多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行研究

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

随着市澈争的不断加剧、客户多样化需求的日益提高以及产品更新换代的不断加快，制造企业的生产模式正逐步由传统的大批量生产转变为多品种小批量生产，且对生产过程的质量控制也更为严格 4。 在多品种小批量的制造模式下，装备制造企业的复杂精密零件生产车间质量信息源多，数据量大，流动频繁，而传统的质量信息管理模式往往造成质量信息实时交互性差，人工质量统计分析困难，生产质量得不到有6效控制。如何实现车间质量信息的集成运行，已成为广大复杂精密制造企业迫切需要解决的问题。

目前，国内外针对质量信息集成技术开展了大量的研究并取得了卓有成效的研究成果。文献[5]建立了基于射频识别技术(RFID)的供应链生产质量追溯系统，实现了制造企业供应链质量信息的共享，使产品质量问题的响应速度和质量信息追溯能力得到了极大的提高。文献[6]提出了基于可扩展标记语言(XML)设计工具的制造质量信息模型，在模型的支持下，制造质量信息能够集成到设计工具的功能层。文国家自然科学基金资助项目(50775228)；国家科技支撑计划项目(2012BAF12B14)；国家863/CIMS主题资助项目(2007AA040701)喻丽华，等 ：多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行研究 2013年第 4期献[7]结合质量链的概念模型和特征 ，分析质量在形成过程中对质量信息的需求，建立了基于质量链管理的质量信息结构模型。文献[8]设计并实现了-个基于 Intranet的质量信息管理系统，建立了该系统的功能模型和工作流程。

综上所述，国内外学者从集成技术的角度，为质量信息的集成运行提供了大量的技术解决方案，同时也取得了许多有价值的成果。然而，从车间质量信息管理运作模式的角度对质量信息集成问题进行的研究还比较缺乏。为此，本文借鉴以上研究成果，基于网络化多功能交互式信息终端 ]，针对多品种小批量复杂精密零件生产车间质量管理的特点及需求，提出并研究了-种车间质量信息集成运行的管理模式，并将研究成果在某多品种小批量复杂精密零件生产车间进行了应用验证。

1 多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行管理模式的建立1.1 多品种小批量复杂精密零件生产车间质量管理的需求分析多品种小批量复杂精密零件生产车间产品质量要求高，多品种并行生产使得车间的质量管理变得异常复杂和困难。目前，车间质量管理的特点及存在的问题主要表现如下：1)零件结构复杂、精度要求高，生产中需要采集的质量信息源多，采集频繁，数据量大。

手工采集、纸质记录的信息采集方式往往造成质量信息可信度低，信息收集不系统。2)多品种小批量并行生产的质量状态多，人工统计分析困难，传统的简单统计分析技术往往造成质量异常事件得不到及时发现，车间不合格品率得不到有效控制。3)精密零件工艺要求高，使得工艺部门与生产部门的工艺协作度要求高，制造成本高，产品价值高。小批量加工时，信息反馈不及时常常造成零件的批量报废 ，这给企业带来了巨大的损失。上述问题严重影响了多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息的综合利用率和利用效果 ，降低了质量控制能力，极大地制约了车间质量管理水平的提高。显然，仅仅利用传统的技术手段和管理方法已经无法解决 目前多品种小批量精密零件生产车间在质量信息运行方面存在的问题和难题。

为此，本文提出-种多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行模式，该运行模式的基本思想是基于车间生产现场的网络化多功能交互式信息终端，把质量信息的实时交互延伸到车间的生产现场 ，打通整个生产过程的质量链 ，通过质量指令信息的实时下达与调整转换，生产质量动态信息的高效采集、实时传递和交互反馈，实现质量信息在车间生产现场的操作工人、生产装备、车间调度、质量部、设计部及企业高层等之间的集成运行，为各部门协同生产质量控制提供有力的质量信息支持，从而提升车间质量管理水平。 。

1.2 多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行模式的总体框架基于构建质量信息集成运行模式的基本思想，笔者建立了多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行模式总体框架，见图1。

在该框架中，目标层是该模式的总体运行 目标，通过业务执行层中各业务活动的执行，支持总体目标的实现；状态分析层将信息采集与交互层获取的各种质量信息转换为支持各种业务活动的有用信息；信息采集与交互层是质量信息管理业务与生产现场连接的纽带。

