基于大數(shù)據(jù)技術的家電產品質量分析標準研究

張艷麗 趙爽

中國家用電器研究院 北京 100037

1 引言

結合產品全生命周期過程管理，充分挖掘并利用大數(shù)據(jù)，是驅動傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級、產品更新、經營模式轉換以及管理和服務標準化、智能化的重要抓手。同時，基于我國家電產業(yè)長期積累的生產制造大數(shù)據(jù)，快速積累設計和制造經驗，是彌補我國家電制造業(yè)起步相對較晚、核心技術缺失、工藝細節(jié)粗放等短板的必要手段。

目前，很多家電企業(yè)已經認識到大數(shù)據(jù)的價值，并嘗試在企業(yè)經營管理和產品生產中使用大數(shù)據(jù)，逐步向高端制造邁進。但是，目前國內外大數(shù)據(jù)技術在產品質量分析方面，還沒有成型的標準和統(tǒng)一的分析方法。在數(shù)據(jù)源上，供應鏈、生產、銷售、使用、維護等數(shù)據(jù)量龐大且結構各異，對數(shù)據(jù)的針對性、有效性沒有統(tǒng)一的鑒別及應用標準。對于家電產品最為重要的安全、性能指標，如何應用“大數(shù)據(jù)”做好事前監(jiān)測與事后跟蹤，把控并預防質量缺陷，提高生產效率、降低生產成本，還缺少科學評估和預判方法。

本文擬針對上述問題，開展家電智能制造過程中的基于大數(shù)據(jù)技術進行產品質量分析的標準研究，旨在引導企業(yè)重視對大數(shù)據(jù)的積累和應用，推動企業(yè)采用大數(shù)據(jù)技術改變落后的質量管理方式，推動我國家電產業(yè)從制造到服務的轉化和集成，探索從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”再到“中國服務”的全新模式。

2 推動大數(shù)據(jù)應用的重要性

家電制造業(yè)是我國國民經濟中重要的支柱性產業(yè)，在過去的40年中，家電業(yè)對擴大內需、促進就業(yè)、保障民生、出口創(chuàng)匯等方面做出了重大貢獻，是我國具有較強國際競爭力的產業(yè)之一。

伴隨“中國制造2025”、“供給側改革”等一系列政策的實施，將重點推動家用電器行業(yè)發(fā)展個性定制家電、智能家電，推動產品向中高端邁進。智能化意味著需要了解消費者的需求及購買行為，明確產品特征，精準指導采購與物流、生產與營銷。個性化意味著具備強大的產品模塊化分析及互聯(lián)工廠柔性化生產能力，特別是個性化訂單低成本、高效率的制造和快速精準的交付。家電產業(yè)供給側改革意味著家電制造業(yè)的去庫存化，倒逼企業(yè)按需生產。家電智能化、個性化、去庫存化的實現(xiàn)，必須以大數(shù)據(jù)作為支撐和技術手段。充分挖掘大數(shù)據(jù)，并將它有效應用到產品生產制造全生命周期過程中，是驅動制造過程、產品、模式、管理及服務標準化、智能化的重要抓手，是制造業(yè)生產力、競爭力、創(chuàng)新能力提升的關鍵。

2018年，國務院政府工作報告中提出高質量發(fā)展的新表述。隨著我國家電制造業(yè)勞動力成本優(yōu)勢的缺失，堅持質量第一，推動高質量發(fā)展，成為提升家電業(yè)整體競爭力、跨入家電制造強國之列的緊迫要求。根據(jù)中國消費者協(xié)會的投訴情況統(tǒng)計，每年家用電子電器類產品都位居商品類投訴第一，其中質量和售后服務問題占比超過60%。產品質量在穩(wěn)定性、可靠性方面不達標，用戶體驗差等問題嚴重制約了我國家電產業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，削弱了我國產品在國際上的競爭力，導致資源的浪費與經濟效益的低下。

近年來，隨著生產自動化和信息化水平提高，一些企業(yè)采用信息化手段進行質量管理，方便質量問題追溯，大大提高了管理效率。在家電行業(yè)向智能制造方向發(fā)展的關鍵階段，以大規(guī)模定制為代表的典型智能制造模式，如果依靠傳統(tǒng)質量管理方法不僅低效，在面對需要進行數(shù)據(jù)提取并深度挖掘時還會失效，無法保障制造新模式的順利實施。在質量管理方面，利用大數(shù)據(jù)技術，實時監(jiān)測采集數(shù)據(jù)，認知產品性能，監(jiān)測產品全生命周期過程中影響質量的環(huán)節(jié)，可以全面、有效地提升家電制造業(yè)的質量管理水平。

