0 引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)在航空制造企業(yè)各個領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用，特別是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)、計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(cAPP)、企業(yè)資源計劃(ERP)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理(TDM)等已經(jīng)取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，而質(zhì)量管理是航空制造業(yè)企業(yè)今后信息化建設(shè)的重點(diǎn)工作之一。目前已有不少國內(nèi)外學(xué)者對企業(yè)質(zhì)量管理進(jìn)行了相關(guān)研究。
夏新對強(qiáng)化環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理體系建設(shè)進(jìn)行了研究，提出了完善監(jiān)測技術(shù)體系、建立監(jiān)測質(zhì)量控制指標(biāo)體系、提高環(huán)境監(jiān)測人員技術(shù)能力和水平等環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理有效方法；姜鵬等提出并分析了以知識轉(zhuǎn)移為中間變量對企業(yè)績效實(shí)施影響這一質(zhì)量管理思路，并由此構(gòu)建了質(zhì)量管理與企業(yè)績效關(guān)系模型，更加全面地評估了質(zhì)量管理實(shí)踐的應(yīng)用效果；Kumar等提出了包括質(zhì)量要素、職能單位和質(zhì)量意識階段等含多個變量的質(zhì)量管理框架，構(gòu)建了用于測量企業(yè)質(zhì)量管理效果的質(zhì)量競爭力指數(shù)模型；何楨圈等進(jìn)行了制造業(yè)質(zhì)量管理要素及競爭力分析，收集了數(shù)百家企業(yè)的質(zhì)量管理相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過相關(guān)系數(shù)矩陣、因子載荷矩陣及因子分值對目前制造業(yè)質(zhì)量管理水平進(jìn)行評價，針對存在的問題和不足提出了相應(yīng)的對策。
以上研究主要針對企業(yè)中的手工作業(yè)或分散的各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)采集周期長、匯總與監(jiān)控難度大。基于此，本文構(gòu)建以產(chǎn)品質(zhì)量管理及非實(shí)物過程質(zhì)量控制為基礎(chǔ)的信息化系統(tǒng)，通過實(shí)物過程質(zhì)量數(shù)據(jù)與非實(shí)物過程質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集來實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控與改進(jìn)企業(yè)質(zhì)量狀況。
1 航空制造企業(yè)質(zhì)量管理現(xiàn)狀
質(zhì)量管理大多分散在各自的系統(tǒng)之中，屬于獨(dú)立的單元管理，無法形成企業(yè)質(zhì)量管理規(guī)范體系，無論在軟件技術(shù)層面，還是在應(yīng)用層面均越來越難適應(yīng)企業(yè)軍機(jī)生產(chǎn)提速、民機(jī)轉(zhuǎn)包生產(chǎn)和新機(jī)研制立項(xiàng)的要求。
在產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方面實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的設(shè)計更改、工藝設(shè)計更改的管理；在企業(yè)資源管理中實(shí)現(xiàn)了器材、零組件的出／入庫檢驗(yàn)管理及產(chǎn)品配套管理；在制造執(zhí)行管理中實(shí)現(xiàn)了零件／部件的工序及完工檢驗(yàn)管理。而這些質(zhì)量狀況的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分散在各自的系統(tǒng)之中，難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的質(zhì)量管理與控制平臺，同時，應(yīng)急放行與保留、不合格品處理等質(zhì)量相關(guān)的業(yè)務(wù)以及非實(shí)物質(zhì)量管理業(yè)務(wù)沒有進(jìn)行管理與控制。
航空制造企業(yè)質(zhì)量管理與控制存在的問題如下：
(1)產(chǎn)品生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集與控制難度大，無法為產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時的預(yù)警與控制。
