波動管理軟件平臺設(shè)計與實現(xiàn)

王桂鋒

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

波動管理軟件平臺設(shè)計與實現(xiàn)

王桂鋒

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

首先論述了波動管理的波動削減模式，其次介紹了波動管理軟件平臺的設(shè)計與實現(xiàn)，最后分析總結(jié)了波動管理軟件平臺多次改進和完善，以及波動管理軟件平臺試用、試運行的效果。

關(guān)鍵特性；波動削減；波動管理；波動管理軟件

近年來，以波動削減技術(shù)為手段，開展對影響產(chǎn)品質(zhì)量的各種復雜因素及關(guān)鍵波動源的系統(tǒng)分析，制定針對性的波動削減計劃，運用協(xié)調(diào)配套的集成技術(shù)方法，控制和提升產(chǎn)品的實物質(zhì)量與可靠性水平，是航空工業(yè)領(lǐng)域質(zhì)量改進活動的基本趨勢和方向。由于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的波動管理業(yè)務(wù)流程復雜，涉及的部門、人員眾多，需要采集大量的質(zhì)量數(shù)據(jù)用于分析計算，也需要專業(yè)質(zhì)量工具的緊密支持，因而以軟件作為實現(xiàn)產(chǎn)品波動削減的有效工具會取得事半功倍的效果。波動管理軟件平臺是依據(jù)波動削減技術(shù)為基礎(chǔ)研發(fā)的，采用了主流的IT技術(shù)與架構(gòu)，實現(xiàn)了基于波動削減技術(shù)的波動管理的主要功能，集成了產(chǎn)品波動削減所需的質(zhì)量工具。

1 波動管理的波動削減模式

HB9103-2007《關(guān)鍵特性的波動管理》提供的波動削減模式由7個步驟組成，從關(guān)鍵特性的定義開始，到監(jiān)控產(chǎn)品制造過程業(yè)績結(jié)束。波動削減模式的詳細步驟如下。

步驟一是了解關(guān)鍵特性及所要求的業(yè)績表現(xiàn)：對關(guān)鍵特性進行波動控制的第一步是成立跨職能小組，通過理解顧客要求，考慮適宜的制造方法，依據(jù)圖紙和規(guī)范，確定關(guān)鍵的產(chǎn)品特性和關(guān)鍵的過程特性，同時，應(yīng)對這些關(guān)鍵特性的波動提出相應(yīng)的要求，如過程能力指數(shù)。

步驟二是策劃一個能實現(xiàn)可接受業(yè)績表現(xiàn)的制造過程：制造過程策劃目標是設(shè)計、選擇能夠滿足步驟一確定的關(guān)鍵特性波動要求和未來的期望的制造過程。通過對制造過程的設(shè)計和選擇，可以降低過程的固有波動，從系統(tǒng)上保證過程能力。

步驟三是運行過程以生成數(shù)據(jù)：試運行過程的目標是對確定的制造過程進行試運行并收集數(shù)據(jù)。運行這些過程，確保策劃的數(shù)據(jù)收集方法能提供過程參數(shù)，并得到與關(guān)鍵特性有關(guān)的產(chǎn)品波動。

步驟四是分析數(shù)據(jù)以確定相應(yīng)的措施：對數(shù)據(jù)的準確解讀作為過程業(yè)績表現(xiàn)和產(chǎn)品波動的證據(jù)。生產(chǎn)方對控制圖進行判斷以確定過程是否穩(wěn)定。如果過程不穩(wěn)定，生產(chǎn)方應(yīng)采用適宜的問題解決工具來調(diào)查確定根本原因。如果過程穩(wěn)定，但過程能力不滿足顧客要求，生產(chǎn)方應(yīng)對造成波動的各種普通原因進行排序，以識別影響最大的波動源。如果過程能力滿足顧客要求，則不必對過程采取進一步的措施。

步驟五是通過研究采取措施（運行、再設(shè)計和改進）：通過研究關(guān)鍵特性的業(yè)績表現(xiàn)采取相應(yīng)的措施，重新試運行過程，驗證措施的效果，如果沒有達到要求，則需要對過程進行再設(shè)計和改進。

