0 引言
制造執行系統(Manufacturing Execution System，MES)是20世紀80年代開始出現的一種新型的企業生產管理系統。它以先進的信息技術和網絡技術為支撐，為實現敏捷制造和網絡制造提供了先進的信息處理平臺。現代鋼鐵企業MES中的質量管理系統作為核心功能之一，應當是以信息處理技術為核心，并融人了先進的質量管理理念的決策支持平臺。
1 現代質量管理發展背景
1.1 現代質量管理的技術核心是統計分析技術
質量管理科學自20世紀30年代末發展到今天已經經歷了質量檢驗、統計質量控制、全面質量管理和六西格瑪質量管理3個階段。從整個質量管理發展的歷程看，從最初的質量檢驗階段到現在的六西格瑪質量管理，統計分析技術一直是質量分析和質量改進的主要手段。
現代質量管理方法的核心是構建于統計分析理論基礎之上的，其主要的管理手段，如SPC、DOE等都是通過統計分析的方法達到質量控制和質量分析的目的。而隨著信息技術的快速發展成熟，又進一步促進了質量管理理念的變革，20世紀80年代興起的六西格瑪管理，更是將所有的管理都以量化的指標來衡量，包括一些以前認為只能定性分析的過程，如客戶滿意度等。在其管理的核心步驟DMAIC(Design or Define、Measurement、Analysis、Improvement、control)中廣泛地使用了各種統計分析和統計圖形工具，突出了以數據說話的管理思路。
雖然統計分析方法并不是現代質量管理的全部，但作為其技術核心使企業質量管理走向了科學管理的軌道。
1.2 先進的信息技術是現代質量管理的保證
20世紀后期，現代信息技術取得了突飛猛進的發展，尤其是計算技術、數據庫技術、網絡技術的日見成熟給企業的管理模式帶來了翻天覆地的變化，這其中也包括現代質量管理理念的變革。過去手工無法完成的復雜統計分析工作，現在通過統計軟件可以輕而易舉地做到，并且能夠以直觀的圖形方式展現給操作者；過去無法采集到的眾多關鍵質量信息，現在通過先進的傳感設備和數字通信技術可以實時地傳送到質量管理系統中，使管理者對當前的質量狀況了如指掌。現代六西格瑪質量管理要求百萬次機會中只有3.4個不合格機會，如果沒有先進的信息處理技術做基礎，這是無法想象的。因此，信息技術是現代質量管理的技術保證。
2 鋼鐵企業MES中的質量管理系統
2.1 鋼鐵企業質量管理系統的功能范圍
現代鋼鐵企業的信息系統已經逐步發展成為3層ERP／MES／PCS架構，而整個企業的質量管理任務也主要由這3大系統承擔，但各系統的側重點有所不同，其中的主要質量管理功能由MES完成。整個企業的質量管理功能分布呈兩端小、中間大的橢圓形，如圖1所示。
圖1 質量管理功能分布
在ERP中，質量管理功能并非其核心功能之一，其中的質量管理模塊更多的是為其他核心模塊，如成本管理、銷售和采購管理、財務管理等提供質量數據支持，同時也為MES系統提供質量標準數據。因此，目前主要的ERP提供商SAP、Oracle等，其產品中的質量管理功能都是比較弱的。
在PCS系統中，其質景管理的功能主要是采集質量數據并送往MES中，另有一些統計過程控制SPC的功能，但也僅限于對一些變化速度較快的質量特性進行統計過程控制，因此在通常的PCS系統產品中主要的質量管理功能就是提供統計過程控制SPC模塊。
對于鋼鐵企業而言，其質量管理功能的核心在MES層中。通過PCS層傳送來的各種質景數據在MES層中進行分析，判斷出關鍵的質量特性，并對其實施統計過程控制；將PCS層送來的質量數據進行綜合處理后，送到ERP層；從ERP層取得的質量標準數據，用于在MES中進行質量工藝設計；通過D(Design or Define)、M(Measurement)、A(Analysis)、(Improvement)、c(Control)5個質量改進環節，對質量問題進行分析，總結出改進方案，優化質量設計。
2.2 鋼鐵企業質量管理系統的功能結構