(2)非實(shí) 質(zhì)量管理缺乏有效的手段，無法對質(zhì)量糾正與改進(jìn)狀況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)督與控制。
(3)產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)缺乏有效的管理手段，質(zhì)量狀況追溯周期長、準(zhǔn)確性差。
2 數(shù)字化質(zhì)量管理的需求
在航空企業(yè)質(zhì)量管理三大主線需求的基礎(chǔ)之上，通過對具體業(yè)務(wù)需求的分析，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計過程、工藝設(shè)計過程、生產(chǎn)準(zhǔn)備過程、器材采購過程、零件制造過程、產(chǎn)品裝配過程、試飛過程以及技術(shù)服務(wù)過程，分解后的業(yè)務(wù)需求如下：
2．1 產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量監(jiān)控
(1)應(yīng)用在線檢測，及時、快速采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量的實(shí)時監(jiān)控。
(2)以AO／FO為主線，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集歸檔。
(3)以產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)層次關(guān)系建立樹狀的QBOM，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品單機(jī)質(zhì)量檔案。
(4)通過質(zhì)量檔案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計更改、技術(shù)狀態(tài)檢查、產(chǎn)品追溯等技術(shù)狀態(tài)控制功能。
2．2 質(zhì)量目標(biāo)落實(shí)和牽引
(1)建立企業(yè)各項(xiàng)質(zhì)量目標(biāo)按機(jī)型、部門分解的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量目標(biāo)分層次的自動分解，落實(shí)到每一個具體過程之中。
(2)通過與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量目標(biāo)數(shù)據(jù)的分層次整理、分析功能。
(3)建立以駕駛艙為形式的企業(yè)級質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對質(zhì)量目標(biāo)圖形化的實(shí)時監(jiān)控。
(4)建立持續(xù)改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)流程和案例庫，實(shí)現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量管理的PDCA循環(huán)。
2．3 非實(shí)物過程質(zhì)量控制
(1)應(yīng)用工作流模式，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的自動觸發(fā)。
(2)按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)法要求，明確并采集每一步工作的責(zé)任人、工作內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)、時間等要素，將質(zhì)量管理體系文件要求固化到系統(tǒng)中，提高工作效率。
(3)建立工作看板，幫助部門領(lǐng)導(dǎo)全面掌握各項(xiàng)工作進(jìn)展情況，實(shí)現(xiàn)非實(shí)物過程的質(zhì)量控制。
(4)定期對各項(xiàng)工作進(jìn)行統(tǒng)計，實(shí)現(xiàn)對員工工作質(zhì)量狀況的管理。
3 集成質(zhì)量系統(tǒng)的構(gòu)建
3．1 系統(tǒng)的總體目標(biāo)
集成質(zhì)量系統(tǒng)(IQS)目標(biāo)是遵循質(zhì)量管理的思想和要求，以先進(jìn)的信息集成和過程集成軟件技術(shù)為支撐，實(shí)現(xiàn)基于過程的原始數(shù)據(jù)采集、分析、處理與傳遞的自動化；實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全壽命周期的質(zhì)量狀態(tài)控制；形成質(zhì)量運(yùn)行預(yù)警機(jī)制，支持對質(zhì)量問題的追溯、診斷與決策；實(shí)現(xiàn)質(zhì)量系統(tǒng)與其他管理系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，保障質(zhì)量管理與控制的有效展開；以信息化為契機(jī)，規(guī)范和創(chuàng)新質(zhì)量工作，為企業(yè)新產(chǎn)品的研制提供強(qiáng)有力的支持。
為了集成質(zhì)量系統(tǒng)(IQS)總目標(biāo)，針對質(zhì)量體系的管理與控制，采購、生產(chǎn)、試飛、生產(chǎn)準(zhǔn)備、技術(shù)服務(wù)過程的管理與控制應(yīng)達(dá)到的具體目標(biāo)為：
