紡織企業(yè)質量控制數(shù)學模型的研究與應用

孫延

（陜西工業(yè)職業(yè)技術學院 陜西 咸陽 712000）

隨著近年來供求關系的緊張，顧客對產(chǎn)品質量越來越挑剔，紡織企業(yè)在產(chǎn)品設計、過程控制、最終產(chǎn)品質量等方面的問題就變得比較突出。目前企業(yè)多采用事后檢查這種比較消極的質量控制手段，即產(chǎn)品質量只能通過下線后一系列的產(chǎn)品檢驗和測量才能掌握[1]。生產(chǎn)線也只有得到產(chǎn)品質量信息后才能及時對生產(chǎn)進行調整。雖然通過檢驗環(huán)節(jié)能夠對產(chǎn)品質量做出合格或不合格的簡單判斷，卻沒有對產(chǎn)品的質量有所提升，增加了檢驗成本卻沒有創(chuàng)造出價值[2]。因此，如何強化車間生產(chǎn)質量過程控制管理，已成為紡織企業(yè)急需解決的問題。

1 紡織企業(yè)質量控制現(xiàn)狀

1）在紡織企業(yè)的實際生產(chǎn)過程中，員工往往追求量的增加，而忽視了產(chǎn)品的質量問題。到后期發(fā)現(xiàn)質量問題時，又需要重新返工，耗費大量的時間，同時也造成了廢料的劇增[3]。

2）關于產(chǎn)品質量缺陷的客戶反饋每年都會出現(xiàn)，產(chǎn)品不良率波動比較頻繁。由此造成產(chǎn)成品返檢率高，以至產(chǎn)品出現(xiàn)無法交付訂單的情況，不但造成了一定的經(jīng)濟損失，更影響了紡織企業(yè)的聲譽。

3）大部分紡織企業(yè)的產(chǎn)品質量與某些先進紡織企業(yè)的優(yōu)秀同質產(chǎn)品存在著較大的差距[4]。質量內(nèi)控指標還有待于進一步提升，產(chǎn)品的檔次也需要明顯提高。

2 質量控制的數(shù)學模型建模

2.1 質量控制的數(shù)學模型構建

產(chǎn)品的物料清單（Bill of Material，以下簡稱 BOM），用來描述產(chǎn)品組成的數(shù)量、層次關系，是制造業(yè)信息系統(tǒng)的一個核心部件，企業(yè)的原材料和半成品都將通過它建立邏輯上的相關關系[5]。在制造執(zhí)行系統(tǒng)領域，由于MES面向車間生產(chǎn)管理，并涉及到產(chǎn)品的物料清單、零部件的工藝信息、制造過程的質量管理信息、和制造成本的控制信息等，因此，BOM在MES中同樣起著重要作用[6]。

BOM是MES/MRPⅡ/ERP信息化系統(tǒng)中最重要的基礎數(shù)據(jù)。同時，BOM還是企業(yè)中各業(yè)務部門之間聯(lián)系與溝通的紐帶，它涉及了企業(yè)內(nèi)部的計劃、設計、工藝、生產(chǎn)、供應、物料、成本、銷售等部門[7]。不同部門因為目的不同，使用著不同形式、不同意義的多種BOM視圖，其中就包括質量BOM。

紡織企業(yè)的生產(chǎn)過程存在這樣一個特點，前道工序在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中對后續(xù)工序有很大的影響。若某產(chǎn)品在某道工序出現(xiàn)了質量問題，比如依據(jù)質量檢驗標準將前織工序判定為二檔，無論后續(xù)工序再做任何改進，最終產(chǎn)品只能是在二檔及二檔以內(nèi)，這個特點與管理學中的木桶定律也是基本一致的[8]。因此通過MES對產(chǎn)品進行綜合質量情況量化，也就是紡織產(chǎn)品在進行質量檢驗的時間段，按照紡織產(chǎn)品的品種、紡織產(chǎn)品的過程，得到紡織產(chǎn)品在某天中的質量檢驗時間段內(nèi)所紡紗線的總長度，按照產(chǎn)品質量檢驗的標準，例如檔位，對質量進行實時監(jiān)控[9]。無論是產(chǎn)品是生產(chǎn)完畢，還是處于加工過程中，MES能準確的確定某種產(chǎn)品出現(xiàn)在所處的檔次情況，以及提前識別潛在的產(chǎn)品質量問題，確定不合格產(chǎn)品的品種，從而使操作者可以在產(chǎn)品出現(xiàn)大的質量問題前就能對產(chǎn)品質量進行控制，依據(jù)相關質量標準對不達標的不合格品進行檢驗、判定、處理，并確定其產(chǎn)生的原因，同時對不合格品進行控制從而實現(xiàn)最佳生產(chǎn)[10]。這種通過MES輔助完成產(chǎn)品的質量控制，效果非常顯著。下面介紹本文采用的質量控制數(shù)學模型。

在描述質量控制數(shù)學模型時，分別用ta和tb表示對織造產(chǎn)品質量檢驗的時間段的上限和下限，m，n分別代表織造產(chǎn)品的品種名稱和過程名稱，則：

1）織造產(chǎn)品m在第n天中的時間段（ta-tb）內(nèi)織布的總長度 L（m，n，tb，ta）如公式 1 所示。

式中：l（m，n，t）——織造產(chǎn)品m在第n天中t時刻織布的長度。

2）織造產(chǎn)品m在第n天中的時間段（ta-tb）內(nèi)第p過程中織布每單位長度的綜合質量情況量化值 Q（m，n，p，tb，ta）如式（2）所示。

式中：q（m，n，p，x，t）——織造產(chǎn)品m在第n天中第p過程t時刻影響質量因素x的測試值。

3）織造產(chǎn)品m在第n天中的時間段（ta-tb）內(nèi)第p過程中所處的檔位的函數(shù)關系式 g（m，n，p，i，tb，ta）的計算公式如式（3）所示。

