面向定制化需求的過程質量控制系統應用研究

楊俊 馮昊 韓星 張海云 王昉

摘 要：針對消費者個性化定制需求傾向和企業在生產過程中存在質量信息傳遞和管理不及時、低效的現象，研究開發了面向定制化需求的過程質量控制系統。本文重點介紹了該系統的兩大核心子系統的搭建邏輯和方法，包含客戶需求定制系統和過程質量監控系統。通過應用實踐表明該系統是可行的，有利于質量執行的監控和現場進度的跟蹤。

關鍵詞：過程質量控制;定制化;系統

1 引言

隨著經濟快速發展，消費者的收入和消費水平不斷提高，消費者對汽車產品種類的需求日趨多樣化，存在強烈的個性化定制需求。訂單數量多、每單批次少、配置種類多已逐漸成為行業的共性特征。在行業競爭日益激烈的當下，產品質量仍舊是企業滿足客戶要求，謀求生存和發展的第一要素。產品質量管理的基礎是過程質量控制，過程質量控制通過跟蹤管理好每個細分過程的質量確保最終產品質量。因此要提升產品質量，必須加強生產過程質量控制。

然而，目前許多企業的大部分質量過程的流轉多采用紙質表單傳遞，人工流轉的方式，信息傳遞緩慢，工作效率低下。許多生產信息，特別是生產現場產品裝配信息和問題缺陷的處理過程信息無法及時、準確的反饋到管理部門，造成生產計劃與生產現場出現了嚴重脫節[1]，不利于質量執行的監控和現場進度的跟蹤。另外，紙質記錄的質量信息也給數據的提取，統計分析和存檔帶來困難，不利于質量信息的分析預測和追溯搜索[2]。

所以，在白熱化的汽車市場競爭中，如何快速高效保質地交付按客戶需求定制的產品和服務是各汽車企業核心競爭力的聚焦所在。

2 系統構架

2.1 系統需求分析

本文提出了一種面向定制化需求的過程質量控制系統。具體而言，該系統包含以下功能：

客戶需求定制化，根據客戶需求形成定制BOM和工藝控制內容，滿足多樣化個體需求;

質量控制精益化，將精益生產質量管理理念和工具納入系統運行，提高質量保證;

生產過程可視化，查看整車流轉過程和零件裝配完成狀態，便于生產進度監控;

裝配記錄可溯化，以不同形式記錄和存檔生產過程數據，便于后續追溯;

問題響應及時化，通過無線網絡及時傳遞制造發現的問題，便于資源拉動和問題解決;

系統交互擴展化，系統具有良好的接口擴展性，便于其他智能系統的集成和交互。

2.2 客戶需求定制和過程質量控制業務流程分析

根據客戶的需求輸入，在全配置BOM 庫和工藝控制庫里選擇選裝零件和選配工藝控制內容，合并生成單車過程質量控制內容。全配置BOM（或工藝控制庫）是基于某個原則（如平臺或車型）將多個不同配置的產品數據（或工藝控制數據）合并得到的一種BOM（或工藝控制庫）。

過程質量控制業務流程以工位為質量控制單元，通過對工位異常狀況的預防（防止缺陷或不符合標準的情況發生）、探測（當缺陷或不符合標準的情況已經發生時進行識別）、遏制（確保缺陷或不符合標準的情況不會流出）將過程產生的波動最小化，確保在本工位生產的產品質量正常，下游的問題能夠得到及時的在線確認以減少缺陷而帶來的不必要浪費。流程的基本環節如圖1所示。

2.3 系統構架組成

定制化過程質量控制系統整體構架由后臺服務端、前臺移動終端、服務器（數據庫）組成，如圖2所示。

1.在接收到客戶需求（配置需求、用途需求、時間需求等）后，通過后臺數據和權限管理，定制單車選裝BOM和單車工藝控制內容;

2.在5G生產網絡環境下，通過服務器將定制的生產任務（單車選裝BOM和單車工藝控制內容）同步發布到車間生產現場移動終端;

3.通過生產現場移動終端生產數據的錄入、采集和分析，實時監控生產進度和調整質量表現，以按時保質交付滿足用戶需求的實體。

3 面向定制化需求的過程質量控制系統設計與實現

3.1 系統開發工具

系統采用流行的B/S（Browser/Server）結構模式，分析設計采用面向對象的技術，應用Visio等工具進行輔助設計。系統的后臺服務端采用Java語言進行編程，前臺移動端使用Android語言進行編程，數據庫使用MySQL數據庫。MySQL是一個關系型數據庫管理系統，數據庫將數據保存在不同的表中，而不是將所有數據放在一個大倉庫內，這樣就增加了速度并提高了靈活性。

