目前不銹鋼管行業(yè)的生產(chǎn)一直相對較傳統(tǒng)。很多技術(shù)參數(shù)難以提取、歸納、總結(jié)，如焊接工藝、熱處理、無損探傷等關(guān)鍵工藝，多數(shù)工藝環(huán)節(jié)還處在憑經(jīng)驗(yàn)判斷階段。這使得產(chǎn)品的質(zhì)量往往不夠穩(wěn)定，增加了產(chǎn)品的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。主要問題有重要生產(chǎn)工藝過程的質(zhì)量信息難以采集、質(zhì)量控制過程的操作不夠規(guī)范及質(zhì)量統(tǒng)計(jì)和記錄效率低、質(zhì)量診斷及工藝參數(shù)優(yōu)化與協(xié)同監(jiān)控等問題。由于管理和技術(shù)手段的限制，企業(yè)不能實(shí)時了解和掌握產(chǎn)品研制、生產(chǎn)制造過程的質(zhì)量狀態(tài)和趨勢以及正在發(fā)生的各種質(zhì)量事件，因此針對各種質(zhì)量問題所采取的措施往往不及時，不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量預(yù)防和生產(chǎn)工藝參數(shù)的自動優(yōu)化。這些問題也是不銹鋼管生產(chǎn)和管理的行業(yè)共性問題。

    在先進(jìn)制造環(huán)境中，存在著諸多影響質(zhì)量的因素，其中加工過程的質(zhì)量保證是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的最終環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)。質(zhì)量管理的歷史經(jīng)歷了從質(zhì)量控制、質(zhì)量保證到質(zhì)量管理的發(fā)展歷程。在國外，一些國家和地區(qū)非常重視企業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量管理，一些理論及標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量保證體系等得以產(chǎn)生并對企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。如美國重視質(zhì)量管理理論的研究和創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量專家的作用、加強(qiáng)檢驗(yàn)部門與質(zhì)量管理部門建設(shè)、重視質(zhì)量成本分析、強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵因素的控制以及廣泛應(yīng)用質(zhì)量管理新技術(shù)等。日本注重將引進(jìn)的各種現(xiàn)代質(zhì)量管理理論與方法本地化，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。這些措施大大提高了工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和在國際市場上的知名度與競爭力。

    近年來，伴隨著業(yè)務(wù)流程再造、供應(yīng)鏈管理、客戶關(guān)系管理和企業(yè)資源計(jì)劃等管理理念、管理技術(shù)和流程作業(yè)質(zhì)量控制的快速發(fā)展，國外質(zhì)量管理方面的新理念、新方法和新工具也開始為一些國內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)所接受和應(yīng)用。對于鋼管生產(chǎn)廠家來說，由于民營中小企業(yè)較多，生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程較為傳統(tǒng)，質(zhì)量信息難于全面提取，技術(shù)參數(shù)難于提煉等原因，一直沒有推廣。一些企業(yè)雖然引進(jìn)了企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)等部分流程的連通，但對于如何解決企業(yè)研發(fā)、工藝、生產(chǎn)等過程中的質(zhì)量可靠性問題，還沒有一個好的解決方案。

    因此借助現(xiàn)代信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)。建立質(zhì)量診斷、工藝參數(shù)優(yōu)化與協(xié)同監(jiān)控平臺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量狀態(tài)與質(zhì)量趨勢的透明性、質(zhì)量事件處理的及耐性、質(zhì)量診斷的全面性，從而提高企業(yè)員工質(zhì)量意識，提高客戶滿意度和產(chǎn)品的競爭力。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

    本系統(tǒng)主要是根據(jù)不銹鋼管制造行業(yè)存在的共性問題，通過對關(guān)鍵工序的設(shè)備接口技術(shù)，全面提取質(zhì)量信息，開發(fā)出網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同QC管理系統(tǒng)，構(gòu)建該行業(yè)先進(jìn)的質(zhì)量管理與優(yōu)化控制平臺，對企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)防和過程控制實(shí)現(xiàn)有效的信息化管理。根據(jù)某企業(yè)分布式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

    1.1 現(xiàn)場質(zhì)量信息的數(shù)據(jù)采集與傳輸

    影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵信息提取是構(gòu)建企業(yè)質(zhì)量閉環(huán)控制與生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量判別的基本出發(fā)點(diǎn)。根據(jù)本行業(yè)的制造特點(diǎn)，對一些關(guān)健工序，如鋼管的自動焊接、熱處理、無損探傷等生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行接口技術(shù)提升，通過傳感器、儀表等感測設(shè)備提取參數(shù)信息以供分析、處理和共享。

