2制造系统中质量管理的主要内容概述.doc

制造系统中质量管理的主要内容概述目录1现代制造系统模式的新特征11.1客户化动态系统11.2制造过程的可变性11.3制造系统的自组织11.4自治与协调的控制结构21.5全生命周期中高的成本效率21.6动态集成进化22质量管理的发展历程22.1质量管理发展历程22.2现代质量管理特点43现代制造企业的质量管理系统44质量管理系统的功能结构44.1质量规划子系统54.2质量数据采集及统计子系统54.3质量评价与控制子系统54.4质量综合管理子系统65质量管理系统的分析6参考文献7制造系统中质量管理的主要内容概述1现代制造系统模式的新特征质量、成本、交货期、服务与产品的环境适应性是现代制造系统模式追求发展与应用的5个要素。不同的历史时期,对于上述要素要求的具体体现有所不同,因此制造系统模式具有明显的时代特征。在经济全球化的知识经济时代,制造系统模式的重要特征是客户化动态系统、制造过程的可变性、制造系统的自组织、自治与协调的控制结构、全生命周期的高成本效率、以及可集成进化。1.1客户化动态系统客户化的动态系统具有2个含义:客户化系统柔性与客户化控制。客户化柔性与一般的FMS的柔性有很大的区别。FMS采用通用的CNC,它不是面向用户将要加工的工件来设计的。由于设计者不可能事先知道未来所有不同用户的具体要求,只能按共性的一般要求将所有可能需要的功能都包括进去。而客户化柔性针对具体的待加工零件族考虑系统的柔性,因而将减少不需要的功能,从而大大降低系统的成本。客户化控制通过在开放式体系结构下集成控制模块,按需提供控制功能。1.2制造过程的可变性制造系统可视为由构件以及构件之间的联系构成。构件包括人、机器、制造资源(包括刀具、夹具、工件等)等硬件与软件;构件之间的联系表现为人、机器等操作时序以及制造资源物流路径等。联系由系统的设施布局以及生产工艺、生产调度计划等确定。为了适应市场变化(产品品种与需求量),要求制造系统中的构件以及它们之间的联系相应地变化,从而改变系统的功能以及生产能力。FMS的所有构件及其可能的联系在构建系统时就已经确定,运用时只是通过生产工艺、生产调度计划等选择具体的机床以及物流路径。因此系统的功能与生产能力局限在事先确定的范围内。1.3制造系统的自组织自组织的意思是自治的实体自行修改其自身属性,从而适应环境的变化。制造环境变化表现为产品品种及产量的变化以及设备出现故障等;自治实体为制造设备(机器、传送工件的装置等),它们通过“需求- 能力”竞标机制,自行组成或修改制造系统,以满足制造环境的变化。为了实现自组织,自治体必须是智能化的,而且需要优选自治实体的准则。采用自组织的优点是:有利于实现制造系统生产管理的自动化以及制造资源的优化利用,提高系统对于环境变化的响应速度,支持网络制造,适用于面向客户定单生产。后面将要介绍的多智能代理制造系统与HMS都具有自组织特征。1.4自治与协调的控制结构制造系统可以看作是相互连接的网络,其节点为制造单元或设备,它们执行一系列操作,并相互协调共同完成一定的生产任务或实现一定的目标。传统的层化制造系统控制结构,如美国国家标准局(NBS)的CIMS五级层化控制模型以及国际标准化组织(ISO)的六级层次化控制模型,节点均按“金字塔”方式分层布置(如工厂层、车间层、单元层、工作站层、设备层),上下层之间严格遵从主从关系。这种结构为静态与确定的,对于环境变化的适应性差;同时,强调集中协调决策,系统对于环境响应速度慢。异构是一种高度分布的控制结构,系统由一系列相互独立但又能相互合作的节点构成,所有节点之间可以直接地、自由地交换信息,系统的控制决策为所有节点分布决策的一致性结果。这种结构的优点是系统具有较高的柔性(可以动态地组态)以及较好的环境变化适应性,但其最大的缺点是难以实现系统的全局最优化决策,因为系统的决策只是节点决策的求同。1.5全生命周期中高的成本效率由于市场对产品需求量的变化,制造系统并不总是在设计生产能力下运行,因此在系统全生产周期内其设备成本(原值)所发挥的效率是变化的。