(1)以質(zhì)量目標(biāo)制定與分解、實(shí)施情況反饋與考核為中心，實(shí)現(xiàn)對各級單位質(zhì)量工作、各階段質(zhì)量目標(biāo)運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和預(yù)警機(jī)制，確保企業(yè)質(zhì)量管理總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
(2)通過全面監(jiān)控質(zhì)量體系、計量體系運(yùn)行過程的質(zhì)量記錄，建立完善的質(zhì)量管理體系日常監(jiān)督、審核工作的管理和預(yù)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問題的閉環(huán)、協(xié)同管理，全面、實(shí)時掌握質(zhì)量體系、計量體系的運(yùn)行狀況。
(3)通過將采購、生產(chǎn)、工藝裝備制造、試飛及技術(shù)服務(wù)過程數(shù)據(jù)的采集、分析、處理與傳遞的電子化，并與PDMkMESkERP＼TDM系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量信息與設(shè)計、工藝、采購、制造、試飛、工裝及技術(shù)服務(wù)的信息集成、產(chǎn)品質(zhì)量檔案的電子化，提高產(chǎn)品全壽命周期質(zhì)量控制與管理水平，達(dá)到產(chǎn)品全壽命質(zhì)量信息的可知。
(4)通過優(yōu)化采購、生產(chǎn)、工藝裝備制造、試飛、技術(shù)服務(wù)過程故障處理流程、質(zhì)量信息管理、設(shè)計更改控制的處理流程，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨業(yè)務(wù)的集成、不合格品的動態(tài)閉環(huán)管理，實(shí)現(xiàn)全生產(chǎn)過程質(zhì)量可控。
(5)在整合企業(yè)質(zhì)量改進(jìn)管理分級、分層次的業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)之上，對企業(yè)出現(xiàn)的重大、典型質(zhì)量問題建立追溯、診斷、改進(jìn)實(shí)施、有效性評價的運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量工作的持續(xù)改進(jìn)，建立各類質(zhì)量問題在各個層次可管的機(jī)制。
(6)建立順暢外場質(zhì)量信息以及外場備件消耗情況反饋、處理、統(tǒng)計與分析平臺，提高技術(shù)服務(wù)及時率。
(7)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)管理，管理理化、特設(shè)、計量裝前試驗(yàn)等測試數(shù)據(jù)，依據(jù)系統(tǒng)提供的試驗(yàn)檢測計劃和要求，獲取反饋的試驗(yàn)檢測結(jié)果。
3．2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
根據(jù)目前企業(yè)質(zhì)量管理的基本模式，首先需要解決的是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集，其中同其他信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成以及業(yè)務(wù)流程的整合也是集成質(zhì)量系統(tǒng)(IQS)質(zhì)量數(shù)據(jù)來源的重要工作，同時需要完成對質(zhì)量目標(biāo)的分解、質(zhì)量數(shù)據(jù)的綜合管理以及產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)等與質(zhì)量管理直接相關(guān)的工作。集成質(zhì)量系統(tǒng)(IQs)的總體架構(gòu)如圖一所示。
集成質(zhì)量系統(tǒng)(IQS)的業(yè)務(wù)架構(gòu)定義，重點(diǎn)是充分利用企業(yè)現(xiàn)有的信息化系統(tǒng)資源，以實(shí)現(xiàn)集成質(zhì)量系統(tǒng)(IQS)同外部信息化系統(tǒng)集成為基礎(chǔ)，利用同外部系統(tǒng)的集成，實(shí)時采集產(chǎn)品設(shè)計過程、工藝設(shè)計過程、采購過程、零件制造過程、裝配過程、生產(chǎn)準(zhǔn)備過程、試飛過程、技術(shù)服務(wù)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品單機(jī)質(zhì)量檔案的建立，并以此完成產(chǎn)品重大質(zhì)量問題的追溯。
圖一 集成質(zhì)量系統(tǒng)的總體架構(gòu)
利用質(zhì)量管理駕駛艙，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過程質(zhì)量狀況的動態(tài)監(jiān)督與控制；以質(zhì)量目標(biāo)與質(zhì)量計劃為牽引機(jī)制，通過質(zhì)量指標(biāo)分析模型，完成對產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)的分析，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量管理能力的持續(xù)改進(jìn)。
