0 引言

    制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)是20世紀(jì)80年代開始出現(xiàn)的一種新型的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)。它以先進的信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，為實現(xiàn)敏捷制造和網(wǎng)絡(luò)制造提供了先進的信息處理平臺�，F(xiàn)代鋼鐵企業(yè)MES中的質(zhì)量管理系統(tǒng)作為核心功能之一，應(yīng)當(dāng)是以信息處理技術(shù)為核心，并融人了先進的質(zhì)量管理理念的決策支持平臺。

1 現(xiàn)代質(zhì)量管理發(fā)展背景

1.1 現(xiàn)代質(zhì)量管理的技術(shù)核心是統(tǒng)計分析技術(shù)

    質(zhì)量管理科學(xué)自20世紀(jì)30年代末發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了質(zhì)量檢驗、統(tǒng)計質(zhì)量控制、全面質(zhì)量管理和六西格瑪質(zhì)量管理3個階段。從整個質(zhì)量管理發(fā)展的歷程看，從最初的質(zhì)量檢驗階段到現(xiàn)在的六西格瑪質(zhì)量管理，統(tǒng)計分析技術(shù)一直是質(zhì)量分析和質(zhì)量改進的主要手段。

    現(xiàn)代質(zhì)量管理方法的核心是構(gòu)建于統(tǒng)計分析理論基礎(chǔ)之上的，其主要的管理手段，如SPC、DOE等都是通過統(tǒng)計分析的方法達到質(zhì)量控制和質(zhì)量分析的目的。而隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展成熟，又進一步促進了質(zhì)量管理理念的變革，20世紀(jì)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(biāo)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(tǒng)計分析和統(tǒng)計圖形工具，突出了以數(shù)據(jù)說話的管理思路。

    雖然統(tǒng)計分析方法并不是現(xiàn)代質(zhì)量管理的全部，但作為其技術(shù)核心使企業(yè)質(zhì)量管理走向了科學(xué)管理的軌道。

1.2 先進的信息技術(shù)是現(xiàn)代質(zhì)量管理的保證

    20世紀(jì)后期，現(xiàn)代信息技術(shù)取得了突飛猛進的發(fā)展，尤其是計算技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日見成熟給企業(yè)的管理模式帶來了翻天覆地的變化，這其中也包括現(xiàn)代質(zhì)量管理理念的變革。過去手工無法完成的復(fù)雜統(tǒng)計分析工作，現(xiàn)在通過統(tǒng)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(xiàn)給操作者；過去無法采集到的眾多關(guān)鍵質(zhì)量信息，現(xiàn)在通過先進的傳感設(shè)備和數(shù)字通信技術(shù)可以實時地傳送到質(zhì)量管理系統(tǒng)中，使管理者對當(dāng)前的質(zhì)量狀況了如指掌�，F(xiàn)代六西格瑪質(zhì)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(shù)做基礎(chǔ)，這是無法想象的。因此，信息技術(shù)是現(xiàn)代質(zhì)量管理的技術(shù)保證。

2 鋼鐵企業(yè)MES中的質(zhì)量管理系統(tǒng)

2.1 鋼鐵企業(yè)質(zhì)量管理系統(tǒng)的功能范圍

    現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)的信息系統(tǒng)已經(jīng)逐步發(fā)展成為3層ERP／MES／PCS架構(gòu)，而整個企業(yè)的質(zhì)量管理任務(wù)也主要由這3大系統(tǒng)承擔(dān)，但各系統(tǒng)的側(cè)重點有所不同，其中的主要質(zhì)量管理功能由MES完成。整個企業(yè)的質(zhì)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(zhì)量管理功能分布

    在ERP中，質(zhì)量管理功能并非其核心功能之一，其中的質(zhì)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(wù)管理等提供質(zhì)量數(shù)據(jù)支持，同時也為MES系統(tǒng)提供質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。因此，目前主要的ERP提供商SAP、Oracle等，其產(chǎn)品中的質(zhì)量管理功能都是比較弱的。