为了评价制造系统设备成本所发挥的效力,我们定义成本效率为:系统在单位时间内实际生产的所有产品的价值与设备成本(原值)之比。1.6动态集成进化集成就是通过优化制造系统内部构件或模块之间的联系来提高系统运行效率。通常意义上的集成,如CIMS,是对系统现有的制造系统构件或模块进行集成,力图实现“系统大于部分之和”的系统整合能力。这种集成是一种静态的集成,采用的是自上而下的方法。按照这种方法集成的系统,系统的修改势必引起构件相应地变化,因此极大地限制了系统的柔性及对环境变化的适应性。而系统现代集成则是采用自下而上的方法,不但能通过模块的“动态地组态”构成系统,而且可嵌套新模块与新装置或设备,使系统在不断集成的过程中逐步进化(功能增强、性能改善、生产能力提高),从而延长制造系统的寿命周期。我们将这种现代制造系统的集成称为“动态集成进化”。RMS具有明显的动态集成进化特征。2质量管理的发展历程质量管理是指在质量方面指挥和控制组织的协调的活动。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及质量策划、质量控制、质量保证和质量改进。2.1质量管理发展历程人类社会的质量活动可以追溯到远古时代，而现代意义上的质量管理活动却是从人类跨入了以加工机械化、经营规模化、资本垄断化为特征的工业化时代，即20世纪初开始的，质量管理随着时代的发展而不断发展，根据解决问题的手段和方式的不同，一般可以将现代质量管理分为四个阶段：第二次世界大战以前可以看作第一阶段，通常称为质量检验阶段：20世纪4050年代末为第二阶段，通常称为统计质量控制阶段；第三阶段为20世纪60年代开始的全面质量管理阶段：第四阶段为20世纪末开始的标准质量管理阶段。（1）质量检验阶段20世纪前，产品质量主要依靠操作者本人的技艺水平和经验来保证，属于“操作者的质量管理”。20世纪初，以F.W.泰勒为代表的科学管理理论的产生，促使产品的质量检验从加工制造中分离出来，质量管理的职能由操作者转移给工长，是“工长的质量管理”。随着企业生产规模的扩大和产品复杂程度的提高，产品有了技术标准，公差制度也日趋完善，各种检验工具和检验技术也随之发展，大多数企业开始设置检验部门，有的直属于厂长领导，这时是“检验员的质量管理”。上述几种做法都属于事后检验的质量管理方式。（2）统计质量控制阶段1924年，美国数理统计学家W.A.休哈特提出控制和预防缺陷的概念。他运用数理统计的原理提出在生产过程中控制产品质量的 “6”法，绘制出第一张控制图并建立了一套统计卡片。与此同时，美国贝尔研究所提出关于抽样检验的概念及其实施方案，成为运用数理统计理论解决质量问题的先驱，但当时并未被普遍接受。以数理统计理论为基础的统计质量控制的推广应用始自第二次世界大战。由于事后检验无法控制武器弹药的质量，美国国防部决定把数理统计法用于质量管理，并由标准协会制定有关数理统计方法应用于质量管理方面的规划，成立了专门委员会，并于19411942年先后公布一批美国战时的质量管理标准。（3）全面质量管理阶段50年代以来，随着生产力的迅速发展和科学技术的日新月异，人们对产品的质量从注重产品的一般性能发展为注重产品的耐用性、可靠性、安全性、维修性和经济性等。在生产技术和企业管理中要求运用系统的观点来研究质量问题。在管理理论上也有新的发展，突出重视人的因素，强调依靠企业全体人员的努力来保证质量此外，还有“保护消费者利益”运动的兴起，企业之间市场竞争越来越激烈。在这种情况下，美国A.V.费根鲍姆于60年代初提出全面质量管理的概念。他提出，全面质量管理是：为了能够在最经济的水平上、并考虑到充分满足顾客要求的条件下进行生产和提供服务，并把企业各部门在研制质量、维持质量和提高质量方面的活动构成为一体的一种有效体系。（4）标准质量管理阶段ISO9000系列标准的产生是质量管理迈入标准化阶段的标志。20世纪70年代以来，世界各国和地区开始制定各自的质量体系标准，但这些标准在内容和程度上各不相同，他们在促进质量管理和保证活动沿着标准化道路的同时，也使得质量成为了贸易保护主义设置技术壁垒的重要手段，为消除这种国际竞争中的不利因素，国际标准化组织质量管理和质量保证技术委员会（ISO/TC176）在多年协调努力的基础上，总结了各国的质量管理和质量保证经验，于1986年6月15日正式发布ISO8402质量术语标准，1987年3月正式发布ISO9000-9004系列标准。