軌道交通零部件產(chǎn)品過程控制平臺(tái)及理論的信息化應(yīng)用

周貝 羅嬋 蔣富林 錢海建

中車株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司 湖南株洲 412007

（1）隨著德國工業(yè) 4.0美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、中國制造 2025以及兩化深度融合等一系列智能制造戰(zhàn)略的出現(xiàn)，智能制造將是未來制造業(yè)運(yùn)用發(fā)展的重點(diǎn)方向。制造過程質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，它在很大程度上影響產(chǎn)品最終質(zhì)量，因此對(duì)制造過程質(zhì)量進(jìn)行控制具有重要意義。本文針對(duì)制造過程質(zhì)量控制中難以真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、過程有效控制等現(xiàn)狀，對(duì)統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）技術(shù)在C公司制造過程質(zhì)量控制中的應(yīng)用進(jìn)行了初探。統(tǒng)計(jì)過程控制的目的就是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)過程中的各個(gè)階段進(jìn)行分析與監(jiān)控，從而達(dá)到改進(jìn)與保證質(zhì)量的目的。SPC的實(shí)現(xiàn)需要過程質(zhì)量管理信息化的支撐。

（2）全面的過程質(zhì)量管理信息化一般包括以下六個(gè)步驟：收集、監(jiān)控、管理、評(píng)估、報(bào)告、歸檔，C公司目前部分過程有數(shù)據(jù)自動(dòng)收集和監(jiān)控能力，沒有過程自動(dòng)分析、評(píng)估、改善和報(bào)告能力。少數(shù)產(chǎn)品進(jìn)行過人工分析，但是耗時(shí)較長，效率很低。C公司物料檢測(cè)工作主要面臨以下困局：

第一檢測(cè)工作量大：C公司每年生產(chǎn)產(chǎn)品約7000余種，每種產(chǎn)品至少有20個(gè)以上尺寸需要檢測(cè)，并且需要經(jīng)過入廠檢測(cè)、性能檢測(cè)、入庫檢測(cè)等多個(gè)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，工作量巨大。

第二檢測(cè)效率低：檢測(cè)采用人工讀數(shù)、人工紙質(zhì)記錄的方式，數(shù)據(jù)記錄不準(zhǔn)確。由于工作量大、效率低，公司配備檢具一萬余件、檢測(cè)相關(guān)人員200余人。人工出具報(bào)告，每人每天出具報(bào)告時(shí)間近2小時(shí)。

第三數(shù)據(jù)分析應(yīng)用能力弱：缺乏準(zhǔn)確的、電子化的質(zhì)量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)缺乏關(guān)聯(lián)性，有效應(yīng)用數(shù)據(jù)少；主要依靠人工分析且質(zhì)量人員工具應(yīng)用能力參差不齊，無有效的分析結(jié)論，無法指導(dǎo)質(zhì)量改進(jìn)。

第四對(duì)質(zhì)量狀態(tài)無法監(jiān)控和預(yù)警：無法對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，停留在事后分析；無法根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)對(duì)后續(xù)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量預(yù)警和預(yù)防目的且質(zhì)量追溯難度大。

（3）近兩年C公司質(zhì)量總損失中超過50%的損失是在制造過程產(chǎn)生的。因此希望通過過程質(zhì)量控制方法的引入，強(qiáng)化制造過程的質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)制造過程控制信息化，提升產(chǎn)品質(zhì)量水平，減少質(zhì)量損失。C公司聯(lián)合SPC軟件開發(fā)商在內(nèi)部開展物料檢測(cè)信息化，引入SPC系統(tǒng)及配套硬件，覆蓋了6大關(guān)鍵過程（采集、監(jiān)控、管理、評(píng)估、報(bào)告、歸檔），實(shí)現(xiàn)物料檢測(cè)信息化，提升產(chǎn)品過程控制水平。主要實(shí)現(xiàn)如下應(yīng)用：第一檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集在尺寸及性能檢測(cè)中的應(yīng)用：分別通過將檢測(cè)量具及試驗(yàn)機(jī)軟件系統(tǒng)同SPC系統(tǒng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)在SPC系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)傳輸及自動(dòng)保存，確保檢測(cè)記錄100%的準(zhǔn)確性，同時(shí)提升檢測(cè)效率50%。

