基于MES的質(zhì)量信息化管理的實現(xiàn)
1 研究背景
在離散制造行業(yè)中，對單件小批量生產(chǎn)，質(zhì)量管理一般要求檢驗每個零件、每道工序的加工質(zhì)量。為保持產(chǎn)品的可追溯性，傳統(tǒng)的管理模式是通過手寫或者Excel表格錄入的方式來記錄產(chǎn)品的原材料物料批次號、過程在制品質(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，中間會遺漏很多數(shù)據(jù);③數(shù)據(jù)共享性差，因為它們都是分散保存到不同的人員手里，追溯時需要詢問多個不同角色人員，查閱多個Excel表格，翻閱大量紙質(zhì)資料;④用紙質(zhì)文件保存風(fēng)險大、成本高，長期累積，紙張堆積如山，一旦丟失，將無法追溯。在MES中，包含產(chǎn)品生產(chǎn)過程中大量的靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，所以可以借助于企業(yè)推行MES的機(jī)會，針對企業(yè)現(xiàn)狀實現(xiàn)對質(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、庫房管理模塊、統(tǒng)計分析模塊等，實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的實時準(zhǔn)確采集，保證質(zhì)量信息的全面可追溯性，實現(xiàn)對質(zhì)量信息的高效統(tǒng)計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))是針對企業(yè)整個生產(chǎn)制造過程進(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)量信息化管理實現(xiàn)過程
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復(fù)雜、多變的過程，期間會產(chǎn)生很多中間品，如果數(shù)據(jù)采集不及時，狀態(tài)一旦發(fā)生變化，將無法逆轉(zhuǎn)，所以保證數(shù)據(jù)采集的實時性和準(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，在備料過程中，由原材料庫管員通過手工錄入系統(tǒng)，與生產(chǎn)任務(wù)相關(guān)聯(lián)，貫穿于產(chǎn)品整個生產(chǎn)周期，最終隨產(chǎn)品入零件或成品庫;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在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊中，當(dāng)任務(wù)投產(chǎn)時候，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式把這些信息輸入MES的其他模塊中;③過程在制品的質(zhì)量信息，通過掃描質(zhì)量跟蹤卡上條碼方式將質(zhì)量數(shù)據(jù)實時采集到MES的生產(chǎn)跟蹤模塊中;④成品檢驗編號，通過掃碼輸入并同成品其他信息一起入庫、出庫。
通過以上方式在MES中實現(xiàn)了對產(chǎn)品從原材料到成品整個生命周期質(zhì)量數(shù)據(jù)的實時采集，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中對產(chǎn)品質(zhì)量的追溯就是從原材料到產(chǎn)品交付整個過程的追溯。對產(chǎn)品質(zhì)量的形成過程進(jìn)行分析，質(zhì)量信息可追溯性的對象主要包括：
3.2.1 原材料的可追溯性
原材料質(zhì)量信息來源于上游物資供應(yīng)鏈系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)輸入方式將原材料物料批次號與任務(wù)信息關(guān)聯(lián)后，如果要對過程在制品原材料信息進(jìn)行追溯，通過MES系統(tǒng)中打印的質(zhì)量跟蹤卡就可以查詢到對應(yīng)物料批次號，如果對已經(jīng)完工入庫或者交付的產(chǎn)品原材信息進(jìn)行追溯，在出入庫記錄或者庫房里面也可以很快查尋到物料批次號，有了物料批次號我們再回到物資供應(yīng)鏈系統(tǒng)就可完成對原材的追溯。通過開發(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產(chǎn)品工藝路線的設(shè)計、工藝參數(shù)選擇和確定等信息的追溯。本項目通過在MES中建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊對產(chǎn)品工藝路線信息進(jìn)行存儲和管理，產(chǎn)品一旦投產(chǎn)，工藝路線信息可自動與生產(chǎn)任務(wù)相關(guān)聯(lián)，通過在系統(tǒng)查詢界面輸入產(chǎn)品的名稱、圖號或訂單編號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)計和確認(rèn)等信息。
3.2.3 制造過程信息可追溯性
制造過程是產(chǎn)品質(zhì)量的實現(xiàn)過程，在產(chǎn)品制造過程中，影響產(chǎn)品質(zhì)量的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測關(guān)鍵因素中有4個因素是與制造過程直接相關(guān)的，因此制造過程質(zhì)量信息量是最大的，對制造過程信息追溯實現(xiàn)起來也是最復(fù)雜的。在制造過程中，通過掃描質(zhì)量跟蹤卡上的條碼將各個工序的質(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，并支持通過掃碼、訂單信息、產(chǎn)品信息等維度的查詢，實現(xiàn)了對零件工序級的可追溯性。
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)。因為外協(xié)廠家的過程質(zhì)量信息是很難控制的，我們只實現(xiàn)了對外協(xié)的廠家和外協(xié)成品質(zhì)量信息進(jìn)行追溯，實現(xiàn)方法是，在MES中對每個外協(xié)廠家創(chuàng)建一個唯一的ID，外協(xié)廠家以加工者的角色參與進(jìn)來，建立成品檢驗?zāi)K對外協(xié)成品的質(zhì)量信息進(jìn)行記錄。
3.3 不合格品審理
工序檢驗發(fā)現(xiàn)過程異常信息后，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)自動根據(jù)審理結(jié)論調(diào)整生產(chǎn)計劃，審理結(jié)論包括：報廢、返工、返修、讓步放行、超差放行等，質(zhì)量管理與計劃管理的關(guān)系如圖2所示。
計劃管理與質(zhì)量管理ER簡圖
圖2 計劃管理與質(zhì)量管理ER簡圖
3.4 質(zhì)量信息的統(tǒng)計
質(zhì)量信息的統(tǒng)計包括對產(chǎn)品質(zhì)量信息的統(tǒng)計和對操作人員質(zhì)量信息的統(tǒng)計，統(tǒng)計分析的最終目的都是為了使復(fù)雜的生產(chǎn)過程處于受控狀態(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程數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、分析和計算，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、工序檢驗數(shù)據(jù)等。
4 質(zhì)量信息化管理實施效果
基于MES的質(zhì)量信息化管理實現(xiàn)了對零件從原材料，經(jīng)生產(chǎn)過程，到成品出庫生產(chǎn)全過程質(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)成功實施和使用，實現(xiàn)了對所有任務(wù)的原材料物料批次號、過程質(zhì)量信息、成品檢驗數(shù)據(jù)、生產(chǎn)批次信息的實時管理和全面可追溯性，實現(xiàn)了對質(zhì)量數(shù)據(jù)的實時采集和統(tǒng)計，實現(xiàn)了對所有操作人員和外協(xié)廠家一次送檢合格率的實時統(tǒng)計和計算;實現(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，通過系統(tǒng)對不合格的故障模式進(jìn)行分析，采取對應(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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