軌道交通零部件產品過程控制平臺及理論的信息化應用

周貝 羅嬋 蔣富林 錢海建

中車株洲時代新材料科技股份有限公司 湖南株洲 412007

（1）隨著德國工業 4.0美國工業互聯網、中國制造 2025以及兩化深度融合等一系列智能制造戰略的出現，智能制造將是未來制造業運用發展的重點方向。制造過程質量是保證產品質量的重要環節，它在很大程度上影響產品最終質量，因此對制造過程質量進行控制具有重要意義。本文針對制造過程質量控制中難以真正實現數據實時采集、過程有效控制等現狀，對統計過程控制（SPC）技術在C公司制造過程質量控制中的應用進行了初探。統計過程控制的目的就是應用統計方法對過程中的各個階段進行分析與監控，從而達到改進與保證質量的目的。SPC的實現需要過程質量管理信息化的支撐。

（2）全面的過程質量管理信息化一般包括以下六個步驟：收集、監控、管理、評估、報告、歸檔，C公司目前部分過程有數據自動收集和監控能力，沒有過程自動分析、評估、改善和報告能力。少數產品進行過人工分析，但是耗時較長，效率很低。C公司物料檢測工作主要面臨以下困局：

第一檢測工作量大：C公司每年生產產品約7000余種，每種產品至少有20個以上尺寸需要檢測，并且需要經過入廠檢測、性能檢測、入庫檢測等多個檢驗環節，工作量巨大。

第二檢測效率低：檢測采用人工讀數、人工紙質記錄的方式，數據記錄不準確。由于工作量大、效率低，公司配備檢具一萬余件、檢測相關人員200余人。人工出具報告，每人每天出具報告時間近2小時。

第三數據分析應用能力弱：缺乏準確的、電子化的質量數據；數據缺乏關聯性，有效應用數據少；主要依靠人工分析且質量人員工具應用能力參差不齊，無有效的分析結論，無法指導質量改進。

第四對質量狀態無法監控和預警：無法對質量數據進行實時監控，停留在事后分析；無法根據現有數據對后續可能出現的問題進行預測，實現質量預警和預防目的且質量追溯難度大。

（3）近兩年C公司質量總損失中超過50%的損失是在制造過程產生的。因此希望通過過程質量控制方法的引入，強化制造過程的質量控制，實現制造過程控制信息化，提升產品質量水平，減少質量損失。C公司聯合SPC軟件開發商在內部開展物料檢測信息化，引入SPC系統及配套硬件，覆蓋了6大關鍵過程（采集、監控、管理、評估、報告、歸檔），實現物料檢測信息化，提升產品過程控制水平。主要實現如下應用：第一檢測數據自動采集在尺寸及性能檢測中的應用：分別通過將檢測量具及試驗機軟件系統同SPC系統進行連接，實現檢測數據在SPC系統中的實時傳輸及自動保存，確保檢測記錄100%的準確性，同時提升檢測效率50%。

第二檢測數據自動分析的應用：在檢測數據錄入的同時，結合樣本量情況通過系統調用匹配的SPC分析模型，可以實時對采集的數據進行SPC分析。通過SPC的應用可以評估當前檢驗產品的質量狀態，同時針對生產過程能力進行評估，并預測按照相同生產條件后續產品的質量趨勢，便于及時對生產工藝進行調整，實現質量預防，降低產品不良率。

圖1 系統自動生成的過程能力分析報告

第三檢測數據自動監控及預警的應用：①自動監控： SPC系統可以對多產品、多數據進行實時監控。一旦數據錄入，系統就會自動更新各個控制圖和報表，進行實時監控。②自動預警：如果數據出現異常，系統會根據預先設定的報警方式（郵件、短信、現場顯示屏等）進行實時報警，在產品沒有形成不合格品之前提前實施糾正措施，以達到事前預防的目的。

圖2 數據特性實時監控并自動預警

第四檢測報告自動生成的應用：針對來料檢測、性能檢測和入庫檢測的特點，定制了不同的檢測報告模板。在完成檢測后，可以一鍵生成檢測報告，每人每天可減少出報告時間1.5小時。

通過引入SPC軟件及數據自動采集系統，打破了傳統產品檢測數據手工錄入的模式，將紙質的檢測記錄轉化為電子記錄，提高檢驗效率的同時便于記錄的隨時調取及追溯性同時提升了數據錄入的準確性；產品檢測數據的實施監測及分析功能的實現，前移產品質量管理，降低產品不良率，同時C公司建立檢測平臺共享數據庫，接入SPC客戶端，實現現場檢測數據的共享及使用，極大的提升了數據處理及傳遞的效率。

（4）以中國中車為代表的軌道交通車輛制造企業已是全球規模最大、品種最全且技術領先的軌道交通裝備全球供應商,為更好地使中國軌道交通裝備制造企業制造水平及產品質量達到國際水平，應實施智能制造，提高產品質量并提升整個企業的生產制造技術實力。但首先要建立好軌道交通車輛制造企業智能制造頂層規劃并同步推進底層質量數據信息化的構建，才能更好地、可持續地推進軌道交通裝備制造行業的智能制造實體落地。針對目前所取得的成效，C公司后續將重點推進SPC在核心產品關鍵過程特性中的應用，并將該系統延伸至重點供應商處進行推廣使用，逐步實現供方產品免檢的同時開展釋放內部檢測資源，前移產品過程質量管控。