承壓設備制造質量管理信息系統的開發與研究

程 剛

(上海電氣電站設備有限公司電站輔機廠，上海 200090)

0 概述

質量水平的高低，反映一個國家的綜合經濟實力。在黨中央、國務院一系列方針政策的指引下，我國的承壓設備企業質量管理水平和產品質量均有長足的進步，質量總體水平有了較大的提高，某些產品已經達到了世界先進水平，但是和世界發達國家相比還有不小的差距。我國承壓設備企業在質量管理中還是存在不少問題，影響著產品質量的進一步提升[1]。

1 承壓設備制造企業質量管理現狀

1.1 質量管理中體系文件和現場情況脫節的現象

目前很多企業根據相關標準建立了比較完善的質量管理體系，比如ISO9000體系、特種設備體系、核電設備體系、ASME體系等。但是往往體系文件規定的太過復雜，或者規定的太籠統模糊不具有可操作性，導致實際質量管理活動中無法可依，工作人員的隨意性大，質量體系無法在企業中發揮實際的作用，對提高產品和服務質量非常不利。

1.2 質量問題的發現和反饋有一定的滯后性，缺少系統的預防機制

全面質量管理的概念已經提出來很多年，但是很多企業往往還是落于事后檢驗、到處救火的狀態，對質量問題的預見性不夠。由于統計方法應用較少，缺少數據支撐，不能夠提前對潛在的質量問題進行預判和干預。

1.3 對數據的重視程度不夠

大數據的概念正在滲透到各個行業與領域當中，隨著企業業務增長和規模擴大，以及伴隨著信息技術和相關基礎設施的不斷完善，在短短的數年內，數據已經呈現出爆發式的增長，數據中蘊藏著巨大的價值，部分公司沒有足夠的能力進行分析，甚至連快速響應都做不到，這樣導致非常被動，有被市場淘汰的風險。

1.4 數據質量較差

數據質量差是數據治理過程中非常典型的問題之一。數據的可信度是數據驅動型企業的基石，這些企業需要來自眾多不同渠道的海量數據，作為決策的參考和依據。

數據質量差可以分為兩個層面：一是原始數據在從業務場景中獲取時不夠規范，出現的數據缺失、重復、損壞等。二是在進入數據庫之后，需要數據庫支持事務、高可用、強一致性等功能來保證數據的質量。

2 研究質量管理數字化系統的意義

歷史上，管理的革新往往與技術革新相伴而行，新技術的出現必然影響管理理念和管理工具的改變。質量管理中引入數字化技術后，可以解決傳統企業的很多難題，提升質量管理水平和企業競爭力。

質量管理數字化系統有利于質量管理價值的顯性化，將倒逼企業對質量管理的提升。在實踐中，很多企業對質量管理的重視程度不夠。主要原因是很多管理者看不到質量管理帶來顯性的價值，認為質量管理只要“不出亂子”就可以了。

質量管理數字化系統可以方便獲取數據和預防質量問題。當前，5G、區塊鏈、物聯網等新技術不斷涌現，對企業內部而言，讓企業能更方便、更便宜地獲取生產過程中的真實數據，幫助企業清晰地劃分流程各環節責任，及時調整生產，提前預防質量問題發生，提升產品質量。

質量管理數字化系統可以倒逼企業推行更精準的質量管理。例如，區塊鏈技術的應用使得質量管理中的溯源問題迎刃而解，客戶、消費者可以精確了解到產品的產地、生產批次、原材料等因素，企業不能再用粗放式的生產和質量管理糊弄客戶和消費者。產品質量的透明化促使質量管理的透明化，這將倒逼企業提升質量管理在企業中的地位，讓其成為企業生產經營真正的“指揮棒”。

3 質量管理數字化系統主要技術難點和解決方法

3.1 數據收集和管理的難度大

在質量管理中，產品、半成品和零部件的質量檢驗數據，是反映質量狀況和生產過程狀態的第一手資料。但長期以來，并未有一種十分有效的方式來搜集、管理和利用這些數據。首先，測量設備和儀器本身在數字化方面的局限限制了這種應用；其次，由于質量檢驗場景在取樣、檢驗規程、操作習慣上靈活多樣，這就給數據收集的軟硬件系統提出了很高的要求；最后，如何確保一線的質量檢驗人員嚴格、正確地執行公司的抽樣計劃、檢驗計劃，最大限度地減少各種假數據、錯漏數據也是一個需要解決的重要問題[2]。

企業中常常各個部門都有圍繞本身業務進行開發和設計的獨立的系統，如何把各個系統的數據進行整合到一起，技術上存在不小的難度。機加工、焊接、熱處理等過程數據的自動收集需要對設備進行升級改造，付出較大的成本。