3 大數(shù)據(jù)在我國家電制造業(yè)中的應用現(xiàn)狀

3.1 家電制造過程中產生的大數(shù)據(jù)

家電產品生命周期全過程所產生的大數(shù)據(jù)除了生產環(huán)節(jié)外，數(shù)據(jù)鏈也在向前后端延伸，范圍更加廣泛，如圖1所示。具體來看，這些數(shù)據(jù)及來源主要包括：

（1）產品形成過程數(shù)據(jù)

主要包括原材料使用、產品設計和工藝參數(shù)、產品出廠檢驗數(shù)據(jù)、生產線的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、供應鏈管理數(shù)據(jù)等，其來源為家電制造企業(yè)。通過對這類數(shù)據(jù)進行深度挖掘，可以實現(xiàn)優(yōu)化生產線和工藝參數(shù)、提高批次產品質量的穩(wěn)定性以及降低次品率等目的。

（2）第三方檢測數(shù)據(jù)

主要為產品安全和性能檢測數(shù)據(jù)，其來源為第三方產品質量檢測機構，此類數(shù)據(jù)多以檢測報告的形式呈現(xiàn)。通過對這類數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計學分析，可以得到產品具體的安全和性能指標、不合格產品的故障成因、行業(yè)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢等信息，從而優(yōu)化企業(yè)的供應鏈管理、提升設計效率、提高家電產品的質量（如提高能效、降低噪聲等），同時，這類數(shù)據(jù)還能幫助政府質檢部門實現(xiàn)有效監(jiān)管。

（3）產品銷售和在用數(shù)據(jù)（用戶體驗及評價）

主要為產品的銷售數(shù)據(jù)、用戶的使用體驗以及產品評價數(shù)據(jù)等，其來源為家電制造企業(yè)、銷售商、產品評測機構等。通過對這類數(shù)據(jù)進行分析，可以掌握產品的用戶體驗水平，獲得試驗室條件下無法測得的產品功能和質量指標參數(shù)，實現(xiàn)家電產品的功能優(yōu)化設計和個性化設計，預測產品的質量缺陷，提高產品的用戶滿意度。此外，還可以幫助企業(yè)開展精準營銷策略。

（4）產品運行及維修服務數(shù)據(jù)

這類數(shù)據(jù)涉及產品的運行數(shù)據(jù)、產品維修率、故障類型、報廢率等，其來源多為家電制造企業(yè)。通過對這類數(shù)據(jù)進行深度挖掘，可以幫助企業(yè)掌握產品的運行狀態(tài)，在產品異常前開展預測性維修，優(yōu)化供應鏈管理、降低研發(fā)成本、縮短設計周期、減少試制實驗次數(shù)。

上述4類數(shù)據(jù)體現(xiàn)了產品全生命周期的各個階段，如圖2所示。通過深度挖掘這4類數(shù)據(jù)，可以幫助企業(yè)快速有效地提升產品質量，可以幫助政府提高對產品質量監(jiān)管的效率。

3.2 我國家電制造業(yè)的大數(shù)據(jù)應用情況

目前，很多家電企業(yè)已經認識到大數(shù)據(jù)對于企業(yè)發(fā)展的價值和重要性，并嘗試在企業(yè)經營管理過程中和產品生產過程中使用大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息化和高端制造，但總體來看，大數(shù)據(jù)在我國家電制造業(yè)質量管理方面的應用還有待進一步提高。

家電企業(yè)在生產過程中產生的大量數(shù)據(jù)，從內部而言包括運維、管理、流程、質量等，在互聯(lián)網時代，外部數(shù)據(jù)更多，包括供應商、競爭對手、客戶反饋等。但是，由于普遍缺乏數(shù)據(jù)積累和信息化基礎，大數(shù)據(jù)的應用沒有得到普及。對家電企業(yè)的調研結果顯示，現(xiàn)階段企業(yè)對于大數(shù)據(jù)應用呈現(xiàn)嚴重的兩極分化趨勢。以海爾、格力為代表的龍頭企業(yè)，信息化建設完備，數(shù)據(jù)積累豐富，在運用大數(shù)據(jù)技術指導企業(yè)運營與產品管理等方面走在前列，甚至可以將大數(shù)據(jù)應用滲透到家電產品全生命周期過程中，但尚未在行業(yè)內得到普及，標桿示范作用不明顯。

