数据采集、分析、处理、传递的自动化，实现质量控制、质量 保证、质量管理的自动化。在同一年k a p p o o r 等人提出了集成质量系统 ( i n t e r g r a t e d a i d e dq u a l i t ys y s t e m i q s ) 的概念，他们认为集成质量系统必须 覆盖产品的整个生命周期和企业的各个层次，强调以企业长远质量目标为基础的 质量计划。集成质量系统强调从质量计划和质量控制观点出发的人的资源的开 发，通过闭环的质量控制器实现企业中与质量有关的过程和资源的控制。“4 1 计算机辅助质量系统被认为是提高企业市场竞争能力的重要途径。对制造企 、在战略和策略上均有十分重要的意义。9 0 年代以来，在世界范围内出现了研 第1 1 页共7 7 页 计算机辅助锅炉压力容器制造质量保证系统的研究 究、开发、实施c a q 系统的热潮。一些大型的企业例如美国的麦道飞机公司、福 特汽车公司均采用了c a q 系统，并由此取得了经济效益。 目前在世界上还没有适应各类企业通用的c a q 系统，不同的企业一般根据本 企业的实际需求设计，开发和运行适合本企业的c a q 系统。归纳和总结国内外 已有的c a q 系统，一般认为计算机辅助质量系统包括如下的功能：质量计划、 检测与质量数据采集、质量评价与控制、质量综合管理。 随着计算机集成制造系统与技术的发展，以及新型的生产模式的出现，计 算机辅助质量系统主要有以下三个发展趋势： ( 1 ) 计算机辅助质量系统的集成空间 为了提高产品质量，系统必须把相互分离的单元质量保证，质量控制系统与 技术通过计算机网络和数据库系统形成有机的整体，及时采集处理与传递质量信 息，使涉及产品整个生命周期的质量活动协调进行，并提高对多变的质量要求的 适应能力。系统应实现三方面的集成： 1 ) 纵向集成：质量保证和质量控制既涉及零件制造过程质量信息的采集、 反馈和控制，又涉及上层的质量问题决策，执行层的检测与过程监控的有关信息 应能及时地传递到管理层和计划决策层，为企业的质量问题决策提供支持，同时 计划决策层的质量计划、检测计划、质量控制任务等应及时地传递到管理层和执 行层，实现在正确的时间将正确的质量信息传递到正确的人( 包括操作者和决策 者) 。纵向集成主要是在系统内部。 2 ) 功能集成： 在c i m s 环境中，系统必须实现与c i m s 其它功能子系统集成， 包括物理的集成和信息的集成。计算机辅助质量系统与c a d 系统的集成包括两方 面：其一，c a q 由c a d 系统获得自动检测和产品试验所需的产品质量范围及有关 的产品及零件信息；其二。以c a q 过程能力分析及产品实际质量状况分析为基础 的对产品设计特别是质量规范设计的反馈信息，制造过程设计和规划，在进行过 程选择及工序安排时都需要以过程能力可能达到的质量水平及成本为基础，特 别是企业并行工程环境下，在产品设计和开发的初始阶段就要考虑到质量等因 素。c a q 与自动化的制造过程有着不可分割的联系，有时甚至很难明确地加以区 分。在线实时工序质量控制是运用产品和过程的质量信息，对制造过程进行调整 以预防出现不合格品的有效手段。同时不合格品的识别和诊断也为制造过程的改 第1 2 页共7 7 页 f 算机辅助锅炉j k 力容器制造质厦保证系统的研究 进提供依据。c a q 通过三个途经由自动化的制造过程获得质量信息，过程变量的 临控，在线检测的工序后检测，通常c a q 与制造过程的集成在执行层进行，以避 免不必要的质量信息和过程控制信息的纵向传递。c a q 及时地将有关不合格品的 信息反馈给生产管理系统，可以及时地更新生产计划和物料需求计划，特别是在 准时生产( j i t ) 的生产模式下，c a q 与计算机辅助生产管理的集成，实现质量信 息的及时反馈也是必须的。c a q 与经营系统的集成体现在c a q 对进货与供货商的 评价结果是制造资源计划中采购模块的重要信息采集，用户的售后服务是产品使 用过程质量信息获取的重要来源，质量成本及质量性能信息是企业决策支持系统 的重要信息组成等等。为了实现计算机辅助质量系统与c i m s 其他功能子系统的 集成，其有效途径是建立统一的产品数据模型，并采用统一的数据管理软件来管 理产品数掘，各系统之间可以直接进行信息交换，而不是将产品信息转换为数 据，再通过文件来交换，这就大大提高了系统的集成性。 