3.2 解決辦法

一是加強基層統計組織建設，夯實統計基礎工作。對主體不健全、人員不到位，工作未開展的部門一定要限期整改；對因條件限制不能成立機構的，應報統計部門同意后，在相關部門中設立專職或兼職統計人員。建立健全統計資枓審核、交接、傳遞、發布和檔案等各項管理制度，使基層統計組織內部管理制度化規范化。二是對人為因素干擾較大的目標考核實際數據進行重點監控。改進目標考核統計方法，確保目標考核實際數據的準確性；對目標考核實際數據進行嚴格評估，確保目標考核實際數據的公正性；建立健全統計數據質量責任追究制，加強對目標考核實際數據的監督和管理，對在目標考核實際數據上弄虛作假的各級管理人員及相關人員進行嚴肅查處。

很多現實狀況導致質量管理數字化轉型很難一蹴而就，但是轉型發展是大的趨勢，在頂層設計確定后，可以分批分步驟實現系統的各項功能，先易后難，最終實現系統的完善。

4 承壓設備企業質量管理數字化系統的結構介紹

依據質量管理中過程方法的原則，識別組織中的主要過程和過程之間的相互作用，并對這些過程和過程間的相互作用進行管理和控制，將以上的所有活動進行數字化改造，使企業各部門實現數據交互，能夠實時的監控體系運行和產品的質量，提高了企業的質量管理水平。承壓設備企業質量管理系統主要包含6個大的模塊，質量數據自動采集與控制模塊、質量監控與預警模塊、質量預測與決策模塊、質量信息查詢模塊、質量信息統計模塊、產品質保書模塊，見圖1。

4.1 質量數據采集與控制模塊

質量數據采集是基礎也是重點工作，傳統的數據采集主要有手工、事務處理、采集導入。在新系統中盡量減少手工輸入，增加事務處理、采集導入，因為后兩種方式降低重復的數據錄入，保證數據的完整性和數據采集的及時性，效率更高。系統提供直觀的操作界面和方便高效的錄入手段，操作界面設計以直觀、易懂為目標。針對不同的應用設備與場景，系統建立參數化、可配置的布局組件，支持手機、PAD、電腦等應用模式。針對數值序列、選項、描述、日期、簽字、多媒體等常見錄入模式，設計專用的快速錄入組件，支持流程化、導航式操作，可大大降低數據錄入過程的工作量，節省人力。

4.2 質量監控與預警模塊

質量監控與預警模塊，是企業管理人員監視和控制質量狀態的一種有效工具。產品開始制造加工之前就要把質保體系、圖紙、工藝、相關標準等等的要求輸入到系統的數據庫里面作為后續判斷的依據。當采集的數據出現異常，比如不符合產品標準要求或者質保體系時，立刻反饋給管理人員，去核實情況后開出NCR進行整改；當統計分析后有大的質量風險時也會提前發出預報，采取措施提前介入到生產活動中去，提高質量管理的效率，減少質量損失。

傳統企業中，設計、制造、檢驗是單獨進行的，數據相對獨立，之間沒有好的接口和反饋機制。質量管理數字化系統就是要打通相關部門之間的壁壘，使數據可以自由流通，系統自動檢查制造和檢驗與設計的符合性。人工檢查會存在較多的問題，比如效率較低，量大的時候容易漏檢，數字化系統的運用是對人工檢查的有力補充。比如在產品的重要節點比如發運前，讓系統自動檢查是否所有的制造和檢驗都已經完成，可以從另外一個維度去保證產品發運前質量符合設計要求。

4.3 質量預測與決策模塊

質量管理數字化系統可以利用公司各部門、供應商、客戶等提供的各種質量和可靠性數據進行綜合統計、分析，并利用質量預測模型和質量決策模型實現質量預測與決策[2]。該模塊反應的是企業質量情況的大趨勢，可以一鍵查詢一段時間內NCR的趨勢、質量廢損情況、檢查一次合格率等等，為高層決策作數據支撐。

4.4 質量信息查詢模塊

傳統企業中數據的存放是分散和獨立的，缺少交互性。供應商、制造廠各部門、客戶等擁有不同的系統，通過質量管理數字化系統，可以把質量相關的數據全部整合在一起，查詢任何質量方面的信息只需要登陸質量管理數字化系統，便于管理人員及時掌握全公司產品質量情況。例如產品是否外協、產品進度、質量情況、不符合項情況、返修方案等，確保產品的質量安全，從而使質量信息透明化、公開化。

4.5 質量信息統計模塊

產品從設計到退役的全生命周期內產生了大量的質量數據，這些在數字化系統的數據庫里都能方便地查詢。質量統計人員不需要再單獨聯系各個部門、科室獲取數據進行人工統計，利用前期模塊里建立的統計模型甚至一個按鈕就可以取得需要的質量報表，極大地提高了工作效率。

