航天产品制造过程质量管理系统的研究

作者：高文俊 王海龙 王冰冰 严光东

欢迎访问e展厅 展厅 8 航空与航天设备展厅 直升机, 无人机, 航空发动机, 航空材料, 飞机座椅, ... 1、引言 AVIDM系统目前己经有着广泛的应用现状，质量管理系统以AVIDM系统作为集成框架，以产品结构树为系统集成的核心，与质量管理系统、CAPP系统、项目管理系统、生产管理系统、物资管理系统、知识管理系统集成，保证各系统之间协调的功能运作和数据共享，既保证了信息的一致性，又可以提高传输效率，降低实施成本，且具有易于维护和鲁棒性强等特点。本文在分析产品研制过程中质量特点的基础上，对设计和制造过程质量活动进行了研究和归纳，提出质量管理系统的三个层次并简要介绍了主要功能模块，构建了以AVIDM系统为基础，质量管理系统与CAPP,项目管理、生产管理、知识管理等系统的集成框架。 2、航天产品质量的特点 航天产品多属于复杂产品范畴，具有以下的特点:为订单生产，工期较固定;研制量大，不确定因素多:专用设备多，自制件多;多型号交叉，设计与制造并行。质量管理是航天产品生产研制过程中的重要组成部分，并目不同于普通民品的生产过程，产品的研制过程给质量控制与管理提出了更高的要求，体现在如下几个方面: a.航大产品质量管理需要满足高可靠性、高安全性的要求。由于航天产品的特殊性，加工和装配精度要求高，不仅需要在规定条件下和规定时间内完成规定功能，还需要满足安全性的要求。 b.航天产品质量管理需要满足可追溯性的要求。可追溯性是指通过记录的标识追溯某个实体的历史、用途或位置的能力。耍保证航天产品原料或部件的来源、产品的加工历史、产品配送过程中的流通和位置。从质量管理的角度来说，在时间和空间范围内采用定性和定量方式跟踪产品信息。 c.航天产品生产质量闷题不确定因素多。由于航天产品生产加工和装配过程复杂、工序环节多，引起质量问题的因索很多，需要全方位的掌握产品信息进行质量问题的监控。 3、研制过程质量分析 航天产品的质量缺陷有很大一部分发生在设计开发方面，但生产制造过程的质量控制同样不能忽视。从设计质量、制造和装配质量以及总体质量把握三个方面进行质量活动的开展，在设计过程中，质量保证的关键是设计开发各阶段的质量评审，对设计标准和计划进行不同方面的评估，针对评审的内容、方案和结果进行有效管理以支持后续的设计优化改进，为持续改进质量提供依据。设计过程中一项重要的工作就是关键特性指标的确定。采用QFD工具，运用质量屋和关系矩阵将顾客的需求反映到设计环节中。在生产制造过程中，包括质量数据采集并进行质量问题的判别，进行过程控制稳定质量波动，以及出现问题后迅速查找根源，进行处理。主要是对关键工艺参数进行控制，找出对关键特性有较大影响的工艺参数、工序及其设置，确定相关工序及工艺参数对关键特性的影响程度，并对其进行不断的改进和完善。保证关键特性处于受控状态，并满足工序能力要求。总体质量的统计和分析是选用合适的质量工具和方法，包括工序过程指数、控制图、关联图、因果图、故障模式分析、田口方法等，进行质量目标分解与优化、质量问题追溯分析，并识别、寻找潜在影响的变化源。研制过程质量活动示意图如图1所示。 4、制造过程的质量管理 制造过程的质量管理是目前航天型号生产的重点，其生产方式主要采用基于项目的新产品试制和基于定单或批次的产品批量生产，分别按照不同的工作流程进行管理。 4.1试制生产过程的质量管理 新产品的试制，由于存在不确定性因素，因而整个试制过程的质量控制和保证处于不稳定的状态。为了确保产品试制质量，重点在于注重产品零件和部件的加工制造质量，力求排除制造质量问题引发的产品性能的不确定性。 4.2批量生产过程的质量管理 批量生产过程的质量管理在于加强生产过程的质量控制，降低废品率。质量管理包括:加强工艺管理，工艺规程审查和质量考核;对关键零件、关键工序进行监控;对工序能力进行评估;严格控制加工设备的维护保养，对工艺装备和计量器具实施定检等。 不同生产方式的质量管理模型见图2。 5、质量管理系统组成 5.1质量管理系统 在航天生产企业中，质量管理系统是将质量表单信息以合理的结构组织和管理起来，并结合制造过程的开展，实现质量问题的跟踪、处理、汇总和上报，规她产品质量信息的采集和流程的流转。