第9章计算机辅助质量系统技术

第9章计算机辅助质量系统技术计算机辅助质量系统是一个新兴的领域，随着世界市场竞争的加剧，产品质量成为企业求得生存、赢得竞争的最有力的战略武器，提高产品质量成为国内外制造企业普遍关注的热点。制造企业为了自身的发展提出了应用先进的技术，特别是信息技术实现质量管理、质量保证和质量控制自动化的需求。本章将主要介绍计算机辅助质量系统的概念、结构、设计方法和质量控制的关键技术。9．1概述9.1.1与质量有关的基本概念1．质量质量是反映实体(产品或服务)满足明确和隐含需要能力的特征和特性的总和。也就是说，产品或服务必须满足规定或潜在的需要，这种“需要”可能是技术规范中明确规定的，也可能是技术规范中未明确注明、但用户在使用过程中实际存在的需要。根据质量所涉及的范围的不同，质量的概念又可分为狭义质量和广义质量。狭义质量是指产品质量，广义质量不仅指最终产品的质量，而且包括产品或服务形成和实现过程的质量。它要求我们在“正确的时间”、“正确的地点”做“正确的事情”，这三个“正确”中只要有一个不正确，则质量不合格。2．质量管理质量管理涉及确定质量方针、目标和职责及在质量体系中通过诸如质量计划、质量控制、质量保证和质量改进等实施的管理职能的所有活动。它是企业管理的重要组成部分，其主要任务是制订质量方针和目标，并建立相应的质量体系以确保质量方针和目标的实施。质量管理经历了产品质量检验、统计质量管理和全面质量管理三个主要阶段。3．质量保证质量保证是为使人们确信某个产品或某项服务能满足规定的产品质量要求所必须的全部有计划的活动。它不是仅仅针对某项具体质量要求的活动，其核心是“使人们确信”。质量保证分为内部质量保证和外部质量保证，前者是为使企业的领导者确信本企业提供的产品和服务满足质量要求进行的活动，后者是为了使产品或服务的需求方确信供应方提供的产品或服务满足产品质量要求所进行的活动。4．质量控制质量控制是指为达到产品或服务的质量要求所采取的作业技术和活动。它强调“质量要求”应转化为质量特性，这些特性应能用定量或定性的规范来表示，以便于作为质量控制时的依据。所采取的作业技术和活动应贯穿于产品形成的全过程，包括营销和市场调查、过程策划与开发、产品设计与采购、提供生产或服务、验证、安装和贮存、销售和分发、安装和投入运行、技术支持和服务、用后处置等各个环节或阶段的质量控制。5．质量体系质量体系为实施质量管理所需的组织结构、程序、过程和资源。也就是说，质量体系是为了实施质量管理而建立和运行的由组织机构、程序、过程和资源组成的有机整体，每一个企业都客观存在着质量体系。企业领导者的职责是站在系统的高度将影响产品或服务质量的因素作为质量体系的组成部分，使其相互配合、相互促进，实现系统的整体优化，建立和健全企业的质量体系，使之更为完善、科学和有效。质量体系中的组织结构是质量体系有效运行的保证，它既要有利于领导的统一指挥和分级管理，又要有利于各个部门的分工合作。质量体系的资源包括人才资源和专业技能、设计和研制设备、制造设备、检验和试验设备、仪器、仪表和计算机软件等。9．1，2传统的质量系统存在的问题在制造业中，质量一直为生产组织者所高度重视，只有具备良好的质量管理、控制和保证体系，才能保证产品或服务达到质量要求。在传统的生产过程中，质量系统的工作主要包括质量检验、性能试验和质量管理等几个主要方面，其中质量检验包括原材料和外购件的进厂检验、制造过程中零件部转序(从一道工序到下一道工序、一个部门到另一个部门)的阶段性检验、零部件制造完成后的检验和产品装配后的成品检验等，检验的主要依据是设计技术指标和相关的标准；产品性能试验通常是对产品整机的使用性能进行测试，而将产品置于实际或模拟的使用环境下，测试某性能满足设计要求的程度，主要包括规定工作条件下的常规性能试验、极端条件下的功能试验、寿命试验、过载能力试验、环境适应能力试验和抗破坏性试验等；质量管理主要包括质量数据的收集(填写各种质检单)、质量数据的统计分析、质量数据文档的管理、质量检验器具与设备管理和质量事故的分析与论断等内容。