    在PCS系統(tǒng)中，其質(zhì)景管理的功能主要是采集質(zhì)量數(shù)據(jù)并送往MES中，另有一些統(tǒng)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(zhì)量特性進行統(tǒng)計過程控制，因此在通常的PCS系統(tǒng)產(chǎn)品中主要的質(zhì)量管理功能就是提供統(tǒng)計過程控制SPC模塊。

    對于鋼鐵企業(yè)而言，其質(zhì)量管理功能的核心在MES層中。通過PCS層傳送來的各種質(zhì)景數(shù)據(jù)在MES層中進行分析，判斷出關(guān)鍵的質(zhì)量特性，并對其實施統(tǒng)計過程控制；將PCS層送來的質(zhì)量數(shù)據(jù)進行綜合處理后，送到ERP層；從ERP層取得的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，用于在MES中進行質(zhì)量工藝設(shè)計；通過D(Design or Define)、M(Measurement)、A(Analysis)、(Improvement)、c(Control)5個質(zhì)量改進環(huán)節(jié)，對質(zhì)量問題進行分析，總結(jié)出改進方案，優(yōu)化質(zhì)量設(shè)計。

2.2 鋼鐵企業(yè)質(zhì)量管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

    現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)的質(zhì)量管理應(yīng)當(dāng)是融入了先進的質(zhì)量管理理念的，以信息技術(shù)為支撐的質(zhì)量管理。作為鋼鐵企業(yè)MES中的質(zhì)量管理信息系統(tǒng)將覆蓋從原燃料、半成品到最終成品質(zhì)量的整個過程，為企業(yè)不同管理層的人員提供解決質(zhì)量問題、改善產(chǎn)品品質(zhì)的決策支持。質(zhì)量管理信息系統(tǒng)將進料檢驗、生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)、半成品檢驗到最終產(chǎn)品檢驗各環(huán)節(jié)的所有質(zhì)量信息集成起來，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的追溯和質(zhì)量問題追蹤，并形成一個完整的質(zhì)量信息反饋體系，最終完成產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改進。因此，質(zhì)量管理信息系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)鋼鐵行業(yè)質(zhì)量管理的特點，在引入先進的質(zhì)量管理理念的基礎(chǔ)上，建立完整的質(zhì)量管理PDcA循環(huán)體系。其功能結(jié)構(gòu)如圖2所示，質(zhì)量持續(xù)改進體系環(huán)如圖3所示。

圖2 質(zhì)量管理信息系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

圖3 質(zhì)量持續(xù)改進體系環(huán)

    鋼鐵企業(yè)MES中的質(zhì)量管理信息系統(tǒng)包含6個主要功能：工藝標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫、質(zhì)量設(shè)計、質(zhì)量檢驗和工藝參數(shù)采集、質(zhì)量判定、質(zhì)量分析與優(yōu)化、質(zhì)量控制。各主要功能包含以下主要內(nèi)容：

    (1)工藝標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫用以存儲生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

    (2)質(zhì)量設(shè)計根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和合同標(biāo)準(zhǔn)進行產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計；根據(jù)生產(chǎn)下藝標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)工藝參數(shù)設(shè)計；根據(jù)質(zhì)量分析與優(yōu)化的結(jié)果調(diào)整質(zhì)量設(shè)計。

    (3)質(zhì)量檢驗及工藝參數(shù)采集質(zhì)最檢驗數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工藝參數(shù)的采集；設(shè)計檢驗方案以及檢驗業(yè)務(wù)的管理。

    (4)質(zhì)量判定根據(jù)質(zhì)量檢驗結(jié)果，結(jié)合工藝標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和合同標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對產(chǎn)品質(zhì)量進行判定，包括成分判定、材質(zhì)判定、外觀期定、綜合判定等，同時還需要完成質(zhì)量保證書的管理。

