面向定制化需求的过程质量控制系统应用研究

杨俊 冯昊 韩星 张海云 王昉

摘 要：针对消费者个性化定制需求倾向和企业在生产过程中存在质量信息传递和管理不及时、低效的现象，研究开发了面向定制化需求的过程质量控制系统。本文重点介绍了该系统的两大核心子系统的搭建逻辑和方法，包含客户需求定制系统和过程质量监控系统。通过应用实践表明该系统是可行的，有利于质量执行的监控和现场进度的跟踪。

关键词：过程质量控制;定制化;系统

1 引言

随着经济快速发展，消费者的收入和消费水平不断提高，消费者对汽车产品种类的需求日趋多样化，存在强烈的个性化定制需求。订单数量多、每单批次少、配置种类多已逐渐成为行业的共性特征。在行业竞争日益激烈的当下，产品质量仍旧是企业满足客户要求，谋求生存和发展的第一要素。产品质量管理的基础是过程质量控制，过程质量控制通过跟踪管理好每个细分过程的质量确保最终产品质量。因此要提升产品质量，必须加强生产过程质量控制。

然而，目前许多企业的大部分质量过程的流转多采用纸质表单传递，人工流转的方式，信息传递缓慢，工作效率低下。许多生产信息，特別是生产现场产品装配信息和问题缺陷的处理过程信息无法及时、准确的反馈到管理部门，造成生产计划与生产现场出现了严重脱节[1]，不利于质量执行的监控和现场进度的跟踪。另外，纸质记录的质量信息也给数据的提取，统计分析和存档带来困难，不利于质量信息的分析预测和追溯搜索[2]。

所以，在白热化的汽车市场竞争中，如何快速高效保质地交付按客户需求定制的产品和服务是各汽车企业核心竞争力的聚焦所在。

2 系统构架

2.1 系统需求分析

本文提出了一种面向定制化需求的过程质量控制系统。具体而言，该系统包含以下功能：

客户需求定制化，根据客户需求形成定制BOM和工艺控制内容，满足多样化个体需求;

质量控制精益化，将精益生产质量管理理念和工具纳入系统运行，提高质量保证;

生产过程可视化，查看整车流转过程和零件装配完成状态，便于生产进度监控;

装配记录可溯化，以不同形式记录和存档生产过程数据，便于后续追溯;

问题响应及时化，通过无线网络及时传递制造发现的问题，便于资源拉动和问题解决;

系统交互扩展化，系统具有良好的接口扩展性，便于其他智能系统的集成和交互。

2.2 客户需求定制和过程质量控制业务流程分析

根据客户的需求输入，在全配置BOM 库和工艺控制库里选择选装零件和选配工艺控制内容，合并生成单车过程质量控制内容。全配置BOM（或工艺控制库）是基于某个原则（如平台或车型）将多个不同配置的产品数据（或工艺控制数据）合并得到的一种BOM（或工艺控制库）。

过程质量控制业务流程以工位为质量控制单元，通过对工位异常状况的预防（防止缺陷或不符合标准的情况发生）、探测（当缺陷或不符合标准的情况已经发生时进行识别）、遏制（确保缺陷或不符合标准的情况不会流出）将过程产生的波动最小化，确保在本工位生产的产品质量正常，下游的问题能够得到及时的在线确认以减少缺陷而带来的不必要浪费。流程的基本环节如图1所示。

2.3 系统构架组成

定制化过程质量控制系统整体构架由后台服务端、前台移动终端、服务器（数据库）组成，如图2所示。

1.在接收到客户需求（配置需求、用途需求、时间需求等）后，通过后台数据和权限管理，定制单车选装BOM和单车工艺控制内容;

2.在5G生产网络环境下，通过服务器将定制的生产任务（单车选装BOM和单车工艺控制内容）同步发布到车间生产现场移动终端;

3.通过生产现场移动终端生产数据的录入、采集和分析，实时监控生产进度和调整质量表现，以按时保质交付满足用户需求的实体。

3 面向定制化需求的过程质量控制系统设计与实现

3.1 系统开发工具

系统采用流行的B/S（Browser/Server）结构模式，分析设计采用面向对象的技术，应用Visio等工具进行辅助设计。系统的后台服务端采用Java语言进行编程，前台移动端使用Android语言进行编程，数据库使用MySQL数据库。MySQL是一个关系型数据库管理系统，数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。