步驟六是持續(xù)監(jiān)控過程的業(yè)績表現(xiàn)：該步驟強調(diào)在過程穩(wěn)定且有能力后，應(yīng)對過程進行持續(xù)的監(jiān)控。在不可預(yù)知的異常波動對顧客造成損害之前，掌握持續(xù)改進業(yè)績表現(xiàn)對于了解何時產(chǎn)生這些波動非常重要。

步驟七是是否要求對過程進行更改：如果要求對過程進行更改，則可以轉(zhuǎn)到步驟二、步驟五或步驟六，如果不要求對過程進行更改，則直接轉(zhuǎn)到步驟六進行持續(xù)監(jiān)控。如果過程能力下降，或顧客要求的變化或提高，都應(yīng)考慮對過程進行更改，以確保過程滿足要求。

波動管理軟件平臺的研發(fā)目標是為企業(yè)提供應(yīng)用波動削減技術(shù)開展產(chǎn)品關(guān)鍵特性波動管理的支撐軟件工具。波動管理軟件平臺在以下幾方面對企業(yè)開展產(chǎn)品關(guān)鍵特性的波動管理提供了支持。

一是持續(xù)的在線監(jiān)控能夠快速發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵特性的波動情況，包括針對零件的監(jiān)控和針對關(guān)鍵工序的監(jiān)控。

二是分布式的數(shù)據(jù)采集功能，提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理方式，能夠及時快速的收集所需測量數(shù)據(jù)。

三是提供了基于波動削減技術(shù)的波動管理流程，使得用戶實施產(chǎn)品關(guān)鍵特性波動管理更加容易，更省時省力。

四是集成了波動削減所需的質(zhì)量工具，軟件平臺負責數(shù)據(jù)和分析結(jié)果的存儲，使得用戶專注于進行數(shù)據(jù)分析而不需要關(guān)心分析數(shù)據(jù)及結(jié)果的管理。

2 波動管理軟件平臺設(shè)計與實現(xiàn)

波動管理軟件平臺采用流行的B/S結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一管理，具有一次安裝，多個客戶端免安裝的特點，大大簡化了系統(tǒng)維護工作。波動管理軟件平臺基于穩(wěn)定成熟的 .net平臺，采用Silverlight技術(shù)，使用C#語言進行開發(fā)。

2.1 軟件平臺的核心功能

波動管理軟件平臺包括系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)配置、在線監(jiān)控、波動管理、統(tǒng)計匯總、質(zhì)量工具六大核心功能模塊。波動管理軟件平臺核心功能如圖1所示。

系統(tǒng)管理模塊包括項目管理、用戶數(shù)據(jù)權(quán)限配置、角色功能權(quán)限配置、項目參數(shù)配置等子功能。軟件平臺使用不同的項目管理不同工程型號的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)權(quán)限確保了用戶只能訪問自己擁有數(shù)據(jù)權(quán)限的數(shù)據(jù)，功能權(quán)限確保用戶只能操作自己擁有功能權(quán)限的功能，用戶使用參數(shù)配置功能設(shè)置軟件平臺的參數(shù)，如數(shù)據(jù)刷新時間，是否啟用項目權(quán)限等。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)配置模塊包括建立BOM管理、故障模式與影響分析、風險分析表單等功能，提供了用戶自定義故障模式與影響分析、風險分析表數(shù)據(jù)字段的功能。

圖1 波動管理軟件平臺核心功能

在線監(jiān)控模塊包括零件監(jiān)控、關(guān)鍵特性監(jiān)控、關(guān)鍵工序監(jiān)控、失控點處理等子功能。零件的監(jiān)控功能實現(xiàn)了在一個監(jiān)控界面同時監(jiān)控該零件的關(guān)鍵工序是否受控，關(guān)鍵工序的監(jiān)控能夠監(jiān)控關(guān)鍵工序是否受控以及波動情況，關(guān)鍵特性的監(jiān)控實現(xiàn)了在一個監(jiān)控界面同時監(jiān)控該關(guān)鍵特性的所有關(guān)鍵工序是否受控。失控點處理功能包括對失控點進行原因分析，制定糾正措施以及糾正措施的驗證結(jié)果。

