機電產(chǎn)品制造質(zhì)量特性預防控制關鍵技術研究

母國才 莫日華

（電子科技大學廣東電子信息工程研究院，東莞 523808）

控制機械產(chǎn)品質(zhì)量特性是機電產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵技術之一。要確保機械產(chǎn)品的設計質(zhì)量，就必須對其進行嚴格的質(zhì)量管理。機械產(chǎn)品的質(zhì)量特性具有復雜性，需對其進行嚴格的質(zhì)量管理，保證其適用性。機電產(chǎn)品的制造過程比較復雜，且存在預防控制問題。企業(yè)利用人力、物力以及資金等對其進行質(zhì)量特性管理并不科學。因此，文章對復雜機電產(chǎn)品的質(zhì)量特性和預防控制關鍵點進行研究，并對其關鍵質(zhì)量特征的預防控制技術進行深入探討。

1 質(zhì)量控制的概述

企業(yè)十分重視產(chǎn)品的質(zhì)量系統(tǒng)化，并在整個產(chǎn)品生命周期不斷改善質(zhì)量。企業(yè)要達到顧客對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，需根據(jù)產(chǎn)品的特性、規(guī)模和生產(chǎn)模式，把產(chǎn)品質(zhì)量形成過程分為幾個階段，并明確各階段的質(zhì)量分指標和工序，嚴格控制產(chǎn)品質(zhì)量。

2 質(zhì)量控制在機械制造過程中的重要性

機電產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)眾多，質(zhì)量管理水平參差不齊。由于員工對品質(zhì)的認識不夠充分，沒有形成質(zhì)量控制觀念，導致質(zhì)量管理僅僅流于形式。在機械工業(yè)中，可靠性低是一個普遍存在的質(zhì)量問題。與世界先進水平相比，我國的機械產(chǎn)業(yè)規(guī)模大，自主創(chuàng)新能力弱，核心技術和高端設備的對外依存度較高，創(chuàng)新體系不健全。我國機械工業(yè)生產(chǎn)方式粗放，基礎建設薄弱，經(jīng)濟效益差，科研投入不足，核心技術對外依賴程度高，會對工業(yè)造成一定影響。

3 機電產(chǎn)品制造過程中質(zhì)量特性的影響

從購買原料一直到產(chǎn)品進入倉庫，期間涵蓋了生產(chǎn)計劃和開發(fā)、采購、提供服務以及生產(chǎn)和驗證4個環(huán)節(jié)，主要包括生產(chǎn)技術裝備準備、生產(chǎn)過程管控、工序管理、質(zhì)量驗證、現(xiàn)場管理以及現(xiàn)場質(zhì)量信息管理等。同一生產(chǎn)工藝使用同一設備對同一批次物料進行加工，其質(zhì)量特性不一定完全一致。在所有的生產(chǎn)工藝中，變異程度越低，質(zhì)量越穩(wěn)定。工藝過程的變化主要有隨機性變異和非隨機性變異（系統(tǒng)變異）兩種。

隨機性變異是指原材料的細微差別、儀器的偏差以及環(huán)境的細微變化等隨機因素都會使產(chǎn)品的質(zhì)量特征值發(fā)生微小變化，是無法避免的。

非隨機性變異又稱系統(tǒng)性變異，由于生產(chǎn)中某些不正常的情況，往往會使產(chǎn)品的產(chǎn)量發(fā)生周期性或有規(guī)律的改變。不隨機變化的因素有操作人員違反操作規(guī)程、材料規(guī)格變化以及設備磨損過度等。非隨機變量對產(chǎn)品質(zhì)量控制量有很大影響，需要加以排除。