3.2 系统总体设计

面向定制化需求的过程质量控制系统包含客户需求定制系统、过程质量监控系统两部分组成，如图3所示。

客户需求定制系统根根据客户输入的需求（配置需求、用途需求、时间需求等），从系统全配置项目BOM库和全配置工艺控制库中生成定制化的单车选装BOM和工艺控制内容，完成整合后生成定制单车过程质量控制内容，并发布到过程质量监控系统。

过程质量监控系统可以通过生产现场移动终端进入，各个工位人员在移动终端接收生产任务，录入生产数据。在各个工位之间设置质量门，分别对上个工位的质量表现进行统计分析和调整，并通过系统进行电子流转。生产过程数据的实时采集，确保现场信息准确、及时的反馈到管理部门，便于质量执行的监控和现场进度跟踪。

3.3 客户需求定制系统搭建

按照系统管理要素和内容，客户需求定制系统可以分为项目信息管理模块、基础工位模板管理模块、基础工艺过程控制模板管理模块和系统管理4个模块，如图4所示。

各个模块的具体功能如下：

1.项目信息管理：统一管理客户需求车辆信息，从全配置项目BOM和工艺控制库形成定制化的单车选装BOM和工艺控制内容，同时对现场工艺变化信息进行管理和分配。具体包含以下内容：

a）项目车辆信息管理：对需求车辆信息统一管理，包含车辆编号、车辆识别码VIN，动力总成配置，交付需求时间、车辆用途、质量计划等。

b）BOM管理：包含全配置项目BOM和定制单车选装BOM，BOM包含零件信息和工艺信息。

零件信息描述零部件的属性信息，如：零件专属序号，零件名称，零件号、零件使用数量;

工艺信息描述零部件的工艺属性，如：安装工位、工序、子顺序，是否关键紧固件，可否重复使用，扭矩信息，工艺检查点等;

c）现场变化点管理：将任何不包含在工艺指导文件（Build Site Direction-BSD）或者与其有偏差的操作（包括安装状态的变化），都通过现场指导书进行变化点管理。并将变化点内容根据车辆号和工位即时分配到前台对应车辆的工位上;

d）项目工位模板管理：配置特定项目各工位包含的工艺控制内容;

2.基础工位模板：对不同工位（内饰、底盘、发动机工位、门）配置工艺过程控制单，该处由系统模板管理员统一管理维护，系统使用者直接调用即可;

3.基础工艺过程控制模板：为了提高制造质量，将精益生产质量管理理念和工具转化为各类过程质量控制表单纳入系统进行管理，该处由系统模板管理员统一管理维护;

4.系统管理：包含用户信息和角色权限信息，只有具有相应操作权限，才能开展相应操作。

3.4 过程质量监控系统搭建

基于过程质量控制业务流程，搭建过程质量监控系统。按照系统管理要素和内容，过程质量监控系统包含以下6个模块，如图5所示。

各个模块的具体功能如下：

1.装配过程信息采集和质量控制：主要实现对现场操作人员在生产过程中的工艺执行过程和状态的控制。目前可以实现工序级别的控制管理，保障了工艺有序的执行。对于特殊的跨工序装配，也可以进行流转管理，保障工艺完整的执行。操作人员可以在生产加工完成后，可以提交各类形式的生产过程记录（数字记录、拍照、视频等），每辆车对应着一份独立的生产过程记录，便于后续质量追溯。通过采集零件加工信息，可以监控零件装配完成状态，防止零件漏装，并为整体的生产进度提供参考信息。

2.检查过程信息采集和质量控制：质量检验分为自检、互检和质量门专项检查3种形式。

将各个工位的关键操作内容以及过往项目高频高风险点列为检查内容，将检查关键点以照片的形式存档，便于后期质量追溯。在每个工位结束后，设置质量门，如存在未完成工作且经班组长评审会对后续工位造成较大影响，则车辆无法通过该道质量门。待未完工作完成后，再组织质量门交车会。通过质量门节点的设置，使得部分在后道工位因被覆盖无法检查的问题得以受控，同时车辆经过每个质量门都会对使得车辆状态在过程中能够清晰可控[4];

