鑄造生產過程質量控制系統應用

唐鐘雪，蘇志東，胡進林，馮周榮

（共享鑄鋼有限公司，寧夏 銀川 750021）

0 引言

近代質量管理的發展大致經歷了三個階段：第一階段是20 世紀30 年代之前的質量檢驗階段，企業設立了專職的質量檢驗部門，專門負責產品質量的檢查工作，第二階段是20 世紀40—50 年代的統計質量控制階段，對工序進行分析，及時發現生產過程中的異常狀況，迅速采取對策加以消除。第三階段是20 世紀60 年代以后的全面質量管理階段，發明了各種各樣的質量管理工具，并倡導全員參與[1]。

鑄造企業的過程質量管理經過幾十年的發展，管理理念、管理模式、管理手段已經比較成熟，但是質量管理效果總是不盡如人意。質量管理人員根據發現的形形色色的質量問題，不斷的改進流程、改進制度、改進量化等，使得管理方法表面上看起來越來越完善，但是除了使我們的管理更加臃腫和復雜外[2]，質量問題依然層出不窮。究其原因主要在于有了很好的理念、模式、手段，最根本的如何來執行卻難以保證，缺乏一個有效的管理系統來使質量管理得到有效的落實。所以本文結合當今互聯網信息技術，研究制定了一套信息化、數字化的過程質量管理系統，該系統將工藝信息、生產計劃信息整合成手機過程控制終端系統，使過程控制質量得到大幅度提升，從而提高鑄件產品的質量。

1 基于數字化的過程質量管理系統架構

根據目前現有的三大系統：SAP 系統、PLM 系統、生產MES 系統集成建立過程質量控制系統（如圖1 所示）。其各自功能如下：

圖1 過程質量控制系統架構 Fig.1 System architecture of process quality control

（1）SAP 系統（Systems Applications and Products in Data Processing）是一款用于ERP（企業資源計劃）管理的軟件，是一個基于客戶/服務機結構和開放系統的、集成的企業資源計劃系統[3]。SAP軟件能夠實現企業資源的有效整合，能夠對企業的信息流、物流、資金流三大流實施一體化的管理，為企業的管理帶來極大方便。SAP 軟件在企業考慮人力、資金、時間及信息等的基礎上，將企業生產經營中的庫存信息、生產計劃、運輸及銷售服務等考慮在內，進一步實現企業資源的調配及優化[4-5]。作為過程質量管理的基礎，提供產品代碼信息、訂單數量信息、訂單交貨信息等。

（2）PLM（Teamcenter）系統是將單個軟件應用，轉變為在SOA 的基礎上建立的，跨專業、跨項目階段和計劃的真正集成化的PLM 解決方案，為大小制造企業提供了平臺可擴展性、應用豐富性以及可配置性[6]。Teamcenter 是全世界最廣泛使用的PLM 系統。PLM 能夠有效地管理研發過程的圖文檔，能夠在一個產 品的全生命周期里統籌所有資源信息，能夠保證產品數據的整性、正確性、一致性，能夠解決企業產品研發過程中的頻繁變更、可追溯性差的問題，并且能夠實現數據的版本管理等功能[7]。PLM 平臺完成了產品數據的“刪繁化簡”，將以前需要人手工存儲的產品三維數據和二維圖紙標準化和數字 化，將它們統一地放在共享數據庫中，為產品的協同設計提供了可能[8]。該系統與SAP 系統集成后，將產品代碼導入Teamcenter 平臺，工藝設計人員將設計好作業指導書、關鍵過程質量參數與產品代碼建立關聯自動輸出到對應的數據，且根據工藝設計的變化動態更新，確保工藝是最新版本。

（3）生產管理系統MES，是一套面向制造企業車間執行層生產信息化管理系統[9]。我公司根據鑄鋼件生產流程及特點自主研發了一套用于生產管理的系統，主要功能為根據產品代碼建立產品的生產制造流程，工序生產節點計劃，在制統計，入庫統計，OTD（及時交貨率統計等）。在過程質量控制系統中主要是將產品的作業指導書、關鍵質量參數與工序進行關聯實時更新，為現場員工提供準確的工藝和生產信息。

（4）智造運營（過程質量控制）系統為我公司自主開發的手機APP 系統，主要功能為員工在手機端提供一個便利的查詢、匯報終端系統。通過該系統，員工可以看到當天的生產計劃，以及對應產品的作業指導書、該工序需要控制的關鍵質量參數。