產(chǎn)品質(zhì)量控制量是指產(chǎn)品內(nèi)在屬性達到要求的水平，包括適應性和一致性。適應性是指這些特征是否滿足客戶的需要，一致性是指這些特征是否達到了標準要求。適應性決定了一致性，一致性取決于適用性。在產(chǎn)品設計過程中，質(zhì)量保證的主要工作是改進產(chǎn)品的適用性，而在生產(chǎn)過程中，質(zhì)量保證的主要工作是確保產(chǎn)品的一致性。質(zhì)量特征是產(chǎn)品、工藝或系統(tǒng)的內(nèi)在特征，產(chǎn)品的適用性取決于產(chǎn)品的質(zhì)量特征，因此可以通過嚴格控制產(chǎn)品的質(zhì)量特征，確保機電產(chǎn)品的質(zhì)量符合需求。

4 機電產(chǎn)品制造質(zhì)量特性預防控制關鍵技術

根據(jù)制造過程關鍵質(zhì)量特性控制模型，利用制造過程和方法的基本思想，構建機電產(chǎn)品質(zhì)量的控制過程，形成關鍵質(zhì)量特性框架[3]，如圖1所示。

4.1 質(zhì)量特性的形成機理及控制模型

針對機電產(chǎn)品的復雜性、系統(tǒng)性以及多學科交叉性等特點，根據(jù)質(zhì)量特性形成的關鍵機理，構建合理的質(zhì)量特性控制模型，如圖2所示。

圖1 制造過程關鍵質(zhì)量特性的研究框架

圖2 機電產(chǎn)品關鍵設計質(zhì)量特性控制模型

（1）KQCs的提取與分類。從結構、功能以及經(jīng)濟性等因素對機電產(chǎn)品的質(zhì)量特性進行細化分析，利用綜合分析法為KQCs映射提供根本依據(jù)和具體分析內(nèi)容，主要目標是對質(zhì)量特征進行集中控制。

（2）KQCs逆向映射。基于前一階段提取的KQCs，采用RS-HoQ逆向映射模型，以工藝質(zhì)量品質(zhì)為基礎，將用戶要求和設計過程中的關鍵質(zhì)量特征進行逆向映射，將其轉化為產(chǎn)品的關鍵質(zhì)量特性。

（3）KQCs最優(yōu)質(zhì)量控制系統(tǒng)的優(yōu)化。對KQCs進行更細致的分解，建立基于KQCs的多指標質(zhì)量決策模型，并在此基礎上提出了一種基于最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量特性的決策模式。本文結合關鍵質(zhì)量特征的可靠性實例，對KQCs的優(yōu)化設計和決策進行詳細論述[4]。

（4）KQCs的全面評估。根據(jù)前一階段的優(yōu)化設計KQCs，全面量化評估產(chǎn)品質(zhì)量，以便最大限度地滿足客戶要求。通過4個環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理，可以確保機電產(chǎn)品的設計質(zhì)量，并對其進行科學的質(zhì)量特性管理，從而進一步改善整個機械設備的設計質(zhì)量。

4.2 制造過程質(zhì)量特性控制

一方面，強化工藝管理，嚴格執(zhí)行質(zhì)量工藝標準和工藝規(guī)范，對質(zhì)量控制過程進行分析和管理。另一方面，加強安全生產(chǎn)現(xiàn)場管理。文明生產(chǎn)對復雜機電產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量控制起至關重要的作用。良好的生產(chǎn)秩序和工作環(huán)境是確保生產(chǎn)質(zhì)量的關鍵，也是解決生產(chǎn)安全隱患的關鍵。

4.3 硬件產(chǎn)品的質(zhì)量特性

機械工業(yè)硬件產(chǎn)品的特性主要體現(xiàn)在以下5個方面。第一，性能。為了達到使用目的，產(chǎn)品技術特征主要包括機床轉速、功率、加工精度、外觀形狀、耗電量、顯示器分辨率以及使用方便性等。第二，可信度?？尚哦确从钞a(chǎn)品可用性及影響因素，具體包括可維修性和可靠性。產(chǎn)品的可靠性是指在一定的使用期限和規(guī)定的工作狀態(tài)下能夠完成指定的工作。第三，安全。安全指產(chǎn)品在儲存、流通和使用中不會因產(chǎn)品的質(zhì)量控制問題而造成人員傷亡、財產(chǎn)損失以及環(huán)境污染，如機械噪聲、沖壓機的防護能力以及電器的漏電保護等[5]。第四，適應性。適應性是指對外部環(huán)境的適應性，主要涉及振動、噪聲、粉塵、油污、高溫、高濕以及電磁干擾等。第五，經(jīng)濟性。經(jīng)濟性是指設計、制造、使用費用、報廢后的再利用和處置費用的合理使用成本。