3 ) 过程集成：过程集成指产品生命周期各个阶段质量信息的集成。即以市场 调研、产品开发、制造到使用各个阶段的集成。 ( 2 ) 适应并行工程、敏捷制造等新的生产模式 并行工程是近年来出现的提高企业市场竞争能力的新的工作模式，是c i m s 发展的新阶段。面向并行工程的集成质量系统必须具有如下性能： 覆盖产品的整个生命周期，能及时地、完整地、持续地掌握客户对产品的需 求；以“用户驱动”为基本模式，并行地、集成地处理产品开发、设计、制造阶 段的质量问题：在统一的模型和分布式环境的支持下，通过对与质量有关的过程 和资源的控制，实现企业的质量目标。 以前计算机辅助质量系统主要涉及产品制造过程的质量控制、质量保证。而 产品质量不仅取决于制造过程，更重要的是决定于产品设计开发阶段，并行工 程强调对产品和相关过程进行并行的一体化设计，减少后续阶段的工程改变，提 高产品质量。所以计算机辅助质量系统将质量控制，质量保证的功能由产品制 造阶段延伸到产品设计开发阶段。其重要的技术和方法包括质量功能配置( q f d ) 、 鲁棒性设计、故障模式与影响分析( f m e a ) 等。计算机辅助质量系统由制造过程延 伸到设计开发过程。另一方面还体现在范围的扩展。计算机辅助质量系统以企业 内局域网为支持。随着跨地区、国际化的企业集团的出现对系统提出了直接获取 第1 3 页共7 7 页 计算机辅助锅炉爪力容器制造质量保证系统的研究 闻际性质量信息的需求。远程计算机网络支持的计算机辅助质量系统可以使集 l 副内各企业问的c a q 系统实现直接通讯，在制造商和供货商之间实现直接的质量 ；随挖。 ( 3 ) 系统的智能化 人工智能( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，简称a i ) 在计算机上模拟人脑思维， 对知识进行表述和处理，模拟人类的部分智能行为，是计算机技术及思维科学的 前沿学科，已经渗透到各个科技领域。在计算机辅助质量系统中很多环节的实现 依赖予人工智能技术，如质量问题决策、质量信息综合处理、加工质量分析诊断、 捡测规划生成、制造过程监控、设备故障监控与诊断等。目前在计算机辅助质量 系统采用的人工智能技术主要包括两方面：以符号推理为特征的传统人工智能和 山神经元组成的人工神经网络。专家系统( e x p e r ts y s t e m ，简称e s ) 是传统 人工智能中最活跃、最有成效的一个分支，它从人类专家获取知识，并用来解决 j i 有人类专家才能解决的问题。人工神经网络具有自学习、并行处理、联想i 己忆 等功能。上述两者的结合互补及其在计算机辅助质量系统中的应用，大大增强了 系统解决实际问题的能力。 1 2 2 国内锅炉压力容器制造行业的信息化现状 经过文献查询和调查表明，在国内锅炉压力容器行业中的大型制造厂例如上 海锅炉厂、哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂、武汉锅炉厂、北京锅炉厂、杭州锅炉厂 等，在计算机应用方面都取得了一定的进展，但是水平参差不齐。 其中以上海锅炉厂的计算机应用水平最高，应用也最为全面。它从八十年代 切期就开始了企业信息化的进程，最早利用大型计算机对产品进行性能计算和关 键结构件的应力分析。在九十年代末，实施了“甩图板”工程，设计人员在网络环 境上利用c a d 并行、高效地进行产品设计，自动生成产品设计零件清单和总清 啦。随着c a d 技术的大面积普及应用，c a p p 的应用需求与日俱增，与国内著 名的开目软件公司共同合作，开发和实施c a p p p d m 。提高了工艺规程设计效 率和质量，缩短工艺技术准备周期，广大工艺人员从繁琐、重复的劳动中解放出 来，可以共享c a d 和工艺信息，可以更多地将精力投入工艺试验和工艺攻关， j f ：且可以保证工艺设计的一致性、规范化，实现工艺知识管理。后又与开目公司 第1 4 页共7 7 页 计算机辅助锅炉压力容器制造质量保证系统的研究 合作，用p d m 技术集成技术准备计划与管理、产品开发与研究、产品设计、工 艺过程设计和技术文档与工程图库管理。c a p p p d m 的实施，为企业物资采购、 生产计划、成本核算等提供e r p 信息源，是企业信息化建设重要组成部分。” 另外的锅炉制造厂也有了一定的计算机应用。如武汉锅炉厂较早应用了 c a p p 系统。