    現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集主要是對現(xiàn)場關(guān)健工序產(chǎn)品質(zhì)量信息在線檢測與通訊，主要有實(shí)時自動焊接過程中的電壓、電流、速度等數(shù)據(jù)、熱處理過程中的溫度、無損探傷過程中的水壓等數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)測、預(yù)分析、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與記錄。

    1.2 信息共享的網(wǎng)絡(luò)化Q管理系統(tǒng)平臺

    系統(tǒng)主要以WDM通用設(shè)備驅(qū)動為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)支持RS485/RS232系列底層數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)采集模塊。根據(jù)焊接車間、熱處理車間、無損探傷車間的底層監(jiān)測數(shù)據(jù)特點(diǎn)，分別對電壓、電流、溫度、水壓等一系列信號在工控機(jī)中進(jìn)行預(yù)處理，轉(zhuǎn)換為XML標(biāo)準(zhǔn)的通用數(shù)據(jù)格式。在通用數(shù)據(jù)格式基礎(chǔ)上，對中控室等上層監(jiān)控系統(tǒng)提供預(yù)分析數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)處理與高層數(shù)據(jù)分析的一體化。各個現(xiàn)場監(jiān)控端均保證實(shí)時數(shù)據(jù)的采集與處理，與企業(yè)中控室之間支持SOAP協(xié)議數(shù)據(jù)交互。

    該平臺是通過企業(yè)的信息網(wǎng)絡(luò)，打通企業(yè)各個信息鏈，整合質(zhì)量業(yè)務(wù)流程的一個操作平臺。它消除了企業(yè)中的信息孤島，實(shí)現(xiàn)了信息質(zhì)量的共享、參數(shù)化的質(zhì)量管理、圖形化的過程監(jiān)控，儀表盤式的管理控制。主要功能模塊包括設(shè)計(jì)質(zhì)量管理、供應(yīng)商質(zhì)量管理、制造質(zhì)量管理、測量系統(tǒng)管理、客戶服務(wù)管理、質(zhì)量計(jì)劃管理、質(zhì)量成本管理、質(zhì)量改進(jìn)管理等，從而形成質(zhì)量閉環(huán)管理系統(tǒng)。

    1.3 質(zhì)量信息故障診斷與工藝參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化技術(shù)

    該內(nèi)容主要實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的協(xié)同監(jiān)控和生產(chǎn)工藝的參數(shù)優(yōu)化，對生產(chǎn)過程的信息進(jìn)行收集從而便于質(zhì)量信息的深度效據(jù)挖掘。系統(tǒng)通過對現(xiàn)場質(zhì)量信息的數(shù)據(jù)挖掘、融入人工智能技術(shù)的故障模式及影響分析(FMEA)、故障報(bào)告、分析和糾正措施(FRACAS)來實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、過程參數(shù)的自動校正與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息的跟蹤與追溯，并且實(shí)現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量信息共享。

2 系統(tǒng)平臺的實(shí)現(xiàn)

    系統(tǒng)平臺制定了基于DotNet遠(yuǎn)程框架技術(shù)的管理系統(tǒng)平臺總體方案和軟件實(shí)現(xiàn)方法。

    2.1 服務(wù)器端

    服務(wù)程序在后臺靜默執(zhí)行，維護(hù)整體服務(wù)器端框架的運(yùn)行，維護(hù)整個分布式系統(tǒng)在企業(yè)中正常運(yùn)行。其中，服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用MS-SQL Server2005，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫接口的抽象封裝，共分為3層：第1層為原始數(shù)據(jù)層，用于處理修正數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)庫的交互；第2層為信息轉(zhuǎn)換層，用于分析和處理修正數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)并修正不同監(jiān)控現(xiàn)場的差異；第3層為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層，給中控室和現(xiàn)場監(jiān)控端提供數(shù)據(jù)錄入、查詢、分析等功能。

    服務(wù)器框架支持DotNet Remoting遠(yuǎn)程應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交互接口，并提供TCP通道/HTTP通道轉(zhuǎn)換，可以保證數(shù)據(jù)在企業(yè)網(wǎng)中的正確傳輸，而且可以適應(yīng)存在多重子網(wǎng)和防火墻的情況。為了方便集中式分析的要求，服務(wù)器框架還支持Web Service，從而對不同現(xiàn)場監(jiān)控端均提供標(biāo)準(zhǔn)的XML數(shù)據(jù)輸入格式，實(shí)現(xiàn)基于SOAP協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)信息交互。