圖1 家電產品質量分析大數(shù)據(jù)的構成

圖2 家電產品質量分析用大數(shù)據(jù)與產品生命周期對應關系

圖3 基于大數(shù)據(jù)技術的家用電器產品質量分析標準體系研究

大部分中小型企業(yè)，受限于企業(yè)發(fā)展規(guī)模、資金實力、技術水平等，對于大數(shù)據(jù)的積累和應用還處于非常原始的階段，產品質量管理水平亟待提高。這些企業(yè)的數(shù)據(jù)源一方面集中于生產過程中對于生產線上設備與產品的監(jiān)測，以及產品質量缺陷發(fā)生后的事后溯源，另一方面多為消費者的使用投訴與售后維修信息。對于數(shù)據(jù)的分析、整理和反饋，仍停留在半自動化或人工分析的階段，數(shù)據(jù)覆蓋面窄，數(shù)據(jù)處理效率低，解決問題的針對性差。

2015年以來，在以數(shù)據(jù)深度挖掘與融合應用為特征的產業(yè)信息化、智能化發(fā)展階段，一方面對數(shù)據(jù)應用的需求激增，另一方面數(shù)據(jù)規(guī)模巨大、來源更豐富，數(shù)據(jù)類型更復雜、變化更快速，也給大數(shù)據(jù)的應用帶來很大難度。在標準層面，大數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)制造業(yè)中的應用，以及基于大數(shù)據(jù)技術進行產品質量分析方面，國內外尚沒有成型的標準可以參考和借鑒，這些均為企業(yè)應用大數(shù)據(jù)帶來一定的困難。

3.3 發(fā)達國家在大數(shù)據(jù)應用領域的相關政策

目前，全球家電的生產主要集中在北美、亞洲和西歐，全球83%的家電產品出自這三個地區(qū)，現(xiàn)已形成以美國、日本和歐洲為代表的三大家電智能制造中心。為了占領智能制造領先地位，各國一方面研究制定“智能制造”推進計劃，一方面制定各自的大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略。

2013年，日本發(fā)布了《創(chuàng)建最尖端IT國家宣言》，全面闡述了2013年至2020年間以發(fā)展開放公共數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)為核心的國家戰(zhàn)略，戰(zhàn)略中包括了向民間開放公共數(shù)據(jù)、促進大數(shù)據(jù)的廣泛應用等政策。日本的大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，以務實的應用開發(fā)為主，尤其是在和能源、交通、醫(yī)療、農業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)相結合等方面。為此，日本政府針對大數(shù)據(jù)研發(fā)的基礎設施和數(shù)據(jù)運營系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析應用項目等進行了大量投資。

2014年，歐盟及其成員國推出了《數(shù)據(jù)價值鏈戰(zhàn)略計劃》，重視實現(xiàn)數(shù)據(jù)的最大價值，通過對大數(shù)據(jù)的研究、加工和利用，改造傳統(tǒng)治理模式，尋找制造業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)新的發(fā)展機遇，促進經濟增長和社會發(fā)展。

近年來，為了重塑制造業(yè)的領先優(yōu)勢，美國政府推出了一系列的振興計劃，依托大數(shù)據(jù)技術推進先進制造業(yè)，使美國進一步鞏固了其制造強國的地位。2014年，美國發(fā)布《2014年全球大數(shù)據(jù)白皮書》，分析指出，在制造業(yè)中要具備分析運營和交易數(shù)據(jù)的能力；洞察客戶線上消費的行為，以向市場提供新的高度復雜的產品；對組織中的機器和設備進行更加深入的感知，并依托大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網等新技術開發(fā)智能平臺，比如通用的Predix軟件平臺就是依靠數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)工況監(jiān)測管理。

發(fā)達國家在大數(shù)據(jù)應用方面的布局，說明傳統(tǒng)制造業(yè)不僅面臨著大數(shù)據(jù)的強烈沖擊，同時充分利用大數(shù)據(jù)對于改造、創(chuàng)新傳統(tǒng)領域和開拓新的發(fā)展機會意義重大。在傳統(tǒng)家電制造業(yè)中，通過生產過程、銷售過程、售后服務過程等所產生的海量數(shù)據(jù)，如何挖掘相關質量信息，提高產品質量，達到產品質量管理與分析目的是十分關鍵的，對于我國家電產業(yè)向高質量、高水平發(fā)展提供了方向。

