叶片制造工艺执行与质量管理系统的开发

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2 企业的需求分析随着市澈争 的 日益激烈 ，企业上层 生产计划管理受市场影响越来越大，对时间的敏感性愈来愈强 ，明显感到计划跟不上变化.面对客户对交货期的苛刻要求、更多产品的改型、订单的不断调整，企业决策者认识到 ，计划的制订要依赖于市惩实际的作业执行状态 ，而不能完全以物料和库存 回报来控制生产.对于现代制造企业而言 ，发展 的核心是数字化.在大量客户订单进入企业后 ，面对多个不同功能车间同时生产的情况 ，既要均衡生产能力 ，又要保证工序完整流畅 ，又要满足客户合 同要求 ，保质保量按时交货.产品的质量是企业的生命L1]，质量管理是企业管理和生产管理 的核心[2].因此 ，生产收稿 日期 ：2013-04-08基金项 目：江苏拾六大人才高峰”资助项 目(2010-JXQC-017)；浙江省人力资源和社会保障厅资助项目(2010D)作者简介：单龙艳(1988-)，女，江苏盐城人，硕士研究生，研究方向为企业制造过程信息化等。

叶片是很多 电力设备如电站汽轮机、工业汽轮机 、烟汽轮机 、燃汽轮机 、大型发 电机等的重要部件之-[5].汽轮机 的高速运转 ，给叶片的加工生产提出了很高的要求[6].叶片的特点是曲面多，质量要求高 ，品种多，批量小 ，制造过程针对性强.叶片在原材料采购、锻造 、热处理、机加工 、特种加工的过程中，会产生大量 的质量信息.这些质量信息的采集 、交流，如果用传统的方法，则根本无法实现.而且，在订单下达后 ，相同的产品可能因为用途 的不同而工艺路线不 同，在每-道工序需要实现 的工艺要求也不同.需要对每-道工序的加工质量实 时监控。

此外 ，生产过程中同-道工序对 于不 同的产品达到的要求也不同.这些信息在制定工艺路线的同时必须明确下达到各生产部门。

该系统的设计与开发将实现以下 目标：①良好的人机交互性L7](用户与数据库 的交互是通过用户界面实现 的，因此该 系统必 须有 良好 的人 机交 互性)；②安全可靠性 (上述大型制造企业 的数据安全Group Technology& Production Modernization Vo1.30，No.2，2013 · 21 ·性尤为重要 ，不同部门的人对数据的操作应该有着不 同的权限)；③基础数据的维护 (因为基础数据用于保证整个系统的运行畅通 ，所 以该系统必须具有对基础数据 的维护功能)；④生产工艺 信息 的整合(实现从锻件到机加工的叶片综合工艺信息管理)；⑤生产过程的跟踪控制 (该系统应该成为计划层与控制层之间的信息交流平台，生产车间将实时信息反馈给控制层 ，控制层作 出相应的决策)；⑥实时、全用户管理拈工艺管理拈面、准确的产品加工质量分析。

3 系统的功能结构根据企业需求，该系统主要包括下述功能拈 ：用户管理拈、工艺管理拈、数据采集拈 、加工质量分析拈、信息综合管理拈、系统管理拈。

为了满足企业需求 ，各个拈必需详细设计.该系统框架如图 1所示。

制造 I艺执行与质量管理系统信息采集拈系统管理拈加工质量分析拈 l l信息综合管理拈质量参数确定控制图选择与生成质E 里 分析电子档案信息查询工作日± 信息查询派工任务进度查询产日口口加工信息查询图 1 叶片的制造工艺执行与质量管理系统框架图3.1 用户管理拈作为企业安全管理的-部分 ，产 品数据 的安全性不可忽视.该系统在安全性方面采取 的是权限分配和登陆口令方法.对于不同的部门人员，定义不同的登陆优先级 ，有不 同的操作拈.这样就避免了越权操作现象的发生。

3.2 工艺管理拈该拈包括工艺路线 的制定 、版本管理以及生产控制.在该拈 中，我们可以根据订单进行工艺路线的编制 、校对、审核，对工艺路线进行存档和版本管理 ；实时了解产 品加工进度及工序质量分析结果 ，方便管理层掌握制造车间的情况。

3.3 数据采集拈数据采集拈通过软件和硬件的集合实现对关键数据的实时采集.采集的数据包括加工信息和质加工信息采集质量信息采集系统集成管理信息建模管理量信 息。

3.4 加工质量分析拈该拈主要通过质量参数选娶质量数据采集(在数据采集拈实现)、绘制分析/控制用控制 图、质量分析与调整措施 4个主要过程，实现质量管理。

对于进入制造车间加工 的产 品来说 ，根据加 工标 准和从 ERP系统集成 的合 同信息 ，该系统能分析相应的技术协议与工艺流程，找出影响质量的关键 因素，确定该产品加工过程 中的关键工序和关键工序需要达到的工艺要求 ，因此能确定质量控制点和质量参数.计算机能根据质量参数严格控制 每-道关键工序达到的质量要求.该系统根据采集 到的质量数据计算出过程能力指数 CP，并对 CP<1的关键工 序排查原因，及时改进.同时 ，系统能根据质量数据绘制均值-极差控制 图(X-R图)，及时发现失控 工《成组技术与生产现代化》2013年第 3o卷第2期----序并改进之。

3.5 信息综合管理拈信息综合管理拈主要实现人员、原材料、半成品、成品等各类信息的综合查询、录入和报表的打印，包括：电子档案信息查询、工作 日志信息查询、派工任务进度查询、产 品加工信息查询以及所有此类信息的纸质文档的上传、下载(有权 限的前提 下)与预览。