塑盐堡堕 、- A-.、 压量控生产调度 I. (生产穆 土 (质量部 礓工过程控髓 甜 量仪表音 ～ 、 合格管理I 蓟圈 囵 琶-j管理l吾设备基本信息管理I l检测设备运行管理l I检测设备维护管理- - 生 垡 生 堡 生 线望图 l 多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行模式的总体框架状态分析层与交互层2 多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行模式的关键支持系统基于上述质量信息集成运行模式，笔者建立了-72013年第 4期 现代制造工程(Modem Manufacturing Engineering)个质量信息集成运行的信息采集与交互平台，以支持质量信息集成运行模式的应用实现。该平台主要由出 生产线 1生产线2生产线n三个子系统构成，即信息采集子系统、信息交互子系统以及支撑子系统，其框架如图2所示。

1人机交 1 l I 质量控制计划 I质量任I1互界面l I 1 CAD模型 I务管理I 工艺文档 1质量检lI条码扫1： 网络 质量检验规程 l验管理l 描器Il数据传 化多 NC程序I数控设备I：.《i协螋 功能 设备信息 i坌捌 交互原材料信息 I消息管理l 1 RFID l 设备通 式信信协议 息终信息下达 l l 端 l装备管理Il检测设备1 质量动态信息 质量异常信息 I系统管理I信息反馈L 信息采集子系统 信息交互子系统息反馈!叵圃 !l-ICAPP-I Il叵圃 l1-I MES-Cal I：l财务管 l I I理系统 Ill ： Il l远程服 l I I务系统 l二二 J支撑子系统图2 多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行的信息采集与交互平台框架2.1 信息采集子系统信息采集子系统以网络化多功能交互式信息终端为信息汇集中心，通过其与数控设备、检测设备、条码扫描器及 RFID互联，以多种方式实现生产车间各种质量信息的采集。该信息交互终端集数据采集、信息交互与设备集成等多种功能于-体，可通过标准接口集成车间各种加工与检测设备，实时采集设备运行参数，对设备运行状态进行监控，所以基于该终端能较方便地实现企业管理层与车间生产现场质量检测人员和操作工人之间的实时信息交互。

2.2 信息交互子系统信息交互子系统主要由管理器端子系统、终端子系统以及消息传输子系统等三个子系统组成，可实现的主要功能包括质量任务管理、质量检验管理、运行状态分析、消息管理、装备管理及系统管理等。该子系统能方便地实现与其他信息系统和生产现场信息终端的实时信息交互反溃在生产车间的质量信息流人方向上，管理器端子系统通过与其他信息系统的集成，获取各功能拈所需的相关信息，并通过终端子系统的信息终端将信息下达到车间生产现场；在生产车间的质量信息流出方向上，通过终端子系统采集零件生产质量相关信息，提供给管理终端子系统相应的功能拈，并将各功能拈输出的信息反馈给其他相关信息系统；消息传输子系统则实现终端与终端以及终端与管理端间的双向信息的实时交互。

2.3 支撑子系统生产车间质量信息集成运行的信息化支撑子系8设计人员调度人员生产人员质检人员财务人员远程客户统，是支持多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行的各种信息化系统的集合，包括制造执行系统(MES)、产品数据管理(PDM)系统、计算机辅助设计(CAD)系统、计算机辅助工艺规划(CAPP)系统、财务管理系统，以及远程服务系统等，并能够通过企业服务总线无缝地实现各信息系统之间的集成，以支持车间的质量信息集成运行和各部门相关人员的协同质量控制。

3 多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行模式的应用实践目前，本文所述的多品种小批量复杂精密零件生产车间质量信息集成运行模式已在某制造厂得到应用。该厂实施的制造过程信息化系统--精益生产规划与制造执行系统已成为其零件生产车间管理的有效支撑工具。零件生产车间质量信息集成运行是该系统的重要内容之-，质量信息集成运行模式如图3所示。该质量信息集成运行模式在质量管理方面的优势主要表现如下：1)实现了生产现场质量信息的高效采集，提高了质量信息采集的准确性、实时性和系统性。2)实现了相关各部门与车间生产现场之间零件质量信息传递的实时化、电子化和无纸化，提高了车间质量信息交互的实时性和准确性，保证了零件质量良好的可追溯性。3)实现了质量控制计划从制定、下达、执行，到各部门、各环节质量信息交互反劳质量控制的闭环运行，进-步提高了企业车间质量信息管理的优化组织能力、质量控制任务的快速响应能力