式中：S（m，n，p，i，a）——織造產(chǎn)品m在第n天中的時間段（ta-tb）內(nèi)第p過程中的檔位i所對應的標準上限值；S（m，n，p，i，b）——織造產(chǎn)品m在第n天中的時間段（ta-tb）內(nèi)第p過程中的檔位i所對應的標準下限值。

如果 g（m，n，p，i，tb，ta）>0，則織造產(chǎn)品 m 在第 n 天中的時間段（ta-tb）內(nèi)第p過程中的檔位為i。因此，織造產(chǎn)品m在第n天中的時間段（ta-tb）內(nèi)所處檔位的目標函數(shù)如式（4）所示。

式中：G（m，n，tb，ta）——織造產(chǎn)品m在第n天中的時間段（ta-tb）內(nèi)所處檔位情況。

如果還有過程尚未進行，則尚未進行到的過程的檔位值默認為0，所以織造產(chǎn)品m在第n天中的時間段（ta-tb）內(nèi)的檔位情況可以通過該函數(shù)進行準確的表示。

因此，該模型能夠對織造產(chǎn)品進行統(tǒng)一查詢、管理，以達到質量控制的目的。通過將企業(yè)產(chǎn)品質量數(shù)據(jù)等信息進行實時對比、分析處理，幫助車間一線操作者以及質量管理人員明確在生產(chǎn)現(xiàn)場質量活動過程中的重點控制點，并進一步得到質量反饋信息。同時，當某項質量指標超出允許范圍時會發(fā)出警告，提醒處理，避免“制造浪費”的進一步擴大。

2.2 質量控制的算法實現(xiàn)

質量控制數(shù)學模型算法的流程圖如圖1所示。

圖1 質量控制數(shù)學模型算法的流程圖Fig.1 The program flow chart of quality control mathematical model algorithm

基于上述流程圖，本文給出質量控制模型算法的實現(xiàn)過程：

1）輸入與織造產(chǎn)品質量相關的數(shù)據(jù)。

2）定義整型變量p，是對過程進行計數(shù)，設置初始值為1。

3）從QBOM中調用織造產(chǎn)品質量的相關標準。

4）計算 L（m，n，tb，ta）的值并賦值給變量 l。

5）計算 Q（m，n，p，tb，ta）的值并賦值給變量 q。

6）計算 g（m，n，p，i，tb，ta）的值并賦值給變量 g。

7）計算 G（m，n，tb，ta），得到第 p 過程織造產(chǎn)品的檔位并賦值給變量grade。

8）對第p過程織造產(chǎn)品的檔位grade進行判斷，如果grade的值為檔外，然后轉到步驟10，否則轉到步驟9。

9）p的值自增1，然后判斷p的值是否小于過程總數(shù)，如果p的值小于過程總數(shù)，然后轉到步驟3，否則轉到步驟10。

10）輸出不符合要求的織造產(chǎn)品的品種即檔外品種。

11）算法結束。

3 結束語

本文針對紡織企業(yè)所構建的質量控制數(shù)學模型及其算法實現(xiàn)研究，是一種事前控制以積極預防為主的生產(chǎn)質量控制方式。應用本模型及算法能夠提高了生產(chǎn)質量控制能力，確保產(chǎn)品質量的穩(wěn)定，有效地解決了紡織企業(yè)目前存在的生產(chǎn)質量控制問題。

[1]任學勤．毛精紡單紗的彈性指標質量預測與控制[D]．天津：天津工業(yè)大學，2006.

[2]由瑞．棉紡質量控制的計算機控制系統(tǒng)研究[J]．山東紡織經(jīng)濟，2010（5）:105-106．By Rui.Computer control system of quality control of cotton research[J].Shandong Textile Economy，2010（5）:105-106.

[3]吳軍輝．紡織加工質量預測技術的研究與應用 [D]．上海：東華大學，2009.

[4]呂志軍．智能挖掘與質量控制技術在紡織生產(chǎn)過程中的應用研究[D]．上海：東華大學，2007.

[5]魏先民．印染紡織行業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)研究[D]．青島：青島科技大學，2012.

[6]陳翠嬋，黃國森，鐘靜．基于ARCGIS數(shù)字高程模型（DEM）質量控制的方法與技巧 [J]．中小企業(yè)管理與科技，2014（11）:291-292.CHEN Cui-chan，HUANG Guo-sen，ZHONG Jing.ARCGIS based on digital elevation model（DEM）method and skill of quality control of[J].The Small and Medium-sized Enterprise Management and Technology，2014 （11）:291-292.

[7]張敏．復雜生產(chǎn)過程質量控制的智能方法研究 [D]．成都：西南交通大學，2013.

[8]何銀南．基于Internet的質量控制系統(tǒng)的研究[D]．西安：西安理工大學，2002.

[9]曹余慶．基于FMS的工序質量控制研究[D]．阜新：遼寧工程技術大學，2005.

[10]段春艷，黃志明，武小軍，等．供應鏈質量控制模型構建的參數(shù)設置比較[J]．同濟大學學報（自然科學版），2014（8）1292-1297.DUAN Chun-yan，HUANG Zhi-ming，WU Xiao-jun，et al.Comparative study on parameter design of quality control modeling in supply chain[J]．Journal of Tongji University:Natural Science，2014（8）:1292-1297.