4.4 關鍵件的控制

關鍵件是指具有關鍵和重要質(zhì)量特性的單個部件。關鍵件的設計要求較高，且加工過程和操作過程比較煩瑣，對質(zhì)量控制的整體質(zhì)量有很大影響。這些標準包含關鍵質(zhì)量特性和重要質(zhì)量特性，如發(fā)生故障或破損，產(chǎn)品將不能履行其預定的功能，會導致產(chǎn)品不能滿足需求。產(chǎn)品失效通常是由關鍵件的關鍵質(zhì)量特性和重要質(zhì)量特性的失效導致的?？梢?，關鍵件的質(zhì)量特性直接關系產(chǎn)品的性能、精度、安全性、可靠性以及使用壽命。在整個生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品關鍵件的質(zhì)量控制是提高資產(chǎn)質(zhì)量控制水平的重要因素。

4.5 關鍵工序的控制

4.5.1 建立工序控制點

生產(chǎn)過程中，必須設置工藝質(zhì)量特性預防控制點。工藝控制點是一個關鍵質(zhì)量指標，必須對其進行動態(tài)管理。需要對設計和工藝要求中的關鍵質(zhì)量特性和項目進行長期嚴格監(jiān)控，不能取消。對工藝質(zhì)量不穩(wěn)定和用戶意見較多的項目，需要在一段時間內(nèi)進行穩(wěn)定操作，確認有效后可以撤銷。此外，需嚴格控制產(chǎn)品的關鍵質(zhì)量特征、部位和主要要素，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

4.5.2 工序控制點的運行

為確保生產(chǎn)現(xiàn)場各個工序控制點能夠切實、高效地運行，技術部門根據(jù)工藝控制點表、工序流程圖、工序質(zhì)量表以及各自控制圖等進行協(xié)調(diào)，將其分工到各個部門，實行標準化的重點管理。主要生產(chǎn)工藝的質(zhì)量控制涉及以下5點。第一，編制關鍵工序和重要工序目錄，在工藝文件和生產(chǎn)過程卡上標明“關鍵”和“重要”，便于確認和注意。第二，在關鍵工序的工藝文檔中詳細說明主要的工藝參數(shù)、設備以及檢驗方法等。第三，對重點工序?qū)嵤叭ā保慈藛T、設備以及方法。對入職人員進行培訓和評估，發(fā)放上崗證書，對設備、工具進行定期維修。第四，對主要零件、主要零件的毛坯、原材料及半成品進行質(zhì)量檢驗。第五，對關鍵部件和重要部件進行處理時，需要把部件和軟件全部記錄在表上，如圖號、批號、加工者和檢查員號等，以確保跟蹤。

5 結語

目前，我國機電產(chǎn)品的關鍵質(zhì)量品質(zhì)特征表現(xiàn)在可靠性和精度方面，其中高端機電產(chǎn)品的精度差異較大，可靠性較低的機電產(chǎn)品精度較差。當前，關于機電產(chǎn)品設計質(zhì)量機制的研究大都停留在概念層面，僅從表面對其進行說明，而未對其形成機制的系統(tǒng)性和整體性進行探討，難以解釋機電產(chǎn)品的精度、可靠性以及可用性等變化規(guī)律。本文著重研究機電產(chǎn)品設計質(zhì)量特性預防控制的基本理論，探討產(chǎn)品的質(zhì)量特性機制，以期科學管理產(chǎn)品，達到改善產(chǎn)品質(zhì)量特性的目的。