    服務(wù)器給客戶端提供的功能主要有：產(chǎn)品質(zhì)量綜合信息庫(工作流程庫、產(chǎn)品基本數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫等)；DotNet遠(yuǎn)程服務(wù)框架(工作流服務(wù)、消息服務(wù)、文檔服務(wù)、后臺管理、用戶認(rèn)證、FMEA服務(wù)、FRACAS服務(wù)、查詢服務(wù)、報(bào)表服務(wù)等)。

    2.2 客戶端

    系統(tǒng)由主控模塊、數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)通訊、圖表顯示、報(bào)表打印幾大模塊組成。

    主控模塊主要用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)測與系統(tǒng)的維護(hù)，完成系統(tǒng)的監(jiān)測、管理與指導(dǎo)。主要包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)權(quán)限維護(hù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)、協(xié)調(diào)各模塊實(shí)時工作、開啟關(guān)閉各模塊等。

    數(shù)據(jù)檢測模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對信息的檢測與收集，完成數(shù)據(jù)的實(shí)時處理與保存。主要包括實(shí)時采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)有效性、越限檢查、數(shù)據(jù)分類存放。

    數(shù)據(jù)庫管理模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對自動生成的數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)庫有系統(tǒng)參數(shù)庫、模擬量庫、開關(guān)量庫、事件記錄庫、臨時數(shù)據(jù)狀態(tài)庫等，分別用于存儲系統(tǒng)所有的設(shè)置參數(shù)、存儲數(shù)據(jù)、存儲狀態(tài)、存儲報(bào)警等事件的類型和時間以及部位及診斷、存儲當(dāng)前系統(tǒng)工作情況，便于系統(tǒng)退出和啟動再恢復(fù)等。該模塊完成的功能主要包括數(shù)據(jù)、記錄的存儲；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析；數(shù)據(jù)查詢：系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的查詢；記錄查詢：系統(tǒng)故障記錄的查詢；數(shù)據(jù)庫的更新：備份、刪除、恢復(fù)及安裝。

    數(shù)據(jù)通訊主要用來實(shí)現(xiàn)工控機(jī)與各RTU、和中控室徽機(jī)通信。主要包括查詢、應(yīng)答通訊，后臺中斷通訊；數(shù)據(jù)糾錯、實(shí)時數(shù)據(jù)DDE服務(wù)。

    圖表顯示模塊主要用來實(shí)現(xiàn)各種一面的生成與顯示，完成人機(jī)交互及其瀏覽、籃測系統(tǒng)的運(yùn)行。主要包括模擬圖畫面，顯示設(shè)備分布、流程模擬等；實(shí)時畫面來顯示運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)實(shí)時等畫面；報(bào)警畫面：保護(hù)、故障等事件的類型、時間、部位及其應(yīng)急操作指導(dǎo)顯示與聲、光報(bào)警；數(shù)據(jù)查詢：系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的查詢與瀏覽；記錄查詢：系統(tǒng)故障記錄的查詢與瀏覽。

    報(bào)表打印模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)日報(bào)表、統(tǒng)計(jì)分析表，設(shè)備運(yùn)行圖表的生成與輸出，完成打印的設(shè)置、預(yù)覽與打印。主要包括開機(jī)條件的診斷及提示；保護(hù)的分類；故障類型、時間、部位的診斷、應(yīng)急處理方法等。

3 質(zhì)量閉環(huán)管理與協(xié)同優(yōu)化

    質(zhì)量閉環(huán)管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，它是產(chǎn)品在工藝工程化階段、生產(chǎn)階段、銷售階段、售后服務(wù)階段出現(xiàn)的問題，通過自定義的企業(yè)內(nèi)部工作流形成閉環(huán)。它有效地收集各個信息鏈的質(zhì)量信息，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量控制。系統(tǒng)收集到的故障歷史信息又成為企業(yè)的質(zhì)量知識庫，設(shè)計(jì)人員、測試人員、生產(chǎn)人員、售后服務(wù)人員可以通過瀏覽檢索企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量知識庫，獲取影響產(chǎn)品可靠性的關(guān)健因素并吸收歷史經(jīng)驗(yàn)。

圖2 質(zhì)量閉環(huán)管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

    系統(tǒng)建立在網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境上，主要分成基礎(chǔ)信息集成與維護(hù)、功能集成、協(xié)同監(jiān)控等。在該系統(tǒng)中，協(xié)同監(jiān)控最根本的基礎(chǔ)是通過產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)挖掘?qū)Ξa(chǎn)品信息進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，從而得到產(chǎn)品質(zhì)量評價。數(shù)據(jù)挖掘內(nèi)容包括：

