CIMS环境下电子产品质量可靠性管理系统设计与实现

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产品质量是现代制造业企业赢得激烈的市场竞争的最关键因素，也是CIMS的重要组成部分。

而产品的可靠性又是产品质量的核心要素，是企业努力追求的 目标∩靠性管理的 目的是提高产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力，是产品质量管理工作的进-步发展和深化 。

产品的质量指标是-个综合性指标 ，包含可靠性、技术性、经济性以及安全性四个指标，电子类产品的可靠性好坏主要由可靠性指标来衡量。

可靠性高的产品在使用过程中不但能保证其性能的实现，而且故障发生的次数较少，维修费用较低，安全性能高。通过对电子产品可靠性统计分析可发现影响产品可靠性的主要因素，进而采取相关设计纠正措施，提高产品的可靠性。

由于缺少先进的可靠性管理系统，使得产品质量统计信息不准确、可靠性分析水平落后，难以适应现代化生产的需要 。国内文献大多没有描述产品可靠性管理系统的开发内容，仅仅描述可靠性分析或检验方法，如采用AHP-DEA方法对某产品进行可靠性分析评价口，元器件的可靠性筛选与失效分析 ，电子元器件可靠性管理方法 ，描述企业级和产品级的可靠性管理体系 以及故障树分析法的应用口。因此开发-套实用的电子类产品质量可靠性管理信息系统具有重要的现实意义。

本文以某大型电子产品生产企业质量综合管理过程业务为应用背景，详细描述了PQRMS的功能设计、数据库设计以及软件总体框架的设计过程，并给出了产品失效拈在Cairngorm框架下的详细实现过程。

1 PQRMS的分析与设计可靠性管理的主要功能包括故障报告、故障分析、故障纠正、产品失效率管理、零件应力筛选管理、零部件环境试验管理、产品质量问题管理、质量可靠性计算查询以及月统计报表等。

1.1产品可靠性管理系统的功能分析与设计可靠性管理主要由可靠性部门承担，其业务过程描述：由产品故障发现人员发现产品故障后填写故障报告单；再 由技术人员根据故障现象进行故障分析，查找故障原因，填写故障分析报告；由相关可靠性管理人员给出纠正措施，填写故障纠正单；同时系统用户登记某个元器件或产品的故障发生次数，自动统计失效率；此外零件收稿日期：2013-02-25基金项目：教育部人文社会科学研究青年基金项目 (12YJCZH209)；江苏竖械设计制造及其自动化专业重点学科建设基金资助项目 (120106050001)：江苏省高校自然科学基础研究项目 (10KJB460003)：南京工程学院青年基金项 目 (QKJB2011003)作者简介：邱胜海 (1967-)，男，江苏兴化人，副教授，工学硕士，主要从事工作流技术、ERP及CIMSI程的设计与开发、工业工程理论及应用的教育与科研工作。

第35卷 第3期 2013-04(下) [151 l 匐 化应力筛选管理主要对零件应力进行试验，登记合格数量；零部件环境试验管理主要对零件的使用环境进行试验，登记合格数量；产品质量问题管理主要对零部件出现的问题进行登记并记录处理结果；可靠性统计主要对零部件的各种可靠性信息进行统计产生可靠性质量月报及相关图表，供相关部门做质量评估的依据。

根据产品质量可靠性管理的功能描述，结合产品质量可靠性管理信息部门人员信息以及电子类产品的基础数据，设计产品质量可靠性管理系统的总体功能结构如图1所示，其中产品可靠性管理-级数据流程图描述如图2所示，在此基础上可以逐步分解成最细化的数据流程图。