3.2 系統總體設計

面向定制化需求的過程質量控制系統包含客戶需求定制系統、過程質量監控系統兩部分組成，如圖3所示。

客戶需求定制系統根根據客戶輸入的需求（配置需求、用途需求、時間需求等），從系統全配置項目BOM庫和全配置工藝控制庫中生成定制化的單車選裝BOM和工藝控制內容，完成整合后生成定制單車過程質量控制內容，并發布到過程質量監控系統。

過程質量監控系統可以通過生產現場移動終端進入，各個工位人員在移動終端接收生產任務，錄入生產數據。在各個工位之間設置質量門，分別對上個工位的質量表現進行統計分析和調整，并通過系統進行電子流轉。生產過程數據的實時采集，確保現場信息準確、及時的反饋到管理部門，便于質量執行的監控和現場進度跟蹤。

3.3 客戶需求定制系統搭建

按照系統管理要素和內容，客戶需求定制系統可以分為項目信息管理模塊、基礎工位模板管理模塊、基礎工藝過程控制模板管理模塊和系統管理4個模塊，如圖4所示。

各個模塊的具體功能如下：

1.項目信息管理：統一管理客戶需求車輛信息，從全配置項目BOM和工藝控制庫形成定制化的單車選裝BOM和工藝控制內容，同時對現場工藝變化信息進行管理和分配。具體包含以下內容：

a）項目車輛信息管理：對需求車輛信息統一管理，包含車輛編號、車輛識別碼VIN，動力總成配置，交付需求時間、車輛用途、質量計劃等。

b）BOM管理：包含全配置項目BOM和定制單車選裝BOM，BOM包含零件信息和工藝信息。

零件信息描述零部件的屬性信息，如：零件專屬序號，零件名稱，零件號、零件使用數量;

工藝信息描述零部件的工藝屬性，如：安裝工位、工序、子順序，是否關鍵緊固件，可否重復使用，扭矩信息，工藝檢查點等;

c）現場變化點管理：將任何不包含在工藝指導文件（Build Site Direction-BSD）或者與其有偏差的操作（包括安裝狀態的變化），都通過現場指導書進行變化點管理。并將變化點內容根據車輛號和工位即時分配到前臺對應車輛的工位上;

d）項目工位模板管理：配置特定項目各工位包含的工藝控制內容;

2.基礎工位模板：對不同工位（內飾、底盤、發動機工位、門）配置工藝過程控制單，該處由系統模板管理員統一管理維護，系統使用者直接調用即可;

3.基礎工藝過程控制模板：為了提高制造質量，將精益生產質量管理理念和工具轉化為各類過程質量控制表單納入系統進行管理，該處由系統模板管理員統一管理維護;

4.系統管理：包含用戶信息和角色權限信息，只有具有相應操作權限，才能開展相應操作。

3.4 過程質量監控系統搭建

基于過程質量控制業務流程，搭建過程質量監控系統。按照系統管理要素和內容，過程質量監控系統包含以下6個模塊，如圖5所示。

各個模塊的具體功能如下：

1.裝配過程信息采集和質量控制：主要實現對現場操作人員在生產過程中的工藝執行過程和狀態的控制。目前可以實現工序級別的控制管理，保障了工藝有序的執行。對于特殊的跨工序裝配，也可以進行流轉管理，保障工藝完整的執行。操作人員可以在生產加工完成后，可以提交各類形式的生產過程記錄（數字記錄、拍照、視頻等），每輛車對應著一份獨立的生產過程記錄，便于后續質量追溯。通過采集零件加工信息，可以監控零件裝配完成狀態，防止零件漏裝，并為整體的生產進度提供參考信息。

2.檢查過程信息采集和質量控制：質量檢驗分為自檢、互檢和質量門專項檢查3種形式。

將各個工位的關鍵操作內容以及過往項目高頻高風險點列為檢查內容，將檢查關鍵點以照片的形式存檔，便于后期質量追溯。在每個工位結束后，設置質量門，如存在未完成工作且經班組長評審會對后續工位造成較大影響，則車輛無法通過該道質量門。待未完工作完成后，再組織質量門交車會。通過質量門節點的設置，使得部分在后道工位因被覆蓋無法檢查的問題得以受控，同時車輛經過每個質量門都會對使得車輛狀態在過程中能夠清晰可控[4];