质量管理系统主要分为质量计划、质量检验与控制、质量分析和反馈三个层次，解决目前质量数据采集、存储、统计、查询方面的业务要求，见图3所示。 5.2质量计划模块 质量计划模块是计划层，主要为航大生产企业的质量管理和质量控制制定各级方针口标和实施计划，是随后产品生产质量检测的依据。质量检验和控制是对制造环节实施管理和监控，对现场加工的产品质量状况做出实时评测，根据出现的质量问题修正生产系统的行为，主要包括质量数据采集、质量过程控制、工序能力分析和质量问题处理等功能。质量分析和反馈结合质量数据和信息、对质量状态、质量结果衬影响产品质量的因素等进行全局的、.综合的评估，为持续的质量改进提供全两的信息支持，上要包括质量数据统计、评审和改进等功能。主要功能模块包括四个部分。 5.2.1质量数据采集 航天产品制造过程质量数据的收集实现加工过程中质量检验记录的录入、修改、保存和报告等，在将这些质量数据整理、分类、规范后，生成侮个零件统一格式的唯一的检验记录报表，以便刘该零件检验工作的全过程进行跟踪管理。生产质量数据采集的具体对象是自动或人工测量、检测设备的原始输出数据，以及各种质量问题处理记录和质量证明文件。需要提供采集信息的输入接口或模版。 在产品的制造过程中，生产质量数据采集往往是针对单个零件进行的。为了使零件的质量信息流符合车间零件加工的过程，系统必须可以接收生产调度系统的生产任务信息，同时能读入零件的检验规程和检验计划信息，自动采集三坐标测量机狈」量的质量数据，并且能够支持手工方式录入检验信息，包括零件的加工数据、不合格类别和原因等等。 5_2.2质量过程控制 质量管理系统中各类单据信息的添加过程不是一促而就的，是一个工作流程，采用工作流引擎控制质量单据的流程，对构成流程的基本单元进行定义，并生成用户个人任务列表。工作流引擎需要具备发布、中止、锁定、删除等基木功能，实现循环、嵌套、井行、会签等逻辑关系。质量管理的工作流控制主要完成下列任务: a.质量管理系统从CAPP系统中导入工艺文件，生成基无质量过程跟踪卡的工序质量数据采集流程，需要考虑工艺(工序)嵌套、工序跳转、临时工艺、临时补料等情况时流程的启动、挂起、冲突处理等问题。 b.管理自定义特殊流程的功能，如不合格品处理过程“三单”问题，包括技术问题处理单、不合格品处理单、废品通知单，这就牵涉到一系列的流程处理。 c.实现对单文档流程进行管理，如会签、审批等。 5.2.3质量文档管理 质量文档管理的对象分为质量文件、检验规范和检验记录，管理系统对质量文档进行分类组织及分级管理，对质量文档属性信、状态信息、版本信息等进行综合管理，做到完整、有效，便于归档、追溯，保证质量文档的安全性、可靠性和一致性，方便用户对质量文档信息的检索和查询，能够按照各类质量文档的存档要求，提供各质量文件、规范和单据的存档管理，其主要功能如下: a.通过浏览文档台账，实现质量文档的检索、查询、浏览、流程处理(编制、校对、审核、签署等流程)和输出等。 b.对于工序中产生的单据，提供自动定位到工序的功能，实现对相关生产过程的追溯。 c.提供产品质量单据齐套性检查界面，自动生成并显示已完成单据和未完成单据情况。 d.产品交付时，具有为提供交付的质量数据进行自动打包的功能。 e.支持质量综合信息查询，按照产品结构树的每个节点汇总生产过程中所产生的全部零件级、组件级和部件级的质量单据报表。 5.2.4质量统计与分析 质量控制是以数据采集和分析为基础的。目前虽然许多航天企业投入了大量的人力和物力用于数据的采集，但取得的效果仍不令人满意。究其原因，是数据没有得到正确的统计分析和过程控制质量数据统计和分析是建立在质量数据采集系统的基础上，对过程进行实时监控，并将现场的产品加工信息按一定条件进行分类，科学地区分出过程中的随机波动与异常波动，从而对过程的异常趋势提出预警。提供分析结果给车间管理人员，使其对车间零件的加工状况有一个整体的了解，以便管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。质量统计与分析流程图见图4。 