它的冷作工艺的自动生成软件是和武汉大学共同开发的，采用的方 法是工艺员输入产品设计图的各种参数、计算机自动生成工艺卡。哈尔滨锅炉厂 的工装设计c a d 开始的较早( 1 9 9 4 年) ，它的冲模设计已经可以参数化自动生 成。 其他的一些机构也为锅炉压力容器制造厂开发了专用软件，例如西安石油学 院和中石油第二建设公司合作开发研制的压力容器计算机辅助工艺设计与管理 系统软件。该软件只需输入压力容器的产品信息、开口信息、零件数据等，即可 自动生成能够指导压力容器生产的“材料限额领料单”、“零件综合明细表”、“焊 接工艺说明书”、“焊接工艺卡”、“热处理工艺卡”等2 5 种表单和卡片。大大提 高了压力容器制造工艺设计的效率、准确性和规范性，同时实现了工艺设计文件 的计算机管理。工艺软件经试用，证明在减轻技术人员工作量、提高生产率方面 有良好效果，并能生成较高质量的工艺文件，对实现自动化生产有一定帮助。天 津大学开发了“锅炉压力容器计算机辅助焊接工艺评定系统”。 现在国内锅炉压力容器行业信息化都是从应用c a d 系统开始，进一步开发 应用c a p p 系统等等。但存在不足的是虽然有不少的计算机应用，但是这些应用 大都是信息孤岛式的，相互之间没有关联，信息只在部门内或者一定范围中实现 了共享，未能从根本上解决问题。另外这些计算机系统都是根据厂家的资源、状 况、文化专门开发的，有一定的局限性，无法在其他的企业中推广应用。 在这些锅炉厂中都尚未实施计算机辅助质量系统，他们的质量保证仍旧是沿 用人工管理。在实施了c a d c a p p c m 等计算机辅助系统，生产效率的得到了大 幅度提之后，原有的质量管理模式阻碍了生产率的进一步提高。因此有必要开发 锅炉压力容器制造企业的计算机辅助质量保证系统，实现大量质量信息管理快速 的、有效的管理。 1 3 本文的主要研究工作 第1 5 页共7 7 页 计算机辅助锅炉压力容器制造质量保证系统的研究 1 1 提出符合国家有关法规和标准，及i s 0 9 0 0 0 要求的锅炉及压力容器企业 制造过程质量保证模式； 2 ) 研究锅炉压力容器制造业的计算机辅助质量保证系统的结构，通过计算 机辅助质量保证系统管理锅炉或压力容器的制造过程中的质量信息： 3 1 建立锅炉及压力容器的c a p p 平台，供用户输入工艺信息，编制各种工 艺卡片工艺文件； 4 ) 建立与设计、工艺设计、制造、检验等工作相关的工作流程的管理。 第t 6 页共7 7 页 计算机辅助锅炉压力容器制造质量保证系统的研究 2 锅炉压力容器制造质保体系的研究 2 1 引言 山于锅炉压力容器是一种具有爆炸危险和可靠性要求很高的产品，出锅炉压 力容器安全监察部门对其进行安全监督和检查，所以特别强调企业对其产品必须 提供可靠的质量保证。从这个角度出发，往往将锅炉压力容器制造行业的质量管 理工作笼统的称为“质量保证”工作，因此下面来讨论有关锅炉压力容器制造行 业的质保体系。 2 2 质量保证 2 2 1 质量保证的由来 质量保证最早是由美国军方提出的。美国的军方在采购武器装备时，发现虽 然对军火厂家技术要求提得很明确，同时也通过了验收，但是，在使用时却暴露 出了实际产品质量并没有达到预期的要求，经常出现各种故障。由于现代技术的 发展，产品复杂程度的提高，使众多产品的性能指标仅仅靠最终检验是反映不出 来的，于是早在5 0 年代美国军方便想出了一个办法即在合同中产品技术要求以 外，还要提出“质量保证要求”，作为正式合同的一个组成部分，逐渐的形成了 标准。很快的，质量保证的做法被涉及人身安全的核电站和压力容器等部门采用， 美国机械工程师协会( a s m e ) 在1 9 6 8 年将质量保证要求写入a s m e - - i i i ( 锅炉 与压力容器规范) 的附录中。慢慢地其他国家也采取了相同的方法。这种质量 保证的方法逐渐在其他行业推广。后来国际标准化组织( i s o ) 成立了“质量保 证”技术委员会( t c l 7 6 ) ，从事质量保证的国际标准的制定，也就是后来i s 0 9 0 0 0 系列标准。 2 2 2 质量保证的定义 在引出质量保证的概念以前，先介绍一下质量管理和质量控制的定义。在 2 0 0 0 版i s 0 9 0 0 0 标准的质量管理和质量保证术语3 2 8 中对质量管理的定义 是“在质量方面指挥和控制组织的协调活动”。眈9 1 在质量方面的指挥和控制活动 通常包括制定质量方针和质量目标以及质量策划、质量控制、质量保证和质量改 进。