波動管理模塊實現(xiàn)了波動管理步驟和程序的相關(guān)功能，包括波動管理流程管理和波動管理識別階段、診斷階段、優(yōu)化階段和控制階段等功能。

統(tǒng)計匯總模塊以圖表的方式顯示統(tǒng)計匯總數(shù)據(jù)，提供了生成過程能力測評表和統(tǒng)計圖表等子功能，統(tǒng)計圖表包括失控與受控統(tǒng)計、失控點處理情況統(tǒng)計、波動管理4階段統(tǒng)計等。隨著用戶需求的變化，可以不斷增加新的統(tǒng)計匯總功能。

軟件平臺集成了質(zhì)量屋、故障模式與影響分析、風險分析表、統(tǒng)計過程控制、過程能力分析、試驗設(shè)計、測量系統(tǒng)分析、帕累托圖、因果圖、彩虹圖、運行圖等質(zhì)量工具，實現(xiàn)了質(zhì)量工具與波動管理流程的緊密結(jié)合。軟件平臺使用人員可以在開展產(chǎn)品關(guān)鍵質(zhì)量特性的波動管理過程中使用質(zhì)量工具，也可以獨立使用質(zhì)量工具進行數(shù)據(jù)分析。

2.2 軟件平臺業(yè)務(wù)流程

波動管理過程如圖2所示，包括波動管理和在線監(jiān)控兩部分。在零件的生產(chǎn)過程中，持續(xù)不斷地采集關(guān)鍵工序的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過控制圖對零件、關(guān)鍵特性和關(guān)鍵工序進行持續(xù)監(jiān)控，能夠及時快速地發(fā)現(xiàn)過程波動情況，在產(chǎn)生失控點時對失控點進行原因分析、制定糾正措施和驗證糾正措施的效果。當啟動波動管理流程對零件的關(guān)鍵特性進行波動削減時，就進入了波動管理的識別階段。在識別階段，分析潛在的波動源，進行測量系統(tǒng)分析以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，對控制圖進行判斷以確定過程是否穩(wěn)定，如果過程不穩(wěn)定，應(yīng)采用適宜的問題解決工具來調(diào)查確定根本原因，如果過程穩(wěn)定，進行過程能力的計算；如果過程能力滿足，則不必對過程采取進一步的措施；如果過程能力不滿足，則要進入波動管理的診斷階段。在診斷階段，分析過程能力不滿足的原因，對造成波動的各種普通原因進行排序，識別影響顯著的波動源并制定應(yīng)對措施。在優(yōu)化階段，改進波動源對過程波動的影響，如果過程能力仍然不滿足，則返回診斷階段；如果過程能力達到要求，進入控制階段。在控制階段，過程穩(wěn)定且過程能力達到要求，應(yīng)對過程進行持續(xù)的監(jiān)控。

圖2 波動管理過程

2.3 在線監(jiān)控

軟件平臺的在線監(jiān)控功能主要包括零件的監(jiān)控和關(guān)鍵工序的監(jiān)控。零件的監(jiān)控功能實現(xiàn)了在一個監(jiān)控界面同時監(jiān)控該零件的關(guān)鍵工序是否受控, 在監(jiān)控圖中圓點代表要監(jiān)控的零件對應(yīng)的關(guān)鍵工序，閃爍的紅色圓點表示關(guān)鍵工序不受控，用戶可以設(shè)置監(jiān)控背景圖和關(guān)鍵工序在背景圖上的顯示位置。關(guān)鍵工序的監(jiān)控通過控制圖實現(xiàn)，能夠監(jiān)控關(guān)鍵工序是否受控以及波動情況，系統(tǒng)提供的控制圖包括統(tǒng)計控制圖、彩虹圖和運行圖。關(guān)鍵工序的在線監(jiān)控如圖3所示，圖中使用了雙側(cè)公差彩虹圖監(jiān)控工具，當用戶采集數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)就會在監(jiān)控圖中顯示，圖中圓點41和18表示關(guān)鍵工序存在失控點。