2 過程質量控制系統應用

Teamcenter 整合大多數的CAD 等各種自動化軟件，包含的數據集范圍也十分廣泛[10]，因此Teamcenter 系統可以將各種形式的作業指導書、關鍵過程質量參數輸出（圖2、圖3），工藝設計人員將產品工藝設計完成后，編制每一道工序的專項作業指導書和關鍵過程質量參數控制表（圖4、圖5），并且與產品代碼、工序代碼相關聯，通過接口輸出功能將該文件輸出到數據供過程質量控制系統調用。

生產管理系統（MES 系統）根據產品的代碼、鑄件號確定鑄件的生產流程及工序計劃（圖6），然后下達到手機系統。

過程質量控制系統（智造運營）作為現場手機終端APP 系統，以產品的代碼作為索引、將鑄件號、工序計劃與作業指導書、工序關鍵質量參數進行集成關聯在一個平臺中，現場人員以手機號登陸后可以方便的產品自己當班生產計劃（圖7）。

圖2 設計平臺的專項作業指導書輸出 Fig.2 Special operating instructions output of design platform

圖3 關鍵過程質量參數輸出 Fig.3 Key process quality parameter output

圖4 專項作業指導書 Fig.4 Special operating instructions

查詢到當班生產計劃后，班組長即組織當班開始學習專項作業指導書，掌握產品的操作流程、重要質量信息（圖8）。

作業指導書學習完成，員工開始準備生產物料，同時班組長開始組織檢測上序轉過來的半成品過程質量狀況（圖9），如果上序過程質量參數100%合格，則本序給予上序一定的質量獎勵金額，如果發現有不合格的質量參數則上序按不合格類型和數量補償本序，同時該不合格信息自動集成到公司不合格管理系統進行糾正、預防處理。通過這種方式來促進大家的自主管理意識，真正體現過程質量控制的三不原則“不制造缺陷、不接受缺陷、不傳 遞缺陷”。

圖5 各工序關鍵質量控制參數 Fig.5 Key quality control parameters of each process

圖6 MES 系統排產 Fig.6 MES Scheduling System

圖7 生產流程、生產計劃查詢 Fig.7 Production process and plan inquiry

圖8 專項作業指導書查詢培訓 Fig.8 Special operating instructions inquiry training

圖9 檢查上序過程質量參數 Fig.9 Check the sequence process parameters

班組長檢查完上序質量之后，按照作業指導書要求、關鍵質量參數組織本序生產，然后在系統中自檢質量參數控制情況（圖10）。自檢結束后系統自動將本序完工信息傳輸到生產MES 系統中進行完工匯報，班組獲得本序的生產定額，將本序的半成品移交給下序。

每個工序完工后的結果，過程質量控制系統將每個班組的當月的過程質量控制符合率、索賠和被索賠的金額動態更新（圖11），使每個班組都能清晰明了的知道自己的產品質量水平和實時的質量獎罰狀況，真正做到全員關注質量，全員提升質量。

圖10 檢查本序過程質量參數 Fig.10 Check current process parameters

圖11 班組過程質量符合率和索賠金額統計 Fig.11 Team process quality compliance rate and claim amount statistics

3 過程質量控制系統應用效果

（1）生產質量融合：過程質量控制系統（手機APP）將MES 中所有的生產計劃與產品相關的作業指導書、關鍵過程質量參數集成，將關鍵過程質量參數評價與MES 系統完工匯報集成，完全實現了質量控制與高效生產的智能融合。

（2）數字化圖形化：過程質量參數以圖形比對、數據比對為基礎，為產品過程質量的統計分析提供基礎數據，實現過程記錄真實、準確、及時的信息反饋，促進產品質量的改進。

（3）過程控制能力：通過全員參與、上下序互檢、質量索賠的市場化運營的質量控制的方式，公司專職檢查員人數減少80%，關鍵過程質量參數符合由66%上升到91%，產品質量焊補率下降50%。

4 結語

在數字化、信息化時代，制造業需要積極的利用先進的信息技術來改變傳統思維，采用互聯網的思維來解決生產制造過程中的各個信息斷點和孤島。共享鑄鋼的鑄造生產過程質量控制系統的應用解決了質量控制如何有效運行的最基本問題，通過系統集成實現工藝、生產信息的無縫集成，通過手機終端顯示的模式解決了現場信息及時反饋的問題，通過檢查量化模式的改進，促進了全員參與質量改進的積極性。