质量管理应该包括三方面的含义：一、是企业全部经营管理工作的一个重要 第1 7 页共7 7 页 计算机辅助锅炉压力容器制造质量保证系统的研究 组成部分和中心环节；二、对内的质量管理、对外的质量保证工作，确定产品、 过程或服务的质量方针并组织实施；三、质量管理包括质量控制活动和质量保证。 对质量控制的定义是“质量管理的一部分，致力于满足质量要求”。2 9 1 对质 量控制的定义是“质量管理的一部分，致力于满足质量要求”。保证产品满足规 定的质量要求，从而尽力满足明确和隐含的需要。质量控制的工作内容包括了专 、j k 技术和管理技术两个方面。围绕着质量环每个阶段的工作如何能保证做好，应 对影响其工作质量的人、机、料、法、环( 4 m i e ) 因素进行控制，并对质量活 动的成果进行分阶段验证，如果发现问题，查明原因，采取相应的纠正措施，防 治缺陷的重复发生。现在企业在质量控制中常用是全面质量管理的方式，把专业 技术、经营管理、数量统计和思想教育结合起来，建立起贯穿产品质量形成全过 程的质量体系，从而经济地生产用户满意的产品地全部活动。全面质量管理的含 义可以用图2 1 表示。它的核心是加强企业素质，提高产品质量，降低消耗，全 面提高企业和社会的经济效益；它的特点是从原来的以“把关”为主的“事后检 验”方法转变为以预防、改进为主的质量管理，从管理“结果”转换为管理“因 素”，发动企业各职能部门参加，运用科学管理的方法，使生产和经营的所有活 动都处于受控状态。它强调综合发挥企业各级职能部门的管理作用，调动人的积 极性，利用数理统计方法将科技理论和实践技术相结合，强调预防为主，因此是 系统的、科学的、有效的方法。 全 过 程 管 j l i l 令丽质最管理 保证 一1 ：作质量 今lj 二序质量 圳产i l 质量 设计 制造 检验 销售 川户j j 技务 ：儿 大 闪 索 人 机 料 法 环 六i 霹命 大l 可靠性 捐i 蜜全性 标i 经济性 l 适成批 图2 1 全面质量管理的概念及含义 而质量保证的定义为：质量管理的一部分，致力于提供质量要求会得到满足 的信任。1 2 9 1 换一句话说也就是“为了向用户或者第三方提供足够的信任表明实 第1 8 页共7 7 页 计算机辅助锅炉压力容 j 制造质量保证系统的研究 体能够满足质量要求，而在质量体系中实施并根据需要进行证实的全部有计划、 有系统的活动。”它包括三方面的含义：一是以买卖双方签订的合同或者技术协 议书、政府的有关条令法规、上级管理机构下达的计划任务等所给定的对产品、 过程或服务的质量要求，作为买卖双方共同遵守的依据，具有法律责任：二是为 满足合同或者条令中给定的质量要求，使用户、政府和上级管理机构对质量确信 不疑，企业要提供质量循环过程中一系列重要的质量证据( 并应进行记录备案) 等企业内部质量保证工作，同时接受用户、政府和上级管理机构进行的质量监督、 质量审核、质量评定和认证等企业对外的质量保证活动；三在企业内部开展有计 划、有组织的质量管理活动，构成一个严密的质量保证体系。 质量保证是为了使人们确信企业能满足质量要求所必须进行的有计划、有 系统的活动，它不是仅仅针对某项具体质量要求的活动。质量保证分为内部质量 保证和外部质量保证。内部质量保证是为使企业的领导者确信本企业提供的产品 满足质量要求所进行的活动。内部质量保证是企业内部质量管理职能的一部分。 外部质量保证是为了使需方确信供方提供的产品满足质量要求所进行的活动。由 以上定义可以看出，质量保证和质量控制的关系如图2 2 所示。 图2 2 质量保证和质量控制的关系 第1 9 页共7 7 页 计算机辅助锅炉压力容器制造质量保证系统的研究 2 3 锅炉压力容器的质量保证体系 锅炉压力容器的质量保证体系由法规体系、组织体系和控制体系三部分组 成。法规体系足进行质量控制的依据，它规定了质保人员应该按什么进行质量 控制、工作程序是什么，达到什么标准，工作见证有那些等。组织体系是反映 山谁来控制的，并通过组织机构和质保人员来达到控制体系的要求。控制体系 足反映控制的过程，以及怎样进行控制的。法规体系为控制体系提供了行动的 依据，组织体系规定了执行控制体系的人员、组织，而控制体系是质量管理的 具体执行过程。 2 3 1 法规体系 企业制定的法规应根据国家有关的条例、规程、规则和产品技术标准等。锅 炉压力容器制造单位应将其制造所依据和使用的技术管理法规、手册、质