3.3 若干關(guān)鍵技術(shù)
3.3.1 過程質(zhì)量信息采集技術(shù)
(1)單機(jī)質(zhì)量檔案的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)采集、歸檔IQS主要目的是完成單機(jī)質(zhì)量檔案的結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)歸檔，目的是通過單機(jī)質(zhì)量檔案實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)的追溯。IQS中QBOM的結(jié)構(gòu)建立是在產(chǎn)品MBOM的基礎(chǔ)上完成，單機(jī)質(zhì)量檔案如圖二所示。
圖二 單機(jī)質(zhì)量檔案
單機(jī)檔案結(jié)構(gòu)可從整機(jī)、段位、工位、AO、FO直道材料采購信息，同時增加了試飛信息、技術(shù)服務(wù)信息、生產(chǎn)準(zhǔn)備信息、生產(chǎn)信息、設(shè)計信息、工藝信息等具體內(nèi)容。
數(shù)據(jù)的采集分別來源于自動化數(shù)字檢測設(shè)備、PDM 系統(tǒng)、MES系統(tǒng)及ERP等系統(tǒng)，同時完成AO／FO格式化設(shè)計，根據(jù)AO／FO工序進(jìn)行生產(chǎn)及檢驗(yàn)信息的歸檔。
技術(shù)解決方案如下：
一個產(chǎn)品可對應(yīng)一個數(shù)字化檔案結(jié)構(gòu)，但在數(shù)據(jù)存儲方面為了降低存儲容量，數(shù)據(jù)是分別保存在系統(tǒng)之中，降低數(shù)據(jù)的冗余。
①單機(jī)質(zhì)量檔案基本結(jié)構(gòu)來源于PDM 系統(tǒng)，通過mM ESB數(shù)據(jù)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)與PDM 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。
②生產(chǎn)信息來源于MES系統(tǒng)，如：加工／裝配時間、加工／裝配設(shè)備、加工／裝配人員，通過mMESB數(shù)據(jù)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)與MES系統(tǒng)的業(yè)務(wù)集成與數(shù)據(jù)集成。
③器材采購信息來源于ERP系統(tǒng)，如：供應(yīng)商信息、材料屬性等，通過mM ESB數(shù)據(jù)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)與ERP系統(tǒng)的業(yè)務(wù)集成與數(shù)據(jù)集成。
④設(shè)計信息來源于PDM 系統(tǒng)，主要有工藝設(shè)計信息、設(shè)計更改信息等，通過mM ESB數(shù)據(jù)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)與PDM 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。
⑤應(yīng)急放行與保留、不合格品處理等由本系統(tǒng)完成，可將處理結(jié)果返回到ERP、MES系統(tǒng)，通過mM ESB數(shù)據(jù)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)與ERP、MES系統(tǒng)的業(yè)務(wù)集成與數(shù)據(jù)集成。
⑥AO／FO生產(chǎn)及檢驗(yàn)歸檔方式是通過mMESB數(shù)據(jù)總線技術(shù)完成與MES的業(yè)務(wù)集成，按照生產(chǎn)及檢驗(yàn)工序進(jìn)行歸檔處理。
(2)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中AO／FO質(zhì)量信息的采集
①業(yè)務(wù)模式實(shí)現(xiàn)技術(shù)
將AO／FO格式化，格式化主要內(nèi)容包含工序、工藝要求、加工／裝配標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)要求等，生產(chǎn)現(xiàn)場中的生產(chǎn)工人、檢驗(yàn)工人通過計算機(jī)屏幕查閱標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)模式、加工裝配大綱、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)要求等信息。
②技術(shù)解決方案
格式化的AO／FO在PDM系統(tǒng)中設(shè)計與保存，本系統(tǒng)通過mM ESB總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)與PDM 的數(shù)據(jù)集成，完成檢驗(yàn)要求及標(biāo)準(zhǔn)化檢驗(yàn)作業(yè)工作模式的獲取。