2.2现代质量管理特点相对于传统的质量管理，现代质量管理理论与技术突出表现出如下一个特点：（1）质量概念的进步。（2）注重全面质量管理。（3）集成化思想深入质量管理。（4）信息技术应用于质量管理。（5）系统工程理论渗透质量管理领域。3现代制造企业的质量管理系统质量是决定企业竞争力的关键因素。随着国内市场经济的逐步完善, 经济全球化和国际竞争的加剧, 质量管理和质量管理体系也越来越重视。这主要是因为顾客对质量的要求越来越高，廉价低质的产品已失去了市场，如何改善生产运作管理而使产品达到一个高的质量标准已经成为企业最重要的任务之一。随着现代制造技术的不断发展，与之相适应的各种质量管理方法也得到了迅速的发展与现代制造企业环境和管理模式相适应的集成质量管理系统模型应该表现为一个立体式的集成模型，它除实现质量环所包含的产品生命周期各环节的集成外，遥应实现与企业管理模式各层次的集成。立体集成模型分为纵向集成与横向集成，是一种纵向层次集成与横向过程集成相结合的模型。纵向集成面向企业管理模式分为决策层、管理层、实施层和执行层4个层次；横向集成将质量管理贯穿于产品生命周期全过程的各个环节。决策层位于最高层，通常指企业主管质量的总经理或总工程师，负责制定企业的质量方针、目标、政策和计划；管理层是指企业质量管理职能部门，如涉及质量综合管理、评审考核、技术分拆、标准化等等质量职能的部门，负责对企业的质量工作进行全面协调与管理，根据产品的质量状况制定相应的措施并监督执行；实施层指产品质量目标和计划实施与执行的部门，对产品开发与制造过程的质量实施控制；执行层指现场工作过程中所有涉及质最的质量控制。纵向集成与横向集成不是相互割裂；它们分别从企业的管理组织机构和产品质量形成过程这两个不同的角度组织集成质量管理系统。纵向上每个层次内存在着横向关系；横向上的每个环节也都与纵向上的相应环节存在着纵向关系。在横向和纵向两个角度上同时保证集成的实现，可以有效地保证质量管理系统能够与企业整体环境真正融合在一起，形成一个有机的整体，实现质量信息在企业各个层次问顺畅地上传下达、质量活动在产品形成过程中的有序进行、质量目标和计划在企业范围内的有效贯彻。4质量管理系统的功能结构从质量管理的职能结构的角度来看，生产质量管理系统由企业内实现各种不同的质量管理职能的一系列的子系统构成。在子系统的划分上，应该体现质量管理的原则和IS09000标准的实质，可以划分为四个子系统：质量规划、过程质量管理、质量评价和控制和质量综合信息管理。4.1质量规划子系统质量规划子系统涵盖了决策层和管理层的部分功能，主要包括质量计划编制、加工系统监控计划、过程策划与管理等内容。质量计划是质量工作的事先设计和安排，根据对企业的实际情况分析，企业制定的质量计划主要包括：产品的质量检验计划、产品的质量控制计划(控制目标确定与控制方法选择等)、产品的质量改进计划等。在这些计划的指导下，企业才能进一步有保证地实施产品的质量控制，并以最经济的方法，达到最有效地控制质量的目的。4.2质量数据采集及统计子系统质量数据采集及统计子系统主要是对生产过程中的相关质量信息进行采集和统计，主要包括原辅材料质量检验、工序质量检验、成品检验、统计质量控制、生产设备及计量器具质量检验等功能，这些功能涉及了产品生产的全过程。质量数据采集包含质量数据的自动采集(如生产过程的在线检验)和人工采集(如原材料进厂检验、成品出厂检验和试验等)。生产过程质量数据采集及统计子系统涉及生产制造部门、采购供应部门和质量保证部门，需要各部门和功能模块的协作才能完成业务过程，但这个子系统内部的操作多为计算机自动完成，因此在实现方面反而比较容易。统计质量控制(SPC)模块运用质量控制图、直方图、排列图等统计方法来监测产品生产过程中的质量特性，对零件加工过程的质量进行跟踪、分析判断、综合管理。