PLM/MES的整修质量管理系统

【导读】
分析了整修质量过程的业务流程;利用PLM/MES的相关功能,设计了基于PLM/MES的整修质量管理系统框架;重点介绍了整修过程质量信息建模技术;实现了一套集成动态的设备状态质量信息和
分析了整修质量过程的业务流程;利用PLM/MES的相关功能,设计了基于PLM/MES的整修质量管理系统框架;重点介绍了整修过程质量信息建模技术;实现了一套集成动态的设备状态质量信息和产品、工艺基础数据管理的整修质量管理系统。该系统已在企业得到了成功的应用。

 企业中许多大型、复杂的设备,通常通过维修来延长其寿命。整修是维修的一种,它是指定期对整个机器进行清洗检查,查找设备已有的或潜在的质量问题,并采取适当的方式进行处理,以保持和恢复规定的质量指标。由此可见,设备的寿命不仅取决于生产过程质量,还与整修质量有关。

设备整修阶段的质量控制涉及到大量的设备状况信息、维修零部件信息和工艺资源、工艺知识信息。这些信息部分可以来自PLM系统和MES系统,但还需要研发整修质量管理系统以将整个整修过程集成管理起来。

作者依托于已有的PLM、MES系统功能设计了一个基于PLM、MES的整修质量管理系统,通过MES获取动态的设备状态质量信息,通过PLM进行基础数据的管理并能实现面向产品全生命周期和企业各部门的质量管理,通过整修质量管理系统甩掉手工记账式管理,规范整修质量管理活动,实现整修过程控制手段现代化,从而加强整修过程的可控性。

1 业务流程
设备整修后的质量由整修过程质量决定和保证,设备的整修过程由一道道的整修工序形成,因此,整修质量管理关键在于工序质量控制。它的主要工作是工艺人员在整修质量计划的指导下,根据整修工艺确定整修对象在各个工序需要采集的质量参数及其合格要求。在随后的整修过程中,操作人员/检验员采集这些质量数据,通过与合格要求的对比发现质量问题,再对质量问题进行处理。采集到的质量信息最终以质量跟踪卡的形式存储,质量跟踪卡是以工艺规程的内容为基础数据编制检验内容、并增加检验记录的卡片。

当前整修车间质量记录方式普遍采用纸质记录,通过记录卡片流转,这种方式易造成质量数据的版本混乱或丢失。加上各部门分散管理各自直接相关的质量记录,给质量信息的共享、查询、追溯及实时性造成不便。此外,质量信息的不规范记录给质量数据的分析带来了困难。通过建立统一信息平台下的整修质量管理系统,能够解决以上问题,实现工艺文档、质量跟踪卡、技术文档、物料、人员、计划任务的一体化管理,确保信息的一致性、完整性和规范性,确保整修过程的可控性 。建立整修质量管理系统首先需要分析它的业务流程。整修质量管理的业务流程如图1所示。
整修过程控制的业务流程
图1 整修过程控制的业务流程

企业首先制定年度计划和批次阶段计划,在定计划时需要对人、机、料、法、环、测进行检查。调度人员根据阶段计划和工序工步内容下达现场整修任务(按天下达任务执行计划),整修任务一般按工步(或工序)的先后顺序执行,但在特殊情况下,会有一些可并行的任务,调度人员可根据实际情况调整任务的执行顺序。质量数据的采集过程中,有些数据由自动采集设备自动采集,对于不能自动采集的质量数据系统应提供人机交互界面供用户输入。每道工序的检测结果由多个人进行确认,包括自检、互检、专检等。在执行任务的过程中发现质量问题,操作人员需要汇报问题,并对问题进行闭环跟踪处理。