2.4 軟件平臺的數(shù)據(jù)采集方式

軟件平臺采用數(shù)據(jù)庫的方式集中統(tǒng)一管理采集的數(shù)據(jù)，提供了多種數(shù)據(jù)采集方式。在線監(jiān)控功能定時通過網(wǎng)絡(luò)從數(shù)據(jù)庫獲取采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集終端通過網(wǎng)絡(luò)實時傳遞數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)采集方式如圖4所示，包括由用戶通過軟件系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)采集界面錄入數(shù)據(jù)、用戶使用儀器測量數(shù)據(jù)，通過連接測量儀器的工作站電腦讀取數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)庫、通過自動化的設(shè)備自動采集數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)庫、從其它現(xiàn)有軟件系統(tǒng)自動提取所需的數(shù)據(jù)4種方式。

圖3 關(guān)鍵工序的在線監(jiān)控

圖4 數(shù)據(jù)采集方式

3 波動管理軟件平臺試運行和試用效果

波動管理軟件平臺前后經(jīng)歷了五次版本發(fā)布和試用。版本1.0.0.0在試用版本的基礎(chǔ)上增加了利用收集的數(shù)據(jù)快速計算過程能力、過程能力指數(shù)和構(gòu)建質(zhì)量物料清單時從制造管理系統(tǒng)中提取關(guān)鍵特性對應(yīng)的零件和關(guān)鍵工序的功能。版本1.0.1.50梳理和完善了波動管理流程和在線監(jiān)控模塊，并根據(jù)企業(yè)的實際情況，增加了運行圖監(jiān)控工具。版本1.0.1.50的適用范圍擴大到兩個部裝廠、檢驗處和工藝處。版本1.0.1.51根據(jù)用戶意見修改了軟件的缺陷，對不符合企業(yè)實際情況的功能做了修正。版本1.0.1.52增加“采集權(quán)限分配”和“采集數(shù)據(jù)提交”功能。

波動管理軟件平臺經(jīng)過不斷的修改和完善，軟件平臺逐步穩(wěn)定，軟件試用效果較好，達到了能夠采集數(shù)據(jù)并進行波動管理的預(yù)期目標。軟件試用的效果主要體現(xiàn)在以下方面：

一是以前進行過程能力測評時手工進行，各部門提交Excel電子文檔，然后匯總Excel電子文檔數(shù)據(jù)再進行過程能力測評，工作量大，周期長，現(xiàn)在使用軟件進行過程能力測評大大節(jié)省了時間并減少了工作量。

二是以前使用minitab、Excel等獨立專業(yè)工具分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的保存和分析是分離的，用戶要花很大精力管理和存儲數(shù)據(jù)，而波動管理軟件實現(xiàn)了質(zhì)量工具的集成，用戶可以專注于進行數(shù)據(jù)分析而不需要關(guān)心數(shù)據(jù)及分析結(jié)果的存儲管理。

三是在線監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)采集能夠?qū)ιa(chǎn)過程進行全面監(jiān)控，使得質(zhì)量管理人員能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理質(zhì)量問題。

4 結(jié)束語

在生產(chǎn)過程中使用波動削減技術(shù)控制產(chǎn)品質(zhì)量特性的波動，可以系統(tǒng)地減小和消除制造過程的各種波動，能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和客戶的滿意度。波動管理軟件平臺完全滿足波動削減的相關(guān)理論和實踐，是實現(xiàn)產(chǎn)品波動削減的有效手段和載體，盡管波動管理軟件平臺達到了能夠采集數(shù)據(jù)并進行波動管理的預(yù)期目標，仍然有許多不足和需要改進的地方，在以后開展波動管理相關(guān)工作時，要深入的學習和理解企業(yè)波動削減的需求和實際情況，在業(yè)務(wù)上進行梳理和提煉，進一步完善和優(yōu)化軟件平臺的波動管理流程，將波動管理軟件有效的融合到企業(yè)現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)中。

[1] HB 9103-2007 關(guān)鍵特性的波動管理[S].

（編輯：勞邊）

TP319

C

1003–6660（2014）06–0014–04

10.13237/j.cnki.asq.2014.06.004

[收修訂稿日期] 2014-09-22