4 家電產品質量分析標準研制方向

對于消費者來說，產品質量的特征性指標維度較多，很多指標無法通過以標準為依據(jù)的型式試驗來獲得，例如使用中的產品可靠性、售后服務、產品質量的穩(wěn)定性、用戶體驗、功能需求等指標。建立基于大數(shù)據(jù)技術的質量分析方法，利用數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)用戶需求，重新定義產品質量特征性指標，以數(shù)據(jù)作為服務用戶和連接用戶的載體，可指導企業(yè)在產品生命周期的各個環(huán)節(jié)做出提升產品質量的有效決策。

以全面質量管理為出發(fā)點，基于家電企業(yè)提升產品質量的需求，研制利用大數(shù)據(jù)技術進行家電產品質量分析的標準，可重點圍繞大數(shù)據(jù)治理、產品生命周期、家電產品質量分析等幾個關鍵因素，制定包括大數(shù)據(jù)基本架構、數(shù)據(jù)分析與應用、數(shù)據(jù)管理、用戶畫像、產品質量（安全、性能）分析方法、效益評價方法等多個領域的標準。重點解決與家電產品質量相關的大數(shù)據(jù)的收集、存儲、計算、分析、安全、公共服務平臺等問題，深入研究大數(shù)據(jù)應用在產品設計、生產、銷售及使用等關鍵環(huán)節(jié)對于供應鏈管理水平、預防產品缺陷、優(yōu)化產品質量、滿足用戶需求等方面的提升作用，以標準化的方式，逐步推進大數(shù)據(jù)技術在家電制造業(yè)中的廣泛應用。

應用大數(shù)據(jù)技術進行家電產品質量分析的標準體系框架如圖3所示，具體包括：

針對基礎技術，可基于大數(shù)據(jù)技術和家電產品質量現(xiàn)狀，搭建質量分析用大數(shù)據(jù)的基本架構，規(guī)范數(shù)據(jù)質量要求和公共服務平臺要求。

針對產品特點，研究分析應用大數(shù)據(jù)對家電產品安全和性能的分析方法。如：在設計環(huán)節(jié)，建立統(tǒng)一標準化的基于大數(shù)據(jù)的家電產品研發(fā)設計，通過產品全生命周期數(shù)據(jù)的采集，大數(shù)據(jù)建模和數(shù)字仿真技術優(yōu)化設計模型，及早發(fā)現(xiàn)設計缺陷，減少試制試驗次數(shù)，提升設計效率和設計質量，縮短產品研發(fā)周期；在生產環(huán)節(jié)，基于統(tǒng)一標準化思維進行技術指標界定，實現(xiàn)對設備、生產線運行過程的狀態(tài)監(jiān)測，提高批次產品質量的穩(wěn)定性、降低次品率；建立統(tǒng)一的應用第三方機構數(shù)據(jù)的方法，實現(xiàn)對不合格產品故障成因、行業(yè)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢等分析，更好的為行業(yè)或政府監(jiān)管提供服務等。

利用大數(shù)據(jù)的擴展功能，在用戶畫像及產品效益評價方面制定技術方法，提出相應的標準化要求，可以為企業(yè)更好地把握消費者需求、評估產品價值提供指導。

5 小結

在信息化時代，大數(shù)據(jù)成為傳統(tǒng)家電制造產業(yè)聚焦消費需求、精準發(fā)展的核心手段，基于大數(shù)據(jù)思維構建的管理體系，將改變家電產業(yè)原有的競爭格局和生態(tài)系統(tǒng)，促使家電企業(yè)在供給端能夠提供更好的產品和服務，加快傳統(tǒng)家電制造業(yè)去規(guī)模、去庫存向產品（服務）差異化、快速響應化轉變。

總體上看，我國家電制造業(yè)在大數(shù)據(jù)技術方面的應用還處于起步階段，在國外和業(yè)內外各個主流品牌分別獨立推進大數(shù)據(jù)技術的情景下，為了順利實現(xiàn)家電制造業(yè)向智能制造的轉型升級，應盡早盡快建立起適合我國家電產業(yè)發(fā)展及具有自主知識產權的基于大數(shù)據(jù)的家電產品質量分析標準，通過標準化手段，引導企業(yè)重視對大數(shù)據(jù)的積累和應用，解決采集手段不科學、分析能力不合理等問題，進一步加強對大數(shù)據(jù)的深入挖掘和應用研究工作，引領產業(yè)的轉型升級發(fā)展。