2 系统的体系框架
整修质量管理重点在于过程质量控制,MES可获取整修过程所有的静态和动态质量数据,形成巨大的数据集合,为质量活动的设计、执行、评价和改进提供丰富的数据基础。整修质量管理系统与MES之间的信息交互以PLM为媒介。此外,PLM是一门管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术,很多企业都采用PLM系统管理产品全生命周期的信息。因此,可利用PLM来管理整修工艺、整修质量参数、质量数据、质量问题等基础数据并控制整修流程。这种方案既可实现整修过程质量管理,又复用了PLM/MES中的相同功能,可以提高整修质量管理系统与PLM/MES系统的集成程度,并在保证数据一致性的前提下减少系统的开发工作。

通过以上对整修质量管理的业务流程分析及基于PLM/MES开发的思考,设计了如图2所示的体系框架。文中的重点是介绍整修质量管理系统与PLM/MES之间的关系,所以图2中只表示了整修质量管理有关信息在各系统间的信息交换。
基于PLM/MES的整修过程质量控制系统的框架 
图2 基于PLM/MES的整修过程质量控制系统的框架

系统在PLM/MES的基础上扩充开发了质量计划、整修质量参数定义、质量数据分析、质量问题跟踪处理、质量报表等几个模块。这几个模块与PLM、MES之间的信息交互体现在以下几方面:

(1)质量管理人员在质量计划模块制定质量计划,并将其存入PLM中,MES从PLM中获取质量计划和整修工艺进行计划管理和排产。

(2)质量管理人员从PLM系统中获取整修工艺,在此基础上制定质量参数及其合格要求,并将其存入PLM中,MES从PLM中获取质量参数,据此采集质量数据,并将其存回PLM中。

(3)MES在采集质量数据的过程中若发现质量问题则通过车间事件管理功能汇报质量问题,质量问题存储在PLM中。

(4)质量问题一方面来源于MES中的质量报警,另一方面来源于质量数据分析模块对质量数据的分析,质量数据分析模块从PLM中获取现场采集到的质量数据,根据这些数据分析质量问题,最终将质量问题也存回PLM中。

(5)质量问题最终由质量问题跟踪处理模块处理,处理的结果存回PLM。

(6)质量报表模块从PLM中获取质量数据、质量问题、质量表格等信息生成报表文件供上级部门或相关部门使用。


3 整修过程质量信息建模
整修质量管理过程信息化涉及到整修过程质量信息建模、工艺信息与质量信息的管理、质量信息的采集、质量数据的分析、质量问题的跟踪处理、权限控制等技术。此处重点介绍整修过程质量信息建模技术。

(1)质量跟踪卡的模型
整修过程质量信息建模是系统实现的基础,是后续定义检查项目、采集检测结果、管理质量信息等的依据。整修过程的质量控制主要在于工序质量控制,因此,整修过程质量信息应以整修工艺为基础,包含每道工序要检测的项目及其检测结果。整修过程质量信息模型比较简单,它由工艺内容、检测项目、检测结果及签字这四部分组成。对一些质量控制比较严格的企业,每道工序需由多人对结果进行确认,签字部分正是为此而设计的。将以该模型保存的质量信息文卷称之为质量跟踪卡。

(2)质量模板的模型
设备的整修分批次进行,每个批次的检测项目相同,但检测结果却不完全一样,为了减少重复定义的工作,采用质量模板来保存整修过程中定义的检测项目。质量模板的模型依据质量跟踪卡的模型设计,它由工艺内容、检测项目、检测结果的数据类型、需要签字的个人/单位组成。为了规范质量信息的记录,方便后续质量问题的分析及质量信息的追溯,在对检测结果数据进行分析的基础上,为检测结果定义了以下几种数据类型:

①逻辑型(L)。即检查结果为“是”或“否”,比如,检查箱体外观是否有裂纹。
②文本型(T)。检查结果为文本,分为两类:编辑文本(T1)、选择文本(T2)。T1 用于文字说明,T2 用于有备选值的情况,如零件材料是工字钢、T 型钢、槽钢这三者之一,则该数据类型可定义为“T2[工字钢,T 型钢,槽钢]”。
③数值型(N)。检查结果为数值,表示为“N[最小值,最大值]”,如检查室内温度:N[1.5,2.5]。
④图片型(P)。检查结果可用图片来表示,如由仪器输出的探伤检测报告、理化检测报告。
⑤网格型(G)。检查结果包含多个属性或多个值的情况。该种数据类型表示成以下形式:
 