图1描述的系统主要 由基础信息管理、系统信息管理及质量可靠性管理三个部分组成。其中基础信息管理主要维护系统的基础信息，如原材基础信息管理 l r系统信息管锺] 厂 疆 酐l 面原材料信息管理兀 器件信息管理零部件信息管理成12日口信息管理标准化信息管理加工工序管理员工信息管理部门信息管理权限管理故障报口管理故障分析管理故障纠正实施管理零部件应力试验管理零部件应力筛选管理图1 产品质量可靠性管理信息系统功能结构图零部件质量管理产品失效盎管理可靠性指标计算查询可靠性信息统计图2 产品可靠性管理-级数据流程图11521 第35卷 第3期 2013-04(下)料 、元器件 、零部件、产品、加工工序以及标准化信息；系统信息管理主要维护使用系统的用户及其权限；质量可靠性管理主要维护故障信息、故障纠正措施、故障分析信息、零部件质量信息、质量检验信息、应力测试信息、应力筛选信息以及产品失效信息等。

1.2 PQRMS的数据库分析与设计对数据流程图中的数据存储、数据流及业务功能进行数据分析，可以得到数据库的实体信息及其相互对应关系，建立数据库概念模型(E-R模型)如图3所示。

再根据函数依赖及规范化理论对各个实体进行规范化设计，去除不正常的部分函数依赖及传递函数依赖，使之达到第三范式 (3NF)。由于篇幅所限，图中只列出了实体名称及主码。

根据3NF设计理论，对图3各实体进行规范化后，确定质量可靠性管理数据库的逻辑设计模型 (下划线表示实体的主码或主关键字)如下：故障报告信息(故障报告单编号，故障发生时间，故障观测者 ，故障发生条件，故障件编号，生产商 ，生产 日期 ，务l 匐 似故障报告信息 故障纠正信息纠正单编号故障件编号分析单编号(Flq报告单编号(F故障分析信息1煎分析单编号、1 故障件编号要盟 营 . 、 零部件编号 拦产品编号 l 失效单编号鞣善 FK) It- 零部件名称.图号 产品名称 1 产品编号(FIq产品编号(F .，J 产品失效明细质量检验明细 质量检验信息 絮‰、 臻 姜 曼1 "-I毽 单编号FK)检验明细编号 I 产品编号(FIql ，应力测试明细 压力筛选明细 筛-；靠僖 自厘力测试信息 蓑 ‰1.-. 师选明列骊亏 I I 、 M 口 4单编号 盘 蘧 葫 10 ，师远早骊号产品编号(F I 产品编号fFI(1 l l图3 产品可靠性管理数据库E-R模型图4 基于Caringorm架构的可靠性管理系统总体架构图批次号，累计工作时间，故障现象，故障模式，报告人，报告 日期)；故障分析信息 (故障分析单编号，故障报告单编号，故障件编号，故障分析描述，故障产生原因，故障分类，责任单位，纠正措施，分析人员，分析 日期)；故障纠正信息 (纠正单编号，故障报告单编号 ，故障分析单编号，故障件编号，纠正单位，纠正时间，纠正措施，纠正效果，未解决问题，纠正者，纠正日期)；纠正单明细 (纠正明细编号，纠正单编号，零部件编号，零部件图号，生产商，批次号，生产日期)；产品失效单 (失效单编号，产品编号，填写 日期，填写人，每 日运行时数)；产品失效明细单 (失效明细编号，失效单编号，失效信息，失效次数，失效日期 )；质量检验单 (检验单编号，产品图号，填制日期，产品编号，开始时间，结束时间)；质量检验单明细 (检验明细编号，检验单编号，存在问题，存在原因，处理结果，检验人)；环境应力测试单 (测试单编号 ，填写 日期，填写人)；环境应力测试明细单 (测试明细编号，测试单编号，产品编号，产品图号，测试总数，不良数量，检验人，检验 日期)；环境应力筛选单 (应力筛选编号，测试单编号，填写 日期，填写人)；环境应力筛选明细单 (应力筛选明细编号，筛选单编号，产品编号，产品图号，测试总数，不良数量，检验人，检验日期)¤助于数据库分析设计工具，可将逻辑模型转化为数据库的表、视图及触发器等对象，完成数据库的物理设计。