第二檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析的應(yīng)用：在檢測(cè)數(shù)據(jù)錄入的同時(shí)，結(jié)合樣本量情況通過系統(tǒng)調(diào)用匹配的SPC分析模型，可以實(shí)時(shí)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行SPC分析。通過SPC的應(yīng)用可以評(píng)估當(dāng)前檢驗(yàn)產(chǎn)品的質(zhì)量狀態(tài)，同時(shí)針對(duì)生產(chǎn)過程能力進(jìn)行評(píng)估，并預(yù)測(cè)按照相同生產(chǎn)條件后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量趨勢(shì)，便于及時(shí)對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量預(yù)防，降低產(chǎn)品不良率。

圖1 系統(tǒng)自動(dòng)生成的過程能力分析報(bào)告

第三檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)監(jiān)控及預(yù)警的應(yīng)用：①自動(dòng)監(jiān)控： SPC系統(tǒng)可以對(duì)多產(chǎn)品、多數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦數(shù)據(jù)錄入，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)更新各個(gè)控制圖和報(bào)表，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。②自動(dòng)預(yù)警：如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警方式（郵件、短信、現(xiàn)場顯示屏等）進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，在產(chǎn)品沒有形成不合格品之前提前實(shí)施糾正措施，以達(dá)到事前預(yù)防的目的。

圖2 數(shù)據(jù)特性實(shí)時(shí)監(jiān)控并自動(dòng)預(yù)警

第四檢測(cè)報(bào)告自動(dòng)生成的應(yīng)用：針對(duì)來料檢測(cè)、性能檢測(cè)和入庫檢測(cè)的特點(diǎn)，定制了不同的檢測(cè)報(bào)告模板。在完成檢測(cè)后，可以一鍵生成檢測(cè)報(bào)告，每人每天可減少出報(bào)告時(shí)間1.5小時(shí)。

通過引入SPC軟件及數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)產(chǎn)品檢測(cè)數(shù)據(jù)手工錄入的模式，將紙質(zhì)的檢測(cè)記錄轉(zhuǎn)化為電子記錄，提高檢驗(yàn)效率的同時(shí)便于記錄的隨時(shí)調(diào)取及追溯性同時(shí)提升了數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性；產(chǎn)品檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)施監(jiān)測(cè)及分析功能的實(shí)現(xiàn)，前移產(chǎn)品質(zhì)量管理，降低產(chǎn)品不良率，同時(shí)C公司建立檢測(cè)平臺(tái)共享數(shù)據(jù)庫，接入SPC客戶端，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場檢測(cè)數(shù)據(jù)的共享及使用，極大的提升了數(shù)據(jù)處理及傳遞的效率。

（4）以中國中車為代表的軌道交通車輛制造企業(yè)已是全球規(guī)模最大、品種最全且技術(shù)領(lǐng)先的軌道交通裝備全球供應(yīng)商,為更好地使中國軌道交通裝備制造企業(yè)制造水平及產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際水平，應(yīng)實(shí)施智能制造，提高產(chǎn)品質(zhì)量并提升整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)制造技術(shù)實(shí)力。但首先要建立好軌道交通車輛制造企業(yè)智能制造頂層規(guī)劃并同步推進(jìn)底層質(zhì)量數(shù)據(jù)信息化的構(gòu)建，才能更好地、可持續(xù)地推進(jìn)軌道交通裝備制造行業(yè)的智能制造實(shí)體落地。針對(duì)目前所取得的成效，C公司后續(xù)將重點(diǎn)推進(jìn)SPC在核心產(chǎn)品關(guān)鍵過程特性中的應(yīng)用，并將該系統(tǒng)延伸至重點(diǎn)供應(yīng)商處進(jìn)行推廣使用，逐步實(shí)現(xiàn)供方產(chǎn)品免檢的同時(shí)開展釋放內(nèi)部檢測(cè)資源，前移產(chǎn)品過程質(zhì)量管控。