3．3．2 工作流驅(qū)動的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量作業(yè)模式
(1)業(yè)務(wù)模式實(shí)現(xiàn)技術(shù)
通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)從采購過程質(zhì)量控制、零件加工過程質(zhì)量控制、裝配過程質(zhì)量控制、試飛過程質(zhì)量控制、生產(chǎn)準(zhǔn)備過程質(zhì)量控制、技術(shù)服務(wù)過程質(zhì)量控制等實(shí)物過程的質(zhì)量數(shù)據(jù)采集；從設(shè)計更改過程質(zhì)量控制、應(yīng)急放行于保留過程質(zhì)量控制、不合格品處理過程質(zhì)量控制等非實(shí)物過程的質(zhì)量數(shù)據(jù)采集。
通過實(shí)時的實(shí)物過程及非實(shí)物過程質(zhì)量數(shù)據(jù)，完整地反映當(dāng)前質(zhì)量狀況，并通過質(zhì)量指標(biāo)分析系統(tǒng)完成質(zhì)量狀況的分析功能，同時，可根據(jù)分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的控制與改進(jìn)。
(2)技術(shù)解決方案
現(xiàn)場采集的實(shí)時的實(shí)物及非實(shí)物質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過以駕駛艙的展現(xiàn)形式，動態(tài)地反映當(dāng)前的質(zhì)量狀況，如：設(shè)計更改率、應(yīng)急放行與保留率、不合格品率與年度質(zhì)量目標(biāo)的對比等，具體展現(xiàn)內(nèi)容可根據(jù)使用者的需要進(jìn)行自定義。
①實(shí)物過程質(zhì)量狀況的采集分別通過自動化檢測設(shè)備及條碼設(shè)備等完成。
②非實(shí)物過程質(zhì)量狀況的采集通過工作流完成情況進(jìn)行采集。
3．3．3 動態(tài)質(zhì)量管理駕駛艙設(shè)計模式
(1)業(yè)務(wù)模式實(shí)現(xiàn)技術(shù)
為確保產(chǎn)品質(zhì)量及提高工作效率，零件加工、裝配及檢驗(yàn)等過程都以作業(yè)指導(dǎo)書的模式進(jìn)行編制，在實(shí)際加工／裝配及檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)可直接通過作業(yè)指導(dǎo)書完成工作，作業(yè)指導(dǎo)書包含了有加工／裝配大綱、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)要求及操作步驟等信息；將規(guī)范的作業(yè)模式以工作流模式進(jìn)行設(shè)計，設(shè)置關(guān)鍵工作節(jié)點(diǎn)，并對關(guān)鍵工作節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)督與跟蹤。
(2)技術(shù)解決方案
標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)指導(dǎo)書分別保存在PDM 和本系統(tǒng)之中，PDM主要保存的是加工／裝配大綱、加工裝配模擬過程、設(shè)計更改過程等，本系統(tǒng)保存檢驗(yàn)計劃、檢驗(yàn)步驟及應(yīng)急放行與保留過程、不合格品處理過程等，通過IBM ESB總線技術(shù)完成與PDM的數(shù)據(jù)集成。
每個標(biāo)準(zhǔn)的工作流可進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)定義，并可對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置監(jiān)督與跟蹤的控制方式。
4 結(jié)束語
本文在分析航空制造企業(yè)質(zhì)量管理業(yè)務(wù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出以產(chǎn)品為對象，實(shí)現(xiàn)面向產(chǎn)品全壽命周期的質(zhì)量管理和控制為目標(biāo)，構(gòu)建了集成質(zhì)量系統(tǒng)(IQS)。系統(tǒng)覆蓋了產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、器材采購、零件制造、裝配制造、生產(chǎn)準(zhǔn)備、試飛、技術(shù)服務(wù)過程。基于質(zhì)量管理和控制的過程，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將質(zhì)量系統(tǒng)中獨(dú)立的單元質(zhì)量管理和質(zhì)量控制技術(shù)、工具、信息和人員有機(jī)的集成在一起，進(jìn)而提高質(zhì)量管理系統(tǒng)對企業(yè)快速發(fā)展的科研生產(chǎn)的適應(yīng)能力。
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本文標(biāo)題：航空制造企業(yè)數(shù)字化質(zhì)量管理研究
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