由于传统的质量系统中缺乏高效的质量信息采集、处理和管理的手段，存在一系列的问题和不足，如由于质量检验效率低，无法实现全面的质量检验；由于大多采用事后检验，不利于质量责任制的落实和质量的改进，成本高。9．l．3计算机辅助质量系统及其作用计算机辅助质量系统(Computer—AidedQuality，CAQ)是以计算机、网络和数据库为手段，充分发挥计算机的信息处理和数据存储、管理能力，协助人们完成质量管理、质量保证和质量控制中的各项工作，以克服传统手工质量系统存在的不足，提高产品质量及质量管理水平和效率，降低质量保证和质量管理的成本。具体包括：1．质量计划的制定利用计算机系统和CAD／CAM及MRP系统提供的有关产品和生产过程的信息，完成产品质量计划编制和质检计划的生成。编制产品质量计划时，CAQ系统以产品的历史质量状况、生产技术状况位位基础，以CAD/CAM、MRP提供的产品设计和生产要求为依据，确定要达到的质量目标(包括产品的特性、规范、一致性、可靠性等)，明确产品设计制造各阶段与质量有关的职责、权限及资源分配，制定达到质量目标应采取的程序、方法和作业规程，编制质量手册和质量程序手册等。生成质检计划时，CAQ系统根据检测对象的质量要求和质检规范、产品模型及质检资源状况，制定具体检测对象(包括产品、部件、零件、外购外协件等)的质检规程与规范，确定具体检测项目、检测方法、检测设备、检测时间与地点等。2．质量检验与数据采集在CAQ系统中，质量检测及质量数据采集子系统的功能就是在质量计划子系统的指导下，采集制造过程不同阶段与产品质量有关的数据，包括外购原材料及零部件检测数据、零件制造过程检测数据和最终检验数据、制造系统运行状态数据、装配过程检测数据、成品试验数据及产品使用过程故障数据等。3．质量评价与控制质量评价与控制主要包括：①制造过程质量评价、诊断与控制；②进货及供货商质量评价与控制。制造过程质量评价、诊断与控制原理如图9．1所示，该系统是一个闭环的反馈控制系统。生产系统在被控状态下完成从原材料到成品的转变。该制造过程受到来自人、机器、材料、加工方法等方面的干扰；质量数据采集系统检测成品的实际质量和制造过程的状态信息，将被控变量与预定的质量规范或质量标准进行比较，在众多影响质量的干扰因素中诊断出主要因素，通过控制器和执行机构实现对制造过程的控制，以修正实际质量与质量标准的偏离，确定新的操作变量或调整加工过程。图9．1制造过程质量评价与控制原理制造过程质量评价与控制可以在制造过程的不同阶段进行，包括零件的制造过程、部件装配站、成品最终试验等。质量的评价和控制可以是在线的，也可以是离线的。进货(外购原材料及零部件)及供货商的评价与控制，对企业产品的质量起着重要作用。因为越来越多的企业不再是由其自身生产所有的零部件，而是由供应商或协助厂来提供部分零部件。进货质量评价与控制应是“动态”的，即根据进货的质量、供应商的历史状况更改检测计划。对于长期供货且质量稳定的供货商，可减小抽检范围；而对新的、供货质量不稳定的供货商所提供的零部件的抽检范围则要扩大。控制器││执行机构│││生产设备││制造计划││令│制造过程││控制变量│4．质量综合管理质量综合管理子系统包括如下功能：(1)质量成本管理包括质量成本发生点和成本负担者的确定、质量成本计划和质量成本核算、从成本优化角度解决质量问题的可能性、成本分类预算和核算。(2)计量器具质量管理计量器具包括在产品开发、制造、安装和维修中所使用的量具、仪器、专门的试验设备等。计量器具的质量管理覆盖计量器具计划、设计、采购、待用、监控及投入使用等各个阶段，并形成闭环系统。(3)质量指标综合统计分析及质量决策支持质量指标综合统计分析主要完成指标数据的收集、综合和分析，质量指标的分解、下达和各类指标执行状况的考核、奖惩处理等。指标执行情况的汇总统计结果，作为质量计划部门确定质量目标和方针的决策支持。