0 引言

    汽車行業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，它在經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。近幾年汽車行業(yè)的發(fā)展非常迅猛，汽車配件行業(yè)也隨之繁榮。浙江省有眾多的汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)，但這些企業(yè)的質(zhì)量管理還普遍存在很多問(wèn)題，如數(shù)據(jù)采集體系不完善、信息流通不暢等。因此需要一套先進(jìn)的質(zhì)量管理系統(tǒng)來(lái)輔助質(zhì)量管理。對(duì)基于MES(Manufacturing Execution System，即制造執(zhí)行系統(tǒng))的質(zhì)量管理系統(tǒng)，已有學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究。陳冬亮以鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程制造執(zhí)行系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)其重要環(huán)節(jié)質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入探討和研究。

    并運(yùn)用混合模型法建立與實(shí)現(xiàn)了制造執(zhí)行系統(tǒng)中質(zhì)量數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量檢驗(yàn)子系統(tǒng)。房紀(jì)濤等人設(shè)計(jì)了一種基于MES的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了各種基于規(guī)則模型的質(zhì)量控制圖，能運(yùn)用規(guī)則集合來(lái)提供專家解釋。呂軍根據(jù)杭州汽輪機(jī)股份有限公司葉片車間的實(shí)際狀況，研究和探討了基于MES的車間質(zhì)量管理系統(tǒng)，利用智能開(kāi)發(fā)工具GeneXus開(kāi)發(fā)了質(zhì)量管理系統(tǒng)。劉曉冰等人設(shè)計(jì)了基于MES的動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制系統(tǒng)，能通過(guò)質(zhì)量設(shè)計(jì)、執(zhí)行、評(píng)估和改進(jìn)四個(gè)層次的質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的在線動(dòng)態(tài)調(diào)整。而對(duì)于MES可視化實(shí)現(xiàn)方面，國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在裝配過(guò)程和計(jì)劃調(diào)度可視化等方面，在可視化技術(shù)與質(zhì)量管理過(guò)程相結(jié)合方面的研究成果還比較少，同時(shí)這也成為企業(yè)成功實(shí)施質(zhì)量控制無(wú)法避免的一個(gè)障礙。因此結(jié)合某減震器企業(yè)質(zhì)量管理的實(shí)際需求，在現(xiàn)有基于MES的質(zhì)量管理和可視化技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)的需求進(jìn)行研究分析。

1 某減震器企業(yè)質(zhì)量管理需求

    杭州某減振器企業(yè)的產(chǎn)品品種多，產(chǎn)品的型號(hào)也多；該企業(yè)屬于連續(xù)和離散混合型企業(yè)，對(duì)企業(yè)的質(zhì)量管理技術(shù)和方法要求高。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)該企業(yè)質(zhì)量管理方面存在以下需求：

    1)提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的需求。雖然該企業(yè)設(shè)有質(zhì)量管理的專門工作部門，但這些工作部門的主要業(yè)務(wù)多半陷入應(yīng)對(duì)事后的質(zhì)量問(wèn)題查處，對(duì)已有的質(zhì)量數(shù)據(jù)分析不夠深入。所以需要一個(gè)自動(dòng)化和智能化的質(zhì)量管理系統(tǒng)來(lái)提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

    2)質(zhì)量管理過(guò)程的可視化需求�，F(xiàn)有的質(zhì)量管理系統(tǒng)交互性差，顯示的結(jié)果比較抽象，難以發(fā)現(xiàn)隱含信息，而質(zhì)量管理過(guò)程是要根據(jù)特定目的進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選、分析和控制�？梢暬�最大的特點(diǎn)就是過(guò)程的交互性和結(jié)果的圖形化，通過(guò)可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)實(shí)施，可以達(dá)到對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)的交互操作。

    3)處理海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的需求。該企業(yè)客戶數(shù)量大、產(chǎn)品種類多、質(zhì)量信息變化快且來(lái)源多，管理者如不能及時(shí)地接收這些信息，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)將會(huì)蒙受損失。所以企業(yè)的質(zhì)量管理系統(tǒng)要能及時(shí)正確地傳達(dá)和響應(yīng)質(zhì)量信息。

2 可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)基本功能需求概述

    基于MES的可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)基本功能如圖1所示。

圖1 基于MES的可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)的基本功能

    1)系統(tǒng)管理。系統(tǒng)的基本維護(hù)和管理，主要功能包括用戶管理、密碼管理、權(quán)限管理，用戶管理主要是對(duì)系統(tǒng)使用人員進(jìn)行管理，可以對(duì)用戶進(jìn)行增加或刪除，密碼管理給用戶提供修改密碼的功能。

    2)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。質(zhì)量數(shù)據(jù)是實(shí)施質(zhì)量管理的依據(jù)，實(shí)時(shí)而有效的質(zhì)量數(shù)據(jù)是質(zhì)量管理的基礎(chǔ)。

    3)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可視化。將質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)文件、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、制造標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等可視化呈現(xiàn)出來(lái)，以方便操作和管理人員理解和使用。