该模块的主要功能包括主要或关键零部件质量特性的统计计算、趋势分析评价，并生成零部件加工过程质量报告，同时它还可以进行过程报警，提醒质量管理人员注意工序质量控制。4.3质量评价与控制子系统质量评价与控制子系统对产品生产过程中的各种质量信息进一步深入加工，利用各种先进的质量统计方法和质量保证技术，进行全面质量控制，并及时采取预防措施。本子系统的主要功能包括质量经济性评价与控制、关键工序控制、不合格品控制、质量事故追踪及处理、顾客满意度评价、分供方质量评价与控制等内容。质量事故追踪及处理模块主要针对生产过程中发生的重大、致命和严重质量问题进行登记，并按一定的工作流程进行处理并解决问题。该模块能够将分布在各个车间的质量事故信息采集点有效地集成起来，保证质量事故信息及时准确地送到相关人员，并采取相应的处理措施。从工序的组成和影响工序质量的诸要素来看，工序是指机器、方法、材料及操作者在特定环境下的组合，是这几方面因素对产品质量综合起作用的过程。对工序的最终成果、产品质量而言，上述各因素都是一个变量，工序控制的目的就是要使这些变量较好地匹配，而使工序长期处于稳定状态，从而为制造合格产品创造条件。在实际生产过程中，关键工序控制根据工序控制点上对加工工件检测得到的信息做出工序能力分析，并记录、存储、建立工序质量动态档案。不合格品控制主要是对加工过程零部件、半成品及成品进行不良品判别、记录和处理，根据数据分析结果和不良品判别标准自动或人工做出不合格品判别并记录，同时做出不良品的处理决定(放弃、返修或暂存)。4.4质量综合管理子系统质量综合管理子系统主要包括质量数据字典管理、质量体系文件管理、质检人员管理、质量成本管理等内容、质量信息综合统计分析。质量数据字典管理实现对质量基础数据信息的维护；质量体系文件主要包括根据ISO 9000系列标准制定的质量保证手册、程序文件、支持文件和企业内部的各类标准文件，质量体系文件管理提供质量文件的录入、存储、发放、回收功能；质检人员管理模块负责建立统一的质检人员编码，对检验人员的工作权限、责任进行有效地管理，防止误检、漏检、越权操作等情况的发生，使质量业务问题的职责划分更加清晰明确。5质量管理系统的分析质量管理系统是一个具有多个独立的外部功能，包含多种数据结构，数据量庞大且处理过程复杂的系统。尽管当今全面质量管理的重点已经向设计和服务两个阶段转移，但对制造企业来讲，产品的制造过程仍是产品质量形成的一个重要基础。具体地讲，生产过程质量管理的主要任务是建立一个控制状态下的生产系统。所谓控制状态，就是生产的正常状态，即生产过程能够稳定地、持续地生产符合设计质量的产品。生产系统处于控制状态能够保证合格(符合规格标准)产品的连续性和再现性。生产质量管理系统是与企业实际生产管理密切相关的系统，不同企业的实际生产管理情况不尽相同，因此各企业对生产质量管理系统的功能要求也存在一定差异。经过分析，可以发现不同企业对于系统某些功能的需求基本相同，例如企业对于SPC(统计过程控制)工具的使用过程基本相同，如进行控制图分析、过程能力分析等；还有一些功能对于不同的企业变动比较小，例如对计量器具的管理等；另一些功能对不同企业却完全不同，例如生产质量数据采集、工序质量控制等。根据一般信息系统的特点，生产质量管理系统至少要完成下列功能：(1)能够管理基本的质量信息及质量计划文件，为产品或工序的质量控制做铺垫。要求系统稳定、可靠、数据安全性好，借助计算机网络和数据库管理系统，实现质量信息的提取、处理、交换、传递和共享。(2)能对现场数据进行实时采集与监测，同时在发现控制图的状态失控或异常时，能及时地诊断处理，要做到控制每一个工序的质量，从而来保证整个产品的质量。(3)信息查询。灵活、及时的动态数据跟踪查询是生产质量管理系统的目标之一。系统应提供基本信息查询、产品生产过程各环节的质量信息查询，所有查询结果以及统计报表均可以在屏幕上显示并按用户选择进行打印输出。(4)能对历史数据进行统计分析，以便为产品统计质量控制提供统计参数以及为企业生成改进的计划文件提供决策依据。(5)不仅能适应大批量产品生产模式，而且能适应多品种、小批量产品的生产模式，以充分满足现