基于MES的質(zhì)量信息化管理的實(shí)現(xiàn)

1 研究背景

在離散制造行業(yè)中，對(duì)單件小批量生產(chǎn)，質(zhì)量管理一般要求檢驗(yàn)每個(gè)零件、每道工序的加工質(zhì)量。為保持產(chǎn)品的可追溯性，傳統(tǒng)的管理模式是通過(guò)手寫(xiě)或者Excel表格錄入的方式來(lái)記錄產(chǎn)品的原材料物料批次號(hào)、過(guò)程在制品質(zhì)量數(shù)據(jù)、成品質(zhì)量數(shù)據(jù)等，這種管理方式雖然能夠在一定程度上保持產(chǎn)品的可追溯性，但也暴露出了一些問(wèn)題：①我們需要耗費(fèi)大量的人力和物力去收集和整理這些質(zhì)量數(shù)據(jù);②由于涉及環(huán)節(jié)太多，數(shù)據(jù)量太大，中間會(huì)遺漏很多數(shù)據(jù);③數(shù)據(jù)共享性差，因?yàn)樗鼈兌际欠稚⒈４娴讲煌娜藛T手里，追溯時(shí)需要詢問(wèn)多個(gè)不同角色人員，查閱多個(gè)Excel表格，翻閱大量紙質(zhì)資料;④用紙質(zhì)文件保存風(fēng)險(xiǎn)大、成本高，長(zhǎng)期累積，紙張堆積如山，一旦丟失，將無(wú)法追溯。在MES中，包含產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中大量的靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，所以可以借助于企業(yè)推行MES的機(jī)會(huì)，針對(duì)企業(yè)現(xiàn)狀實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)量的信息化管理。如何充分利用MES中的相關(guān)功能模塊，如基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊、車間管理模塊、庫(kù)房管理模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊等，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確采集，保證質(zhì)量信息的全面可追溯性，實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)量信息的高效統(tǒng)計(jì)分析是本文研究的重點(diǎn)。

2 MES中質(zhì)量管理與其他模塊關(guān)系圖

MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))是針對(duì)企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)制造過(guò)程進(jìn)行管理和優(yōu)化的集成運(yùn)行系統(tǒng)，MES按照基本功能體系結(jié)構(gòu)可以分為三部分模型：生產(chǎn)管理模型，影響生產(chǎn)的主要功能模型，影響生產(chǎn)的其他功能模型。質(zhì)量管理和庫(kù)房管理屬于影響生產(chǎn)的主要功能模型，它與MES生產(chǎn)管理模型中功能模塊的信息交互如圖1所示。

質(zhì)量管理與其他模塊信息交互

圖1 質(zhì)量管理與其他模塊信息交互

3 質(zhì)量信息化管理實(shí)現(xiàn)過(guò)程

3.1 質(zhì)量數(shù)據(jù)采集

產(chǎn)品由原材料制造成成品是一個(gè)復(fù)雜、多變的過(guò)程，期間會(huì)產(chǎn)生很多中間品，如果數(shù)據(jù)采集不及時(shí)，狀態(tài)一旦發(fā)生變化，將無(wú)法逆轉(zhuǎn)，所以保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性很重要。目前，質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集方式有手工錄入，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與共享和自動(dòng)采集等。產(chǎn)品不同階段的質(zhì)量信息，采用不同的數(shù)據(jù)采集方式：①原材料的物料批次號(hào)，在備料過(guò)程中，由原材料庫(kù)管員通過(guò)手工錄入系統(tǒng)，與生產(chǎn)任務(wù)相關(guān)聯(lián)，貫穿于產(chǎn)品整個(gè)生產(chǎn)周期，最終隨產(chǎn)品入零件或成品庫(kù);②產(chǎn)品的基本質(zhì)量信息，如是否關(guān)鍵件、關(guān)鍵工序，工序檢驗(yàn)方式，關(guān)鍵尺寸等，由工藝技術(shù)人員定義好，和零件的工藝信息一起存儲(chǔ)在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊中，當(dāng)任務(wù)投產(chǎn)時(shí)候，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式把這些信息輸入MES的其他模塊中;③過(guò)程在制品的質(zhì)量信息，通過(guò)掃描質(zhì)量跟蹤卡上條碼方式將質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集到MES的生產(chǎn)跟蹤模塊中;④成品檢驗(yàn)編號(hào)，通過(guò)掃碼輸入并同成品其他信息一起入庫(kù)、出庫(kù)。

通過(guò)以上方式在MES中實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品從原材料到成品整個(gè)生命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，為后續(xù)質(zhì)量信息的追溯和質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析奠定了基礎(chǔ)。

3.2 質(zhì)量信息可追溯性

質(zhì)量信息的可追溯性是質(zhì)量管理的重要組成部分，MES中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的追溯就是從原材料到產(chǎn)品交付整個(gè)過(guò)程的追溯。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的形成過(guò)程進(jìn)行分析，質(zhì)量信息可追溯性的對(duì)象主要包括：