    4)質(zhì)量檢驗(yàn)可視化。將在線質(zhì)量檢驗(yàn)和產(chǎn)品處理的結(jié)果用可視化界面呈現(xiàn)出來(lái)，以便管理人員準(zhǔn)確做出決策。

    5)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)與分析可視化。準(zhǔn)確分析制造系統(tǒng)的性能并查找制造過(guò)程中的問(wèn)題，減輕人工管理的工作量，便于管理者接受和理解質(zhì)量數(shù)據(jù)背后隱含的信息。

    6)質(zhì)量追溯可視化。通過(guò)可視化界面直觀地呈現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題根源，以實(shí)時(shí)糾正制造系統(tǒng)中的故障。

    7)質(zhì)量診斷與改進(jìn)。對(duì)于質(zhì)量在檢驗(yàn)、分析和追溯過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，采用相關(guān)的質(zhì)量診斷方法分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，反饋給生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量改進(jìn)。

3 可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)各模塊的需求分析

    良好的需求分析和軟件設(shè)計(jì)過(guò)程不僅可以提高軟件開(kāi)發(fā)效率，也是確保軟件產(chǎn)品正確、可靠的基礎(chǔ)，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期必須進(jìn)行全面的系統(tǒng)需求分析，以提高軟件系統(tǒng)的質(zhì)量。需求分析包括功能和數(shù)據(jù)需求分析。前者是要明確客戶的功能要求；后者則是幫助梳理功能需求分析和構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的。

    3.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可視化

    質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是制造過(guò)程的依據(jù)，在該減震器企業(yè)中，這些標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)在多個(gè)系統(tǒng)中，質(zhì)量文件(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等)和產(chǎn)品的質(zhì)量要求(合同規(guī)定等)存儲(chǔ)在ERP系統(tǒng)中，工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(工序質(zhì)量參數(shù)、工序檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等)由CAPP系統(tǒng)提供，質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)需要從ERP或CAPP中查找這些標(biāo)準(zhǔn)，既不方便也不直觀，所以這蜂標(biāo)準(zhǔn)要通過(guò)MES來(lái)發(fā)揮作用。系統(tǒng)中可視化質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)模塊應(yīng)滿足一下功能：

    1)接收ERP和CAPP的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)提供MES與ERP、CAPP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，實(shí)時(shí)讀取質(zhì)量文件和標(biāo)準(zhǔn)，為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的傳達(dá)和查詢提供支持。

    2)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的可視化轉(zhuǎn)換。將接收到的質(zhì)撼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行可視化轉(zhuǎn)換，借助圖形進(jìn)行可視化解釋，以簡(jiǎn)單明確的方式表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的具體意義。

    3)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的可視化呈現(xiàn)。通過(guò)電子看板、作、業(yè)指導(dǎo)書(shū)等方式將可視化的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)傳達(dá)給作業(yè)者，使操作者方便迅速使用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提高制造和檢驗(yàn)的效率。

    該模塊的輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)其來(lái)源和功能分為質(zhì)量文件信息、產(chǎn)品質(zhì)量要求信息和工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)信息，如表1所示。

表1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)需求

    3.2 質(zhì)量檢驗(yàn)可視化

    可視化質(zhì)量檢驗(yàn)就是將在線質(zhì)量檢驗(yàn)的結(jié)果通過(guò)可視的圖像直觀地呈現(xiàn)檢驗(yàn)結(jié)果，方便操作和管理人員對(duì)合格品和不合格品分別進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)制造過(guò)程中的質(zhì)量狀況，充分發(fā)揮質(zhì)量檢驗(yàn)的把關(guān)、預(yù)防和報(bào)告職能。質(zhì)量檢驗(yàn)可視化模塊應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能：

    1)接收原材料檢驗(yàn)、工序質(zhì)量檢驗(yàn)和成品檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)。提供與檢驗(yàn)設(shè)備的接口和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的輸入界面，詳細(xì)記錄檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，以備以后質(zhì)量追溯和分析。

    2)可視化原材料檢驗(yàn)、工序質(zhì)量檢驗(yàn)和成品檢驗(yàn)結(jié)果。將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比后，將檢驗(yàn)結(jié)果以圖表的形式呈現(xiàn)給管理人員。

    3)檢驗(yàn)結(jié)果管理。對(duì)于檢驗(yàn)后的合格品，生成質(zhì)量保證記錄。對(duì)于不合格品，記錄工序超差詳細(xì)信息(工件號(hào)、操作員、日期、超差原因和處理結(jié)果等)，按不合格品審理程序處理，對(duì)工件進(jìn)行返修或廢品處理，并生成返修通知單、返修工藝處理單或廢品通知單等。

    4)檢驗(yàn)記錄及質(zhì)量保證書(shū)。生成檢驗(yàn)記錄、檢驗(yàn)證書(shū)和質(zhì)量保證書(shū)等。

    該模塊需要輸入的數(shù)據(jù)，按類型分為檢驗(yàn)設(shè)備數(shù)據(jù)、原料檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、工序檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、入庫(kù)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)需求