质量统计与分析支持完整的工序质量统计、查询及报表输出;提供多种统计分析方法，支持质量特性分析、缺陷分析、相关分析、追溯分析等;具备与质量系统中其他功能之间实现数据集成的能力:能够按照要求的内容、时间及格式输出相应的质量报表。对产品的生产信息按车间、型号、任务号、时间等条件进行统计，能够将统计分析结构形成报表或图表并输出，支持直方图、饼图、折线图等图标种类，并直接在图中钻取分析。质量问题统计包括技术问题处理单、不合格品处理单、废品通知单、偏差申请单、质量归零报告等相关单据，并且建立生产质量问题分类汇总台账，通过台条目能够追溯到相应的单据和工序。 6、基于AVIDM系统集成实现 各种应用系统分别针对制造企业的某个环节，可以较好地解决一些局部性的问题，但单一的系统已不能满足当前航天型号生产的需要。针对AVIDM系统目前己经有着广廷的应用现状，质量管理系统以AVIDM系统作为集成框架，以产品结构树为系统集成的核心，与质量管理系统、CAPP系统、项目管理系统、生产管理系统、物资管理系统、知识管理系统集成，保证各系统之间协调的功能运作和数据共享，既保证了信息的一致性，又可以提高传输效率，降低实施成木，且具有易于维护和鲁棒性强等特点。质量管理系统集成框架见图5。 质量管理系统获得AVIDM系统的产品结构树并与之动态关联，从而得到相应的产品信息，并实现同步保持产品数据的一致性。质量系统中，开始某一零件的生产过程质量数据采集，首先在产品结构树上定位此零件与相应节点下的质量检验计划中，生成质量控制记录卡;随生产检验过程完成质量控制记录卡各道工序的签署，并生成相应的质量单据;数据采集期间所产生的所有检验记录卜及质量单据，都将与零件质量控制记录卡作关联，但不一定由其管理。 6.1与CAPP的集成 CAPP系统中包含了完整的工艺信息，其中各道工序的操作内容和检验要求是质量检验人员执行产品质量检验、采集产品质量数据的依据。这一过程通过将工艺内容展开成质量过程跟踪卡实现，质量过程跟踪卡是质量计划制定的依据，质量过程跟踪卡的主要内容是根据工艺中各项工序(工步)内容，由操作者和检验员签署确认其完成情况，并记录各道工序产生的质量问题处理单据，是随后生产过程质量数据采集的基础。 6.2与项目管理的集成 项目管理是以基于WBS分解的“产品结构树”为主要依据，包括了所有用来进行项目描述、项目控制和管理的数据，并以关联的方式和产品树以及文档树中的相关数据建立联系。 a.质量管理可以根据项目管理任务“节点”进行质量目标的分解与优化，包括以后编制质量计划中的质量要求、任务负责人、完成时间等; b.同时根据产品结构树上的“节点”进行分析关联得到质量检验指导书、检验内容、检验方法等。 6.3与物资管理的集成 物资管理的一些信息，如生产备料情况、材料检验情况，需要及时提供给质量管理系统，以便质量管理人员在编写质量检验计划时进行查看，包括原材料入厂复检，由质量系统给物资系统提供复检证明:原材料在物资库房的周期复检，质量系统向物资系统提供超期复检一合格证;原材料领料出库时，需要开具出库合格证，由质量管理系统读入。 6.4与生产管理的集成 质量检验计划的编制是根据生产计划与调度来完成的，以指导生产过程中质量检验工作的进行。在生产过程中，质量管理系统从生产管理系统得到关于产品检验工序的信息和具休的产品送检单信息，产品检验完毕，再将检验结果送到生产管理系统，以实现关于产品检验的信息集成。 6.5与知识管理的集成 质量问题处理的过程中，如果数据出现异常波动就需要进行干扰源的识别和查找，这是一个复杂的过程，因为相关的工序参数很多，而且各个工序对波动的影响程度也不同。可以将已经出现过的问题以及解决方法放在知识管理系统中，如各个工序的相关性、对检验数据的影响程度等，为以后出现的不同情况提供解决依据。 7、结束语 航天型号研制工作，在突破和掌握主要关键技术，进入研制、生产和试验阶段后，最重要和最核心的工作就是保证产品质量。航天型号研制过程的质量管理强调生产过程的闭环控制和质量问题的归零处理，重点在于过程质量数据的采集与处理、质量缺陷的及时反馈、质量信息的快速查询以及质量问题的高效处理，从而保证可靠性和可追溯性等要求。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/10/2008)