3.問題解決信息采集和質量控制：操作人員可以將在裝配過程中出現的問題，通過系統第一時間以各種形式（系統短消息，電子郵件等）前饋或者反饋到相關方，便于質量信息的充分流動和問題解決的快速響應。對于問題的返工和確認，通過系統權限設置強制保證返工確認是由第2人執行的，保證返工質量;

4.報表中心：通過現場生產數據的實時搜集，及時為項目管理方形成報表，如車輛生產進度報表、某車輛工位流轉詳情報表、工位裝配進度詳情報表、工位變化點控制執行報表、工位未解決問題清單報表，便于整體生產狀態的掌控、后續產能排布調整和問題解決的資源拉動;

5.集成系統管理：為避免出現信息孤島，該系統能和其他企業運用的系統保持接口和集成，如車間 現場暗燈系統，車間電子問題看板系統;

6.系統基礎管理：包含用戶信息和角色權限信息。同樣的，只有具有相應操作權限，才能開展相應操作。

3.5 定制化過程質量監控系統的工作方式和實例驗證

根據本文提出的思想和系統搭建方法，開發了定制化過程質量監控系統，目前已成功應用于上汽通用汽車樣車試制工程總裝車間。

定制某個項目的單車過程質量控制內容生成時，在調用基礎工位模板的基礎上，根據用戶需求調整優化，形成定制項目型工位模板，包含該項目各個工位所需要開展的工藝控制內容。同時根據用戶需求，生成單車選裝零件信息。系統根據單車選裝零件中的唯一專屬序號從全配置BOM引用工藝信息形成定制單車選裝BOM。項目變化點內容按照車輛號和工位進行分配;合并生成定制單車過程質量控制內容。

定制單車過程質量控制內容發布到服務器后，可在生產現場移動終端查看服務器內已經發布的定制化單車選裝BOM和工藝控制內容。操作員工通過后臺定義好的賬號登陸系統，不同的賬號設置好相應的編輯或查看權限。各個工位的操作人員可以進入到項目單車列表查看各自的生產任務。操作人員需要對每個工位的每行零件進行裝配確認、扭矩記錄和檢查確認。對于檢查的結果可通過拍照或者視頻的方式將裝配后的狀態進行即時記錄，便于后期質量追溯。對于關鍵緊固件，操作人員需要將每個緊固點的裝配扭矩值進行對應記錄，系統自動根據工藝設定的扭矩檢查標準查看實際扭矩值是否符合工藝要求。對于生產過程中的問題，操作人員可以直接在移動終端將零件信息，問題圖片，問題狀態提交到電子問題看板系統，并可以通過郵件的形式將信息直接發送給問題責任人，及時拉動問題解決資源，如圖6所示。

每個工位完成后，通過質量門檢查后，再開啟工位流轉和整車交付。根據生產現場移動終端輸入的生產數據可以直接查看車輛的流轉狀態和總裝裝配進度。車輛流轉狀態可以直接告知管理層每輛車所處的環節，總裝裝配進度可以直接查看每個工位的完成狀態、未裝零件清單，未執行BSD的個數，實現生產狀態的可視化，如圖7所示。

4 結語

通過該系統的運行，保證過程質量控制工具的有效執行，加強了管理人員對生產任務完成進度和質量問題處理進展的監控，同時電子化的生產數據使得質量追溯效率也有大幅提升。對于其他多品種，小批量產品的零件制造也有借鑒意義。需要提及的是，該系統僅是數字化車間質量控制的一個環節，后續還會繼續與其他系統對接，比如，工藝數據庫，無線扭矩系統，問題數據庫等，通過信息的整合和利用，更進一步提高生產質量和效率。

參考文獻：

[1]張志剛，許建新，董思洋等.數字化制造生產現場管理系統技術研究[J].中國制造業信息化，2012，41（13）.

[2]陳大蓬，吉衛喜，劉炬鳴.基于數字化工廠下的集成質量管理系統研究[J].機械設計與制造，2009，（10）.

[3]劉杰.訂單配置管理與可配置化BOM的結合應用探析[J].機電技術，2018，（1）.

[4]張權.“質量門”在工位制節拍化生產模式下的運用[J].技術與市場，2018，25（5）.