1.3 产品质量主要可靠性指标及其计算可靠性指标分为可修复产品的平均故障间隔时间 (Mean TimeBetween Failure，简称MTBF)、不可修复产品的平均故障间隔时间(Mean Time To Restoration，简称MTTR)、可靠度R(t)、失效率九等，由于电子产品的平均寿命主要服从指数分布 ，故在PQRMS ，MTBF根据公式 (1)计算得到。

第35卷 第3期 2013-04(下) [153] 1生 匐 似MTBF (MTTR)： /，zJi1(1) 2 PQRMS软件架构设计及应用示例式 (1)中T 表示电子产品的总工作时间，n为发生故障的总次数，两个参数均由故障报告信息表中的累计工作时间及故障统计次数而来；失效率 根据公式 (2)计算得到，也可根据产品失效信息表计算得到，t时间范围内的可靠度R(t)lJ由公式 (3)计算得到。

九I/MTBF (2)R(t)：e- (3)在指定时间段计算得到上述几个指标后，就可以绘制MTBF(MTTR)、失效率及R (t)趋势图，通过分析各阶段产品的可靠性趋势信息，可以更好的进行产品质量的控制。

由于产品质量可靠性管理系统是企业CIMS的重要组成，具有共享性、高集成性、高可靠性、易维护性与可扩展性的特点，因此采用B/S模式的Java EE多层架构体系解决方案 。在该架构体系的基础上在用户表示层与数据访问层之间增加了Cairngorm框架 ，在数据访问层与数据库层之间增加了Spring框架，各层功能描述参见相关文献，在此不再赘述。

Cairngorm是由adobe公司推出的-个轻量级的Flex A程序开发框架。目的是提高程序的可扩展性、可维护性。Cairngorm主要应用若干设计模式来开发Flex应用程序，从而使开发的Flex程序具有可扩展性，可维护性。图5描述了采用Cairngorm图5 基于Caringorm框架的产品失效管理实现流程[1541 第35卷 第3期 2013-04(下) l .8框架完成产品失效信息维护的实现流程，该框架详细实现流程如下：①用户在视图层的失效信息维护界面上填写失效信息，系统将其封装成失效信息值对象ProdFailVO ②将继承CairngormEvent系统事件的维护失效信息事件AddProdFailEvent- 起传递给控制层的FrontMgrController前端控制器 对象上 ；③根据导 向短语映射 至具体 的AddProdFailCommand命令对象；④连续调用ProdFailDelete代理对象和ServiceLocator定位器对象；⑤由Spring框架自动产生响应的数据访问对象ProdFailServicelmpl，并由这个对象负责与数据库进行CRUD交互；⑥根据执行的结果，得到响应信息；⑦⑧将响应的信息连同返回的数据库表对应的失效对象集合，数据绑定到失效列表页面的数据网格控件中。

Spring与Flex集成的配置文件包括Spring系统配置文件app1icationContext.xml、数据库连接参数配置文jdbc.properties、Spring与Flex Cairngorm集成的配置文件remoting-config.xml、web服务器配置文件web.xml等。由于篇幅所限，架构中各层具体的组件设计与相关配置文件内容在此不再赘述。

3 结论开发-个高质量的产品质量可靠性管理 系统，能极大的提高制造业企业的产品质量，改善产品质量的控制和管理过程，优化产品的设计，大大提升企业的产品竞争力。采用的Java EE多层框架融合了多种优秀的开源技术，/lFlex技术、基于Hibernate的DAO技术、XML技术、Cairngorm框架以及Spring框架等，能满足产品质量可靠性管理系统的富客户端强大的图表统计要求以及与CIMS等系统集成的要求-发成功的质量可靠性管理系统具有较好的图形化、报表化、可扩展性、安全性和可维护性等特点，可大大降低现代企业MIS开发的成本，加速企业信息化建设的进程。