    事故追憶  對與事件相關(guān)點(diǎn)的歷史狀態(tài)進(jìn)行詳實(shí)記錄，以便事后對事件產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。事件的種類、數(shù)量、關(guān)聯(lián)點(diǎn)、事件發(fā)生前后時間范圍等都可以自由指定。

    物料平衡  實(shí)時計(jì)算裝置的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)、收率數(shù)據(jù)、損失數(shù)據(jù)，并可以對裝置班、日、月平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總，能夠準(zhǔn)確反映整個生產(chǎn)過程物料移動情況。

    班組考核  通過工藝重要參數(shù)的追蹤，發(fā)現(xiàn)操作的潛在問題，產(chǎn)生指導(dǎo)性信息、并能對各個班組的操作水平進(jìn)行評估、考核。

    工藝參數(shù)分析  用于進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)分析的工具，指定一段時間內(nèi)，給出考核的上下限，系統(tǒng)自動計(jì)算出這段時間內(nèi)的最大值、最小值、平均值、偏差、合格率、最長連續(xù)超標(biāo)時間和累計(jì)超標(biāo)時間等。

    質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析  統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)是質(zhì)量管理的有力工具，它可以保持生產(chǎn)線穩(wěn)定，減少質(zhì)量波動，提商產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)據(jù)庫內(nèi)置SPC點(diǎn)，可以提供多種控制圖和分析數(shù)據(jù)，全程監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量。

    經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘，結(jié)合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及ISO質(zhì)量管理體系，融入人工智能技術(shù)建立知識庫，通過故障模式及影響分析(FMEA)和故障報(bào)告、分析和糾正措施(FRACAS)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵流程工藝的協(xié)同監(jiān)控和參數(shù)優(yōu)化，從而形成有效的閉環(huán)質(zhì)量管理系統(tǒng)。FMEA實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)前找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)或工藝設(shè)計(jì)中所有可能出現(xiàn)的故障模式，結(jié)合專家知識庫對其進(jìn)行原因和后果分析，進(jìn)而在設(shè)計(jì)或工藝上采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防或補(bǔ)救措施。FRAC AS主要是通過數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果、供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量、客戶意見反饋以及結(jié)合數(shù)值仿真與數(shù)據(jù)擬合、優(yōu)化求解，從而系統(tǒng)地對產(chǎn)品的故障進(jìn)行報(bào)告、分析和采取相應(yīng)的有效糾正措施，來達(dá)到對產(chǎn)品故障的控制和工藝參數(shù)的優(yōu)化，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性。這些內(nèi)容均在質(zhì)量計(jì)劃管理、質(zhì)量改進(jìn)管理、設(shè)計(jì)質(zhì)量管理、制造質(zhì)量管理等模塊中得以體現(xiàn)。

4 結(jié)束語

    系統(tǒng)通過對行業(yè)中共性的關(guān)健工序中的質(zhì)量信息進(jìn)行提取，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的質(zhì)量管理監(jiān)控體系，并建立起全面的數(shù)據(jù)庫，通過及時實(shí)驗(yàn)對比，形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的流程作業(yè)，對提高產(chǎn)品品質(zhì)、降低成本起到至關(guān)重要的作用，從而實(shí)現(xiàn)有效的管理升級。一方面，網(wǎng)絡(luò)化的質(zhì)量監(jiān)控和工藝參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程的協(xié)同質(zhì)量管理，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量，構(gòu)建行業(yè)核心競爭力。另一方面，完善的產(chǎn)品質(zhì)量信息庫，方便質(zhì)量信息的追溯和查詢，同時具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析功能，自動生成信息豐富的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，從而提高企業(yè)生產(chǎn)過程的自動化和信息化。

    因此該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量管理模式的3個轉(zhuǎn)變，即企業(yè)質(zhì)量管理，從傳統(tǒng)的檢驗(yàn)質(zhì)量管理向預(yù)防和過程控制轉(zhuǎn)變，從經(jīng)驗(yàn)管理向全面的信息化管理轉(zhuǎn)變，從單一質(zhì)量部門的管理向全員工、多部門全過程的質(zhì)量管理轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量管理的“可知、可控、可管”。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：網(wǎng)絡(luò)化QC管理與協(xié)同優(yōu)化技術(shù)及其應(yīng)用

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