4.6 產品質保書模塊

傳統企業內產品質保書和產品往往不能做到同步，給產品的順利交付和項目收款造成影響。造成這個現狀的原因每個企業可能不盡相同，但是編制質保書方法的落后應該是共性問題，數字化系統的應用打破了各部門間的數據壁壘，極大提高數據處理的速度，將徹底改善企業質保書編制效率的問題，真正的做到資料和產品同步。

產品質保書包含很多設計、工藝、制造、質保等部門的信息，以前都是靠手動輸入，效率低且容易出錯；質保書的完整性、正確性檢查以前也是完全依靠人工，有了數字化系統后，設計工藝的信息前期輸入到質量管理數字化系統內，系統就可以根據要求自動檢查制造過程和檢驗過程資料的完整性、正確性。

下文第六部分，詳細介紹了VBA程序在數字化系統中的應用案例，該案例實現了質保書模塊的部分功能：提高質保書的編制效率，驗證了數字化系統的有效性，數字化系統的應用將可以極大地提高質保書編制效率，解決資料和產品同步的問題。

圖1 數字化質量管理系統架構

5 承壓設備企業質量管理數字化系統的運行模式

承壓設備企業數字化質量管理系統的運行模式如下圖2所示。企業相關方的質量數據經過清洗處理后統一存放到質量信息數據庫，運用數據分析工具對采集到的所有數據進行統計分析，當數據出現異常時及時報警，通過郵件、短信、電話等方式通知到相關人員對質量問題進行及時整改，并把問題反饋到對應的責任方，進行質量改進活動，防止同樣問題再一次發生；當數據符合要求的時候，產品交付，產品質保書交付。經過數據分析可以自動完成質量報表和控制圖等內容，提高了統計人員的工作效率，分析出來的質量趨勢反映給企業高層作為決策的依據。售后部門負責收集客戶資料，包括產品使用過程中出現的質量問題或者異常情況，導入到質量數據庫進行統計和分析，找到問題的根本原因，用于產品質量的不斷改進和提高客戶的滿意度。

圖2 數字化質量管理系統的運行模式

6 VBA在承壓設備企業質量管理數字化系統中的嘗試

6.1 VBA程序的設計思路

多年的質保書編制經歷使筆者注意到質保書編制包含很多人工整理、校對、數據輸入、復制、粘貼等的工作，過程繁雜，公司目前還沒有針對質保書編制開發出相應的軟件，部門之間的數據也沒有很好的接口，技術人員需要花費大量的時間人工整合各個部門的產品質量數據，數據處理的方式很落后。

質保書的編制涉及到多個部門，有設計、工藝、制造、采購、質保等，比如制作產品的材料清單需要設計部門的零件清單和質保的材質聯系單兩份文件的信息進行整合。質保書的整理編制過程還是比較原始，人工輸入，復制粘貼等是主要方法。后來發現原材料、安全附件、焊接記錄、原材料質保書等等都能在NAS共享里面找到電子版的數據來源(excel、word、PDF格式)，就開始考慮用Excel VBA代碼實現部分工作的自動化，從各個部門的電子版文件里面自動提取需要的信息，從而降低技術人員的勞動強度，盡可能地避免手工輸入、復制、粘貼等操作，提高質保書編制的效率和準確性。解放技術人員的雙手，使其可以花更多的時間在文件的審核、各部門的協調溝通與現場的質量管理工作中。

原材料清單、安全附件清單、焊接記錄、原材料質保書提取這四項工作的主要流程如下圖3-圖6：

圖3 編制材料清單的流程

圖4 編制安全附件清單的流程

圖5 編制焊接記錄的流程

圖6 自動提取原材料質保書的流程

6.2 VBA程序代碼舉例

6.2.1 用Excel VBA獲取某文件夾下的所有PDF文件名,并用Hyperlinks函數建立超鏈接

Sub GetFile(sFolderPath As String)

On Error Resume Next

Dim f As String

Dim fpath As String

Dim x

x = 1

fpath = sFolderPath & ""

f = Dir(fpath & "*.PDF")

'------------Dir 返回fpath文件夾下的文件名

'------------通配符*.*表示所有文件，*.PDF 表示PDF文件

Do Until f = ""

Range("a" & x).Hyperlinks.Add Anchor:=Range("a" & x), Address:=fpath & f, TextToDisplay:=f