(4)工具、工装和设备质量管理包括工具、工装和设备定检计划制定，定检计划执行情况记录，工具、工装和设备规格及质量信息的存储、维护和更新，出入库质量状况及使用过程质量状况跟踪，异常情况处理等，(5)质量检验人员资格印章管理包括质检人员基本信息、资格、权限及印章更新等。(6)产品使用过程质量信息管理包括质量信息的录入、存储、分类、统计、报告生成等。采用计算机辅助质量系统，不仅克服了传统质量系统存在的不足，提高了质量信息采集处理的自动化程度，而且大大提高了质量信息的反馈控制速度，促进了质量管理水平的提高和质量系统与其它系统的信息集成，降低了质量管理成本。9．2计算机辅助质量系统设计9．2．1CAQ系统的基本组成CAQ是在共享质量数据库和网络的支持下，实现全面质量管理中各部分信息的集成化管理，其基本组成如图9．2所示。9，2．2CAQ系统的信息流程CAQ系统的循环周期是从市场调查阶段开始到售后服务阶段结束的。图9．3为集成质量系统的信息流。在市场调查阶段，了解用户的需求和竞争对手的情况，并以调查的结果作为设计阶段的输入信息。以此为基础，利用CAD技术设计出满足用户要求的产品，然后通过CAPP将设计信息转化为生产工艺计划。通过在线仿真系统对加工过程进行模拟，发现可能出现的问题并反馈给CAD／CAPP系统，进行修改设计，直到将所有设计及工艺等方面的问题全部解决，以保证按工艺计划生产的产品能满足设计要求。系统根据设计及工艺信息制订工序质量及产品质量监测计划，对产品的加工过程及加工质量进行质量控制，保证产品的质量。产品售出后，通过售后的技术服务收集用户对产品质量的反映，并进行分析和归纳，同时统计产品质量控制的成本。这些信息有助于确定产品实际使用中用户的意见和期望、所反映的问题的性质和范围，可为改进设计和管理提供信息。CAQ系统组成CAQ系统的信息流程9．2．3CAQ系统功能设计与分析CAQ系统的功能设计可以采取图9．4所示的参考功能模型。根据企业的生产经营过程可将CAQ系统划分成五大功能子系统：图9．4CAQ系统的功能参考模型(1)质量计划子系统涵盖了质量系统决策层和管理层的部分功能，通常包括质量功能配置(QFD)、质量计划编制和检验计划的自动生成等内容。QFD是从顾客的需求出发，为适应市场的变化和技术的进步，按照技术文件合同协议及技术标准，进行产品质量配置和质量职能的分配，得出质量控制方案；质量计划编制是按照质量体系程序、技术文件和技术标准，参照质量控制方案，制定产品质量计划、质量改进措施和质量审核计划等；检验计划生成是按照产品质量计划、技术文件和技术标准、编制检验流程图、质检指导书和新产品检验方案等。产品质量计划包括设计质量计划、采购质量计划、重点工序质量保证计划、零部件质量计划、成品质量计划、营销质量计划、收回处理质量计划等；质量检测计划包括原材料检验计划、配套件检验计划、重点工序检测计划、零部件质量检验计划、装配过程质量检测计划、成品检验计划、库存检验计划、计量器具检验计划、计量器具需求计划、检测规程生成、检测程序生成等；质量管理计划包括质量目标管理计划、质量体系审核计划、质量成本计划。(2)质量检测涵盖执行层和部分质量管理层的职责，主要包括进货检验和试验、过程检验和试验、最终检验和试验以及不合格控制等功能。涉及企业从原材料进厂到产成品出厂的物流全过程中的检验和试验，可能有质量数据的自动采集(与CAM集成的生产过程在线检验与控制)，也有离线检验时质量数据的人工采集(如原材料进厂检验、产成品出厂检验和试验等)。除此之外，还包括不合格产品的控制等内容。(3)质量评价与控制主要是对关键业务过程和管理工作的评审与控制，其工作的基准是企业的质量计划、质量标准和质量体系程序。主要包括过程质量分析与控制、外协质量评价与控制、营销质量评价与控制、工作质量评价与控制。过程质量分析与控制包括设计质量评价与控制、重点工序质量评价与控制、零部件质量评价与控制、生产过程评价与控制、装配过程质量评价与控制、成品性能质量评价