現代鋼鐵企業的質量管理應當是融入了先進的質量管理理念的，以信息技術為支撐的質量管理。作為鋼鐵企業MES中的質量管理信息系統將覆蓋從原燃料、半成品到最終成品質量的整個過程，為企業不同管理層的人員提供解決質量問題、改善產品品質的決策支持。質量管理信息系統將進料檢驗、生產過程的工藝參數、半成品檢驗到最終產品檢驗各環節的所有質量信息集成起來，實現產品質量的追溯和質量問題追蹤，并形成一個完整的質量信息反饋體系，最終完成產品質量的持續改進。因此，質量管理信息系統應當根據鋼鐵行業質量管理的特點，在引入先進的質量管理理念的基礎上，建立完整的質量管理PDcA循環體系。其功能結構如圖2所示，質量持續改進體系環如圖3所示。
圖2 質量管理信息系統功能結構圖
圖3 質量持續改進體系環
鋼鐵企業MES中的質量管理信息系統包含6個主要功能：工藝標準數據庫、質量設計、質量檢驗和工藝參數采集、質量判定、質量分析與優化、質量控制。各主要功能包含以下主要內容：
(1)工藝標準數據庫用以存儲生產工藝標準數據。
(2)質量設計根據產品質量標準和合同標準進行產品質量設計；根據生產下藝標準進行生產工藝參數設計；根據質量分析與優化的結果調整質量設計。
(3)質量檢驗及工藝參數采集質最檢驗數據和生產工藝參數的采集；設計檢驗方案以及檢驗業務的管理。
(4)質量判定根據質量檢驗結果，結合工藝標準數據和合同標準數據對產品質量進行判定，包括成分判定、材質判定、外觀期定、綜合判定等，同時還需要完成質量保證書的管理。
(5)質量分析與優化分析產品生產過程中的工藝參數值以及相應的工藝標準數據，找出影響產品的某質量特性，如抗拉強度的關鍵工藝因素；當出現質量問題時，通過對相關生產工藝實際參數進行分析，結合專家經驗找到原因；根據分析結果優化相應的工藝標準；質量信息的組合查詢；各種質量統計報表。
(6)質量控制針對質量分析與優化模塊確定的關鍵質量特性影響因素實施統計過程控制SPC。
3 鋼鐵企業MES中質量管理系統的技術架構
產品質量作為鋼鐵企業的生命，其控制和改進一直是企業所關心的核心問題之一。現代質量管理體系提供了一整套質量改進方法，用于改善產品質量。它的質冪控制理論核心統計過程控制SPC利用概率統計的理論通過控制圖發現生產過程中的異常，然后采取措施消除引發異常的因素，使生產過程穩定在一個比較高的水平，從而保證產品的質量。但是，由于現代質量管理體系是構筑于統計分析的理論基礎之上，它的基本分析工具是以統計學為基礎的，而統計學理論是依賴于顯示的基本概率模型，即統計學方法主要是為驗證已有的設想而分析數據。要想在已有的生產數據中發現解決問題的辦法，即提出設想，sPC是無能為力的。而試驗設計(DOE)作為現代六西格瑪質量管理體系的質量改進部分和質量設計部分的主要工具，在流程工業這種必須連續生產、生產節奏不允許被經常打斷的企業中，更多的是在實驗竄里發揮作用。
隨著鋼鐵企業信息化步伐的加快，企業積累了大量的生產工藝數據，這些數據中包含了大量與產品質量有關的信息，但它們并沒有被充分利用，如何從這些數據中挖掘出與產品質量有關的有用信息，并利用這些信息提高產品質量，優化產品質量設計，加快新產品開發周期，是企業更為關心的問題。
因此，對于現代鋼鐵企業MES中的質量管理系統而言，不儀僅需要SPC、DOE、MSA這樣的統計分析工具，而且還應該將智能信息處理方法納入其技術架構內，如圖4所示。
圖4 質量管理系統的技術架構
該技術架構以數據庫技術(包括數據倉庫技術)為基礎，將現代質量管理工具和智能信息處理工具相結合，共同為鋼鐵企業MES中的質量管理提供技術保證。
4 結論
本文闡述了鋼鐵企業MES中的質量管理系統的功能范圍及功能架構，該功能架構將現代質量管理理念與鋼鐵企業質量管理功能有機地結合起來，在此基礎上提出了以統計分析技術和智能信息處理技術為核心的MES質量管理的技術架構，為鋼鐵企業實現質量持續改進提供了有效的技術保障。
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