'-----------anchor 插入超鏈接的位置，address超鏈接的地址，

'-----------TextToDisplay要顯示的超鏈接的文本

x = x + 1

f = Dir

Loop

End Sub

6.2.2 用Excel VBA 操作WORD文件

Dim wdapp As Object

Set wdapp = CreateObject("word.application")'----------------建立一個Word對象

wdapp.Visible = True

set wddoc =wdapp.documents.Open p & "QR-009.doc" '---------打開Word文件

WeldNo = wddoc.Tables(i).Cell(4, n1)

'---------word文件里，第i個表格，第4行第n1列的數據提取到WeldNo變量

wdapp.Documents.Close True'------------------關閉Word文件

wdapp.Application.Quit (False)'------------------退出Word程序

6.2.3用Excel VBA對文本文件進行寫入和讀取操作

Open "d: mp.txt" For Output As #1

'......以寫入方式打開tmp.txt

Write #1, r.Offset(0, -7);

Write #1, r.Offset(0, 2);

Write #1, r.Offset(0, -5)

'………把受壓件數據寫入到文本文件 tmp.txt

Close #1

Open "d: mp.txt" For Input As #1

'........以讀取方式打開tmp.txt

While Not EOF(1)

Input #1, a$

Input #1, b$

Input #1, c$

s = a$

s.Offset(0, 1) = b$

s.Offset(0, 3) = c$

'………把文本文件tmp.txt數據讀取到質保書模板文件

Wend

Close #1

6.3 算法流程圖舉例

設計零件清單提取的詳細算法流程圖如下圖7。

圖7 設計零件清單提取的詳細算法流程

6.4 運用VBA編制質保書的案例

以1臺蒸汽冷卻器質保書編制為例進行VBA程序測試，可以自動生成材料清單、安全附件清單、焊接記錄，自動提取原材料質保書等，以上4項數據的提取和整理總共所用時間大約為5 min，如果完全用人工處理超過了1 h，VBA程序的速度是人工的數十倍以上。而且數據的提取和整理是直接讀取相關部門的源數據，可以保證數據傳遞過程的正確無誤，避免人工處理數據過程中由于疲勞、精神不集中等偶發因素導致出錯。VBA程序測試的過程截圖如下(由于篇幅所限，只截取了部分內容)

6.4.1Excel VBA初始操作界面，需要填寫令號、圖號、高低加系統號并點擊“生成報告”按鈕，如圖8。

圖8 VBA程序的操作界面

6.4.2自動彈出的對話框中選擇該臺產品需要的兩個零件清單，并點擊“打開”，如圖9。

圖9 彈出對話框后選擇需要的零件清單

6.4.3 自動生成的材料清單，如圖10。

圖10 自動生成的材料清單

6.4.4 自動生成的焊接記錄，如圖11。

圖11 自動生成的焊接記錄

7 總結和討論

數字化質量管理系統是質量管理的最新進展，它代表了質量管理的未來發展方向，打通了各部門的數據壁壘。系統適時控制設計、制造、檢驗、在役各個階段的質量，并進行自動統計并出具質量報告，提高資料與現場進度同步性，質量控制得到了非常大的強化和提升。系統不僅能及時發現質量問題，還可以提前預防，當出現質量風險的時候，通過提高檢查級別等方式來降低風險和質量損失，使得質量管理從過去的事后檢驗轉變為檢驗和預防并重。總之，數字化質量管理系統可以促進企業質量管理水平和產品實物質量的提高，并大幅度降低企業的質量損失，增強企業的市場競爭能力。

VBA程序特別適合采集報表數據并進行相關處理，通過上文可以發現系統中運用VBA程序極大地簡化了繁瑣的工作，減少了重復輸入，使技術人員從大量的重復勞動和資料中解放出來，提高了工作效率，幫助企業減少資源浪費，提高經濟效益。數據處理快速、準確、規范、可靠。通過技術創新，成功解決質保書手工填寫效率低、不規范、容易出錯的問題，質保書編制的及時性得到了保證。VBA程序控制Office，使Office產品的功能更加強大，適合不同用戶的個性需求[3]，質保書的VBA程序將為開發其它方面的辦公自動化軟件提供重要的參考價值。

數字時代，互聯網技術為高質量發展和質量管理帶來了更多可能。當今世界，全球價值鏈、產業鏈、供應鏈深入發展，科技創新與質量發展深度融合，供給、消費持續升級，質量提升和質量安全引發更加廣泛關注與共鳴。前沿技術的應用將是企業數字化質量管理的一大趨勢，比如運用圖像識別算法、生物識人認證等數字技術可以使質量數據采集變得更加準確和高效；引入區塊鏈等信息技術到供應鏈質量協同上，提升質量問題的可追溯性，有助于降低違約、質量問題等風險。5G、云計算、人工智能、物聯網等新技術將會進一步推動質量管理的數字化轉型，助力企業發展更上一個臺階。