3.6 系统管理拈为避免出现企业 信息孤岛”，该 系统应该能和企业运用的其他系统集成.目前 ，某叶片企 业 已使用的有 ERP、PLM.该 系统 与 ERP系统主要通过物料资源信息、组织结构信息、人力资源信息进行集成 ；与 PLM 系统主要通过产品结构信息、零部件信息进行集成.质量管理系统将从 ERP、PLM 系统中直接调取上述信息。

4 数据库的建立建立制造工艺执行与质量管理系统的根本 目的是为生产管理提供数据 ，实现数据共享 ]，提高加工质量.整个叶片的机加工流程就是叶片数据的处理过程.为了建立该系统，我们必须先建立叶片信息数据库.这里的叶片信息必须包括叶片的整个加工阶段所需要的数据、生成的数据和用到的数据。

数据库结构设计以能够及时、准确、有效地满足系统功能为首要 目标Ⅲg].根据企业的实际情况 ，该系统建立 的数据库主要包括：产品信息库 、机加工投料库、工艺路线库、工序检验结果库、外来文档库、不合格品库和成品库.这些库中的数据基本可以描述叶片的机加工过程.上述库 中的数据都是在叶片生产过程 中产生 的，而且是动态 的.数据库 中还包括- 些静态的库，如客户信息库 、材料库等.因此，数据库的设计应分为两个部分，分别存放静态数据和动态数据。

5 系统实现的关键技术5.1 数据采集技术该系统采用 3种方法实现数据采集 ，分别是 自动采集 、手工录入和系统之间的数据共享.加工现场的信息采集主要采用 自动采集 的方法.系统留有各种接 口，以便与不同的数据采集装置(条码机、无线射频扫描仪等各类仪器仪表)相连接.质量信息的采集主要采用的是手工录入方法.质量数据按照不同的需求会在不同的时间间隔输入指定的质量信息 ，不 同于大批量所有数据 的录入.可共享的数据信息则直接在系统间实现数据共享，或者从数据库直接读取所需信息.这类数据包括原材料的基础数据、产品的技术数据(CAD等图表信息)。

5.2 基于 MES的 SPC技术该系统 的 质量 诊 断 与 分 析模 块 主 要 运用 了SPC技术l1 .与传统的 SPC技术不同的是 ，系统在MES成熟的数据采集技术基础之上，对产品进行选取质量参数 、确定关键工序 、分析关键工 序质量信息、绘制相应的控制图 (均值 -极差控制 图等)，及时、准确地反映出车 间存在的质量 隐患 ，并清除之，以帮助车间提高产品质量。

6 应用实例与实施效果叶片制造工艺执行与质量 管理 系统 自2011年开始在某叶片厂应用.经过不断完善 ，该 系统数据采集率不断提高，各种数据精度不断提升。

(1)该系统可以叶片号码为主线 ，实时跟踪叶片的加工进度 ，准确反映订单 的完成情况 ，提高工作效率。

(2)该系统节约 了人力资源.由于在制 品的所有信息均已入库 ，因此需要查询某-产品的生产进度时，不再需要专门人员去收集该产品加工信息。

(3)该系统取 消了工艺 流水 卡与 随件单.原来该厂的每-批叶片在进入机加工后 ，都有-个随件单记录该批叶片的所有加工信息，每-叶片都跟着- 张 A4纸质工艺流水卡 ，使该厂每年消耗大量纸张.制造工艺执行与追踪系统的实施 ，成功实现了取消工艺流水卡与随件单 的 目标 ，无论对成本降低还是低碳环保都有较大作用。

实施质量管理系统后 ，生产 的质量 问题 由以前 的事后检查变为现在的事先预防 ；在每-道关键工序加工前 ，根据样品加工的质量分析控制图判断工序是否处于控制状态.如果判断为失控 ，我们就及时调整加工设备.这起到 了预 防作用 ，提高 了车间的加工质量。

叶片机加工工序的转移可完全按照工艺路线执行 ，而且必须在上-道工序合格的基础上实现，避免了Group Technology& Production Modernization Vo1.30，No.2。2013 ·23 ·原来该厂出现的在机加工结束后才发现叶片加工工序不完整，而无法查询到具体的工序.制造工艺执行与质量管理系统 的实施 ，实现了对叶片关键工序的实时动态监控 ，以及对加工状态的实时反映，为生产管理和调度指挥提供了方便。

(6)该系统为工艺分析 、指导生产、提高产品质量提供了科学依据.例如 ，在外观工序结束后 ，如果发现不合格品比例增加 ，质量工程师就应根据相应的质量控制图，分析出产生不稳定 的因素 ，及时调整或检修设 备 ，以确保在 下次 生产 之前把 质量 隐患清除。

(7)实施叶片制造工艺执行与质量管理系统后 ，该叶片厂质保部通过分析工序结果 ，能够及时向生产车间反映加工质量，降低产品不合格率 ；生产车间通过查看工序完成情况 ，可以合理安排资源设备 ；管理层能够实时了解订单完工情 况，合理安排生产计划 ，提高企业的整体运行效率。

7 结束语目前 ，叶片制造工艺执行与质量管理系统已经在某叶片厂得到 了应用，而且实用性很 强.该 系统能实现控制与跟踪整个产品加工过程，实时了解每- 道工序的完成情况 ，为计划下达层与车间层的信息沟通提供便利，使管理层更好地调度、组织和协调生产，缩短了上下游部门的信息交换时间，降低了人为错误的发生几率 ，使整个企业的运作更流畅。

从项 目角度 出发，该系统针对性强.因为是应用在叶片制造中，而叶片和其他产品不 同，它可以只看作-个零件，不是装配件.如果将该系统移植应用到其他企业 ，虽然具有-定 的通用性 ，但是还需要根据具体情况选择作为主线的产品或数据属性.总之 ，该系统可扩展性强，具有很广的应用前景。