    (5)質(zhì)量分析與優(yōu)化分析產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)值以及相應(yīng)的工藝標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，找出影響產(chǎn)品的某質(zhì)量特性，如抗拉強度的關(guān)鍵工藝因素；當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量問題時，通過對相關(guān)生產(chǎn)工藝實際參數(shù)進行分析，結(jié)合專家經(jīng)驗找到原因；根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化相應(yīng)的工藝標(biāo)準(zhǔn)；質(zhì)量信息的組合查詢；各種質(zhì)量統(tǒng)計報表。

    (6)質(zhì)量控制針對質(zhì)量分析與優(yōu)化模塊確定的關(guān)鍵質(zhì)量特性影響因素實施統(tǒng)計過程控制SPC。

3 鋼鐵企業(yè)MES中質(zhì)量管理系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

    產(chǎn)品質(zhì)量作為鋼鐵企業(yè)的生命，其控制和改進一直是企業(yè)所關(guān)心的核心問題之一。現(xiàn)代質(zhì)量管理體系提供了一整套質(zhì)量改進方法，用于改善產(chǎn)品質(zhì)量。它的質(zhì)冪控制理論核心統(tǒng)計過程控制SPC利用概率統(tǒng)計的理論通過控制圖發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的異常，然后采取措施消除引發(fā)異常的因素，使生產(chǎn)過程穩(wěn)定在一個比較高的水平，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。但是，由于現(xiàn)代質(zhì)量管理體系是構(gòu)筑于統(tǒng)計分析的理論基礎(chǔ)之上，它的基本分析工具是以統(tǒng)計學(xué)為基礎(chǔ)的，而統(tǒng)計學(xué)理論是依賴于顯示的基本概率模型，即統(tǒng)計學(xué)方法主要是為驗證已有的設(shè)想而分析數(shù)據(jù)。要想在已有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)解決問題的辦法，即提出設(shè)想，sPC是無能為力的。而試驗設(shè)計(DOE)作為現(xiàn)代六西格瑪質(zhì)量管理體系的質(zhì)量改進部分和質(zhì)量設(shè)計部分的主要工具，在流程工業(yè)這種必須連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)節(jié)奏不允許被經(jīng)常打斷的企業(yè)中，更多的是在實驗竄里發(fā)揮作用。

    隨著鋼鐵企業(yè)信息化步伐的加快，企業(yè)積累了大量的生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中包含了大量與產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)的信息，但它們并沒有被充分利用，如何從這些數(shù)據(jù)中挖掘出與產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)的有用信息，并利用這些信息提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計，加快新產(chǎn)品開發(fā)周期，是企業(yè)更為關(guān)心的問題。

    因此，對于現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)MES中的質(zhì)量管理系統(tǒng)而言，不儀僅需要SPC、DOE、MSA這樣的統(tǒng)計分析工具，而且還應(yīng)該將智能信息處理方法納入其技術(shù)架構(gòu)內(nèi)，如圖4所示。

圖4 質(zhì)量管理系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

    該技術(shù)架構(gòu)以數(shù)據(jù)庫技術(shù)(包括數(shù)據(jù)倉庫技術(shù))為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代質(zhì)量管理工具和智能信息處理工具相結(jié)合，共同為鋼鐵企業(yè)MES中的質(zhì)量管理提供技術(shù)保證。

4 結(jié)論

    本文闡述了鋼鐵企業(yè)MES中的質(zhì)量管理系統(tǒng)的功能范圍及功能架構(gòu)，該功能架構(gòu)將現(xiàn)代質(zhì)量管理理念與鋼鐵企業(yè)質(zhì)量管理功能有機地結(jié)合起來，在此基礎(chǔ)上提出了以統(tǒng)計分析技術(shù)和智能信息處理技術(shù)為核心的MES質(zhì)量管理的技術(shù)架構(gòu)，為鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)質(zhì)量持續(xù)改進提供了有效的技術(shù)保障。

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本文標(biāo)題：鋼鐵企業(yè)MES/ERP質(zhì)量管理的功能與技術(shù)架構(gòu)

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