3.问题解决信息采集和质量控制：操作人员可以将在装配过程中出现的问题，通过系统第一时间以各种形式（系统短消息，电子邮件等）前馈或者反馈到相关方，便于质量信息的充分流动和问题解决的快速响应。对于问题的返工和确认，通过系统权限设置强制保证返工确认是由第2人执行的，保证返工质量;

4.报表中心：通过现场生产数据的实时搜集，及时为项目管理方形成报表，如车辆生产进度报表、某车辆工位流转详情报表、工位装配进度详情报表、工位变化点控制执行报表、工位未解决问题清单报表，便于整体生产状态的掌控、后续产能排布调整和问题解决的资源拉动;

5.集成系统管理：为避免出现信息孤岛，该系统能和其他企业运用的系统保持接口和集成，如车间 现场暗灯系统，车间电子问题看板系统;

6.系统基础管理：包含用户信息和角色权限信息。同样的，只有具有相应操作权限，才能开展相应操作。

3.5 定制化過程质量监控系统的工作方式和实例验证

根据本文提出的思想和系统搭建方法，开发了定制化过程质量监控系统，目前已成功应用于上汽通用汽车样车试制工程总装车间。

定制某个项目的单车过程质量控制内容生成时，在调用基础工位模板的基础上，根据用户需求调整优化，形成定制项目型工位模板，包含该项目各个工位所需要开展的工艺控制内容。同时根据用户需求，生成单车选装零件信息。系统根据单车选装零件中的唯一专属序号从全配置BOM引用工艺信息形成定制单车选装BOM。项目变化点内容按照车辆号和工位进行分配;合并生成定制单车过程质量控制内容。

定制单车过程质量控制内容发布到服务器后，可在生产现场移动终端查看服务器内已经发布的定制化单车选装BOM和工艺控制内容。操作员工通过后台定义好的账号登陆系统，不同的账号设置好相应的编辑或查看权限。各个工位的操作人员可以进入到项目单车列表查看各自的生产任务。操作人员需要对每个工位的每行零件进行装配确认、扭矩记录和检查确认。对于检查的结果可通过拍照或者视频的方式将装配后的状态进行即时记录，便于后期质量追溯。对于关键紧固件，操作人员需要将每个紧固点的装配扭矩值进行对应记录，系统自动根据工艺设定的扭矩检查标准查看实际扭矩值是否符合工艺要求。对于生产过程中的问题，操作人员可以直接在移动终端将零件信息，问题图片，问题状态提交到电子问题看板系统，并可以通过邮件的形式将信息直接发送给问题责任人，及时拉动问题解决资源，如图6所示。

每个工位完成后，通过质量门检查后，再开启工位流转和整车交付。根据生产现场移动终端输入的生产数据可以直接查看车辆的流转状态和总装装配进度。车辆流转状态可以直接告知管理层每辆车所处的环节，总装装配进度可以直接查看每个工位的完成状态、未装零件清单，未执行BSD的个数，实现生产状态的可视化，如图7所示。

4 结语

通过该系统的运行，保证过程质量控制工具的有效执行，加强了管理人员对生产任务完成进度和质量问题处理进展的监控，同时电子化的生产数据使得质量追溯效率也有大幅提升。对于其他多品种，小批量产品的零件制造也有借鉴意义。需要提及的是，该系统仅是数字化车间质量控制的一个环节，后续还会继续与其他系统对接，比如，工艺数据库，无线扭矩系统，问题数据库等，通过信息的整合和利用，更进一步提高生产质量和效率。

参考文献：

[1]张志刚，许建新，董思洋等.数字化制造生产现场管理系统技术研究[J].中国制造业信息化，2012，41（13）.

[2]陈大蓬，吉卫喜，刘炬鸣.基于数字化工厂下的集成质量管理系统研究[J].机械设计与制造，2009，（10）.

[3]刘杰.订单配置管理与可配置化BOM的结合应用探析[J].机电技术，2018，（1）.

[4]张权.“质量门”在工位制节拍化生产模式下的运用[J].技术与市场，2018，25（5）.