3.2.1 原材料的可追溯性

原材料質(zhì)量信息來(lái)源于上游物資供應(yīng)鏈系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸入方式將原材料物料批次號(hào)與任務(wù)信息關(guān)聯(lián)后，如果要對(duì)過(guò)程在制品原材料信息進(jìn)行追溯，通過(guò)MES系統(tǒng)中打印的質(zhì)量跟蹤卡就可以查詢到對(duì)應(yīng)物料批次號(hào)，如果對(duì)已經(jīng)完工入庫(kù)或者交付的產(chǎn)品原材信息進(jìn)行追溯，在出入庫(kù)記錄或者庫(kù)房里面也可以很快查尋到物料批次號(hào)，有了物料批次號(hào)我們?cè)倩氐轿镔Y供應(yīng)鏈系統(tǒng)就可完成對(duì)原材的追溯。通過(guò)開(kāi)發(fā)MES與物資供應(yīng)鏈系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口的方式還可以將原材料的信息直接推送到MES中，在MES中直接完成對(duì)原材料質(zhì)量信息的追溯。

3.2.2 工藝信息可追溯性

工藝信息的可追溯性是指對(duì)產(chǎn)品工藝路線的設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)選擇和確定等信息的追溯。本項(xiàng)目通過(guò)在MES中建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊對(duì)產(chǎn)品工藝路線信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，產(chǎn)品一旦投產(chǎn)，工藝路線信息可自動(dòng)與生產(chǎn)任務(wù)相關(guān)聯(lián)，通過(guò)在系統(tǒng)查詢界面輸入產(chǎn)品的名稱、圖號(hào)或訂單編號(hào)等就可快速查詢到產(chǎn)品采用的工藝路線、選擇的工藝參數(shù)和工藝設(shè)計(jì)和確認(rèn)等信息。

3.2.3 制造過(guò)程信息可追溯性

制造過(guò)程是產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，在產(chǎn)品制造過(guò)程中，影響產(chǎn)品質(zhì)量的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)關(guān)鍵因素中有4個(gè)因素是與制造過(guò)程直接相關(guān)的，因此制造過(guò)程質(zhì)量信息量是最大的，對(duì)制造過(guò)程信息追溯實(shí)現(xiàn)起來(lái)也是最復(fù)雜的。在制造過(guò)程中，通過(guò)掃描質(zhì)量跟蹤卡上的條碼將各個(gè)工序的質(zhì)量信息采集到MES中，信息包括：各工序操作人員、檢驗(yàn)人員、送檢數(shù)量、合格數(shù)量、質(zhì)量異常情況等，并支持通過(guò)掃碼、訂單信息、產(chǎn)品信息等維度的查詢，實(shí)現(xiàn)了對(duì)零件工序級(jí)的可追溯性。

3.2.4 外協(xié)件的可追溯性

外協(xié)件包括全套外協(xié)、零件外協(xié)和工序外協(xié)。因?yàn)橥鈪f(xié)廠家的過(guò)程質(zhì)量信息是很難控制的，我們只實(shí)現(xiàn)了對(duì)外協(xié)的廠家和外協(xié)成品質(zhì)量信息進(jìn)行追溯，實(shí)現(xiàn)方法是，在MES中對(duì)每個(gè)外協(xié)廠家創(chuàng)建一個(gè)唯一的ID，外協(xié)廠家以加工者的角色參與進(jìn)來(lái)，建立成品檢驗(yàn)?zāi)K對(duì)外協(xié)成品的質(zhì)量信息進(jìn)行記錄。

3.3 不合格品審理

工序檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)過(guò)程異常信息后，提交異常信息，質(zhì)量管理人員組織不合格品審理后，將審理結(jié)論登記回系統(tǒng)中，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)審理結(jié)論調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，審理結(jié)論包括：報(bào)廢、返工、返修、讓步放行、超差放行等，質(zhì)量管理與計(jì)劃管理的關(guān)系如圖2所示。

計(jì)劃管理與質(zhì)量管理ER簡(jiǎn)圖

圖2 計(jì)劃管理與質(zhì)量管理ER簡(jiǎn)圖

3.4 質(zhì)量信息的統(tǒng)計(jì)

質(zhì)量信息的統(tǒng)計(jì)包括對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量信息的統(tǒng)計(jì)和對(duì)操作人員質(zhì)量信息的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)分析的最終目的都是為了使復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程處于受控狀態(tài)，保證持續(xù)、穩(wěn)定地輸出合格的產(chǎn)品。MES中包括了大量的制造過(guò)程數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、分析和計(jì)算，我們可以得到我們需要的質(zhì)量信息，比如不合格品審理信息、員工一次送檢合格率、工序檢驗(yàn)數(shù)據(jù)等。

4 質(zhì)量信息化管理實(shí)施效果

基于MES的質(zhì)量信息化管理實(shí)現(xiàn)了對(duì)零件從原材料，經(jīng)生產(chǎn)過(guò)程，到成品出庫(kù)生產(chǎn)全過(guò)程質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集和質(zhì)量信息的全面可追溯。系統(tǒng)在企業(yè)成功實(shí)施和使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有任務(wù)的原材料物料批次號(hào)、過(guò)程質(zhì)量信息、成品檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)批次信息的實(shí)時(shí)管理和全面可追溯性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有操作人員和外協(xié)廠家一次送檢合格率的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算;實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量信息可追溯性;質(zhì)量管理效率也得到明顯提升。質(zhì)量信息化管理的成功實(shí)施，顯著提升了企業(yè)的質(zhì)量管理水平，也為企業(yè)后續(xù)信息化管理工作的持續(xù)推行和改善創(chuàng)造了先決條件，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)不合格的故障模式進(jìn)行分析，采取對(duì)應(yīng)的技術(shù)和管理手段，產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著提高。

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基于MES的質(zhì)量信息化管理的實(shí)現(xiàn)