G行数列数@{单格说明}{单格数据类型}。如检测活塞环工作开口间隙则可表示为:G:2*2@{A1:第一环;B1:第二环}{A2:F[0.40.0.70];B2:F[0.25,0.75]}

前面4种数据类型称之为基本数据类型,网格型数据类型称之为复杂数据类型,它里面每个单格的数据类型都是基本数据类型。质量模板中检测结果的数据类型便是指这几种数据类型。

(3)质量跟踪卡的生成
质量模板是根据质量跟踪卡设计的,但质量跟踪卡却是基于质量模板生成的。质量跟踪卡的生成过程如图3所示:整修工艺文档在CAPP系统中编制,再导入到系统中;质量模板提取了工艺文档中的工序工步内容,质量管理人员在此基础上为每个工步添加检测项目、定义检测结果的数据类型,并确定签字的人或单位;质量跟踪卡提取了质量模板中的工序工步内容、检测项目,并根据质量模板中定义的检测结果数据类型及要签字的个人/单位生成一定的空间并施加约束,用于存储并规范检测的结果及用户签字。质量模板和质量跟踪卡最终均存到数据库中,利用PLM的数据管理功能进行管理。质量跟踪卡采用Excel的文件格式,可直接用于打印。质量跟踪卡的生成算法如下:
质量跟踪卡的生成流程
图3 质量跟踪卡的生成流程

步骤1,算法开始;
步骤2,从数据库导入已定义好的质量模板;
步骤3,获取第一条检测项目记录,根据检查结果列数据类型定义,判断数据类型,如果数据类型是基本数据类型,转步骤4,如果数据类型是网格型 转步骤5;
步骤4,利用Excel的一些功能,比如数据有效性、插入单选控件、插入图片等功能设置数据类型。查询该质量模板对应的数据表,如果有已填写数据,则取出填入。转步骤6;
步骤5,生成网格,填写网格标题,遍历每个单格的数据类型定义,转步骤4设置单格的数据类型;
步骤6,根据质量模板的定义锁定不需要签字的单位;
步骤7,判断是否是最后一条检测项目记录,如果不是,转到步骤2处理下一条检测项目,否则算法结束。

按以上方法生成质量跟踪卡后,还需增加权限控制,使得有权限的人才能够填写数据或签字。
 

4 系统的应用
在Windows XP系统环境下,利用PLM的二次开发平台及Excel VBA开发了基于PLM/MES的整修质量管理系统。系统实现了整修质量计划制定、质量参数的定义、质量信息的采集及质量问题的跟踪处理等功能。如图4为定义质量参数的界面。质量管理人员在检查项目列制定每道工序要检查的项目,在检查结果列定义每个检查项目的数据类型,在签字列定义要签字的单位。用于输入检测结果及签字的质量跟踪卡如图5所示,白色区域为填写质量数据或签字区域。该Excel文件仅作为用户输入数据的临时界面,收集到的质量信息最终保存到后台数据库中 。
质量参数的定 
图4 质量参数的定
质量数据的采集 
图5 质量数据的采集

5 结束语
系统成功地复用了PLM/MES中的数据管理、流程管理、权限控制、计划排产、数据采集等功能,实现了以MES获取整修过程质量信息、PLM进行基础数据的管理,该系统已经在企业得到了实际应用。系统进一步发展的重点是将整修工艺资源和工艺知识融入其中,增强系统对整修过程中质量问题的策划、分析、处理能力,提高整修过程的效率和绩效。
 
 
 

  • 2019-09-21 10:14
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