基于MES的质量管理系统的设计与研究 - 文章

基于MES的质量管理系统的设计与研究

作者：杨乐岳彦芳

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制造执行系统(MES)是面向车间层的管理信息系统，强调计划的执行和生产过程的动态控制。MESA国际联合会给出的MES功能包括产品跟踪与产品数据管理、生产质量管理与监控、工序级详细生产计划及生产调度管理等。其中生产质量管理是MES中十分重要的一部分，因为随着市场竞争的不断加剧，制造企业要想求得生存、赢得竞争，就要不断地对产品质量提出更高的要求，从而增强企业的竞争力。长期以来，车间质量管理部门希望车间的加工水平持续保持在最佳状态，对加工过程产生的质量问题能得到及时的发现、处理、反馈。这就需要生产车间能及时反馈生产过程产生的质量信息，供有关部门进行分析调节，从而避免产生加工质量损失。本文以机械加工车间为研究对象，建立基于MES的车间生产质量管理系统。

1 质量管理系统的建立分析

加工车间质量管理是面向零件的加工过程的过程式质量控制。它的主要工作是，工艺部门根据零件的工艺要求，确定待加工零件的在各工序阶段所要达到的质量要求和工艺参数。在随后的生产过程中，检验员完成检验记录的录入、保存和报告等，质量部门根据统计检验结果，完成分析、统计、编制报表等。

然而，传统的手工管理，难以及时掌握加工零件的质量状态，所提供的信息不具有实时性和准确性。管理人员难以从收集的历史数据中挖掘出有用的信息。为改变这一现状，必须建立统一信息平台下的质量管理系统。及时反映车间生产质量状况，帮助管理人员对所有质量信息进行多层面多角度的统计，浏览，对质量控制全过程进行详细了解并实施责任范围内的监督职能。

2 系统的功能模块设计

质量管理系统主要由检验、分析、控制三个环节组成。根据质量管理业务流程，可以导出质量管理系统功能模块结构如图1所示：

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图1 系统的功能模块结构图

下面对各个功能模块做如下说明：
(1) 质量计划
质量计划是工艺人员结合工艺信息对待加工零部件建立质量规范信息，形成工序级质量控制规范和控制参数表，规范信息包括零部件的检测项目、质量要求标准、检测方法、检测设备等。这些信息被零件工艺信息所引导，以BOM形式存储，建立一次后可反复调用。
(2) 数据采集
数据采集可分为自动采集、半自动采集和手工采集，该系统通过接口程序实现对三坐标测量机测量数据的自动采集。还可利用数显测量设备、无线传输设备、数据服务器构成半自动数据采集系统，检验人员在检测零件时，检验结果不需要手写记录，而是自动地送入数据处理装置存储起来，供上位计算机按各种统计数据处理方式进行数据处理。半自动测量系统硬件简图见图2。该系统提供友好的信息交互界面，可供检测人员通过键盘输入检测数据。

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图2 半自动测量系统硬件简图

(3) 质量检测

在制造执行系统下，根据当前生产情况，检验员选择合适的检验方式，在质量管理系统下依照在制品编号选择要进行检验的在制品，系统会列出该零件所有规定的检验条目和检验标准，这些是以质量BOM形式存储的。根据检验员采集到的数据，系统会根据质量特性标准自动进行质量合格与否判断，对不合格品会激发不合格品处理流程。

(4) 质量分析

统计分析图表可以直观的反应产品的质量问题，该系统可以对相关数据自动分层处理，绘制直方图，排列图、因果图和散布图。

(5) 质量控制

通过计算工序能力指数，评价工序加工能力。对制造过程进行过程控制，利用SPC技术绘制X-R图、x-R图、P图、Pn图、u图、c图等。

(6) 质量报表

可对车间生产的质量情况按日、月、年、人、设备、日期等条件或复合条件自动生成报表文件，存储或打印，交由上级部门或其他相关部门（如技术部门、绩效部门）参考利用。

3 质量管理系统与其他MES模块的交互

生产计划提供车间日生产计划，质量管理系统根据日生产计划安排质量检验计划。在制品管理系统向质量管理系统提供毛坯和待加工零件的流水编号，质量管理系统向在制品管理系统反馈产品的检验信息和质量信息，以便于车间生产计划部门及时了解生产进度、安排废品补制等。质量管理系统向库存管理系统提供产品入库的转交信息以及产品质量证明，库存管理系统向质量管理系统反馈实际产品转交信息。技术资源管理系统向质量管理系统提供基本的工艺信息和检验信息。质量管理系统还与绩效管理系统有信息交互，它可以提供有关产品、人员在生产过程中的基本信息给绩效管理系统，以便实施有据可依的绩效管理。

4 系统实现关键技术

本系统以Asp.net为前台开发工具，以SQL Server 2000作为后台数据库开发的B/S（浏览器/服务器）结构应用系统。服务器端应用程序通过Ado.net连接数据库。将质量管理基础数据和主要事件操作利用UML建模建立各种类。通过对类的操作完成整个管理流程，这样有利于数据的封装、继承。使得数据在整个过程中保持一致性和完整性。

对硬件采集系统，需要以C/S模式完成数据采集，US模式具有交互性强、存取模式更安全、通信量小、响应速度快的优点。利用数字测量设备，通过与无线发射器相连，发送数字信号，无线接收器与计算机通过RS-232C接口相连，将传送的数据定时通过企业内部网上传到企业服务器，完成从生产现场的数据采集工作。

5 结束语

基于MES的质量管理系统实施的关键，是实现与MES其他模块的信息共享和底层控制的有效集成，通过信息流集成和控制集成，对生产全过程进行实时的质量监控，从而实现闭环质量控制。分析了基于MES的质量管理系统的功能模型和关键技术，通过对这些问题的探索与实践，相信实施质量信息化管理一定能够为制造企业带来巨大的效益。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/9/2008)


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