    3.3 質(zhì)量統(tǒng)計(jì)與分析可視化

    可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)需要能通過(guò)將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化統(tǒng)計(jì)與分析，幫助管理者方便的了解生產(chǎn)過(guò)程的受控程度以及工序過(guò)程能力是否足夠，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，然后通過(guò)新老七種工具等質(zhì)量手法分析問(wèn)題的原因，反饋給生成系統(tǒng)，用于質(zhì)量改進(jìn)，以達(dá)到穩(wěn)定的受控狀態(tài)和合適的工序能力。

    1)可視化車間控制狀態(tài)。“事前預(yù)防”是提高質(zhì)量水平的有效方法，可視化車間控制狀態(tài)需要實(shí)時(shí)了解車間受控狀態(tài)，對(duì)于異常及時(shí)發(fā)出預(yù)警，并給出分析建議。

    2)可視化過(guò)程能力。在制造過(guò)程穩(wěn)定的情況下，對(duì)工序過(guò)程能力進(jìn)行分析，判斷生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量是否與設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求相符，并通過(guò)可視化的界面指導(dǎo)工序過(guò)程調(diào)整。

    3)可視化質(zhì)量分析。分析質(zhì)量檢驗(yàn)和質(zhì)量統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，并以可視化的方式呈現(xiàn)問(wèn)題的原因，給出改進(jìn)建議。

    該模塊的輸入數(shù)據(jù)包含工序狀態(tài)和原因分析數(shù)據(jù)，如表3所示。

表3 質(zhì)量分析數(shù)據(jù)需求

    3.4 質(zhì)量追溯可視化

    質(zhì)量追溯是針對(duì)質(zhì)量檢驗(yàn)、質(zhì)量分析或者產(chǎn)品使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，可提供對(duì)制造過(guò)程中參數(shù)追蹤的功能，這對(duì)于查找制造過(guò)程中的系統(tǒng)故障、落實(shí)質(zhì)量責(zé)任有重要意義一。然而該企業(yè)質(zhì)量信息并不完整，有些信息留存于紙質(zhì)形式，導(dǎo)致質(zhì)量追溯難以進(jìn)行。

    因此質(zhì)量追溯可視化功能應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能：

    1)產(chǎn)品訂單追溯。系統(tǒng)需要提供追溯產(chǎn)品訂單信息的功能，這些信息包括訂單號(hào)、客戶名稱、日期、產(chǎn)品型號(hào)、產(chǎn)品規(guī)格等。

    2)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)追溯。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)追溯既包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等的查詢，還包括具體產(chǎn)品的工藝質(zhì)量設(shè)計(jì)追溯如標(biāo)準(zhǔn)的制定時(shí)間、制定人、加工參數(shù)等。

    3)制造信息追溯。產(chǎn)品制造過(guò)程中具體參數(shù)的追溯，包括工序編號(hào)、工序名、設(shè)備編號(hào)，操作員，時(shí)間、設(shè)備狀態(tài)等。

    4)檢驗(yàn)過(guò)程追溯。追溯質(zhì)量檢驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，包括檢驗(yàn)設(shè)備、檢驗(yàn)員、質(zhì)檢報(bào)告編號(hào)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和審核標(biāo)志等。

    該模塊的輸入數(shù)據(jù)主要包含訂單、原料、工藝以及檢驗(yàn)追溯數(shù)據(jù)，如表4所示。

表4 質(zhì)量追溯數(shù)據(jù)需求

4 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

    4.1 基于MES的可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)功能模型

    在前文分析的基礎(chǔ)上。結(jié)合可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)架構(gòu)和質(zhì)量管理的流程，給出基于MES的可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)的功能模塊，如圖2所示。

圖2 基于MES的可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)功能模塊

    4.2 可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)的IDEFO模型

    系統(tǒng)采用軟件開(kāi)發(fā)中常采用IDEF建模方法。基于MES的可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)IDEFO模型如圖3所示，表示整個(gè)可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)與外界之間的輸入信息、輸出信息、控制信息和支持機(jī)制。

圖3 基于MES的可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)IDEFO模型的頂層圖

    可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)整體功能的IDEFO模型如圖4所示，模型由可視化質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量的可視化檢驗(yàn)、可視化分析、可視化追溯和質(zhì)量診斷與改進(jìn)措施六個(gè)部分組成，表示了可視化質(zhì)量管理的實(shí)現(xiàn)流程和各個(gè)模塊之間的信息交換。

5 結(jié)論

    針對(duì)某汽配企業(yè)車間生產(chǎn)的實(shí)際狀況以及存在的問(wèn)題，分析了車間質(zhì)量管理系統(tǒng)的整體需求，詳細(xì)研究了可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)的各個(gè)子模塊的功能需求和數(shù)據(jù)需求。最后，給出了系統(tǒng)的功能模塊樹(shù)，并用IDEFO方法建立了系統(tǒng)的功能模型。

圖4 可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)整體功能的IDEFO模型

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本文標(biāo)題：基于MES的某減震器企業(yè)可視化質(zhì)量管理系統(tǒng)需求分析

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