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企业CIMS环境中SPC系统的作用与地位 |
| 摘要：针对先进集成制造环境不仅要求技术上具有先进性，更重要的是其理念上具有先进性的特点，从统计过程控制（SPC）与计算机集成制造系统（CIMS）关系的视角和质量改进的角度，论证SPC在CMIS环境中的重要性，提出SPC是先进制造技术的重要组成部分，其表现形式是SPC系统的自动化与智能化。先进的集成制造环境对SPC技术提出了新的要求，同时SPC系统的应用将会为企业新质量观的实现，提供有力的保障和支持。 Role and Function of SPC Under Enterprise CIMS Environment Abstract: According to the characteristics that advanced manufacturing environment requires not only the advancements in technologies, but also more importantly the advancements in manufacturing viewpoint, the paper demonstrated the importance of SPC in advanced manufacturing environment from the angle of the relationship between SPC and APC and quality improvement. It brings about the view that SPC is an important part in advanced manufacturing environment and points out that its form of expression will be the automatic SPC system. The new quality viewpoint in advanced manufacturing environment requires the individualization, integration, and informatization etc., SPC system provides forceful physical guarantee and support. 0 引言 当今制造业对信息技术的利用已经超越了CAD、CAM、CAPP、MRP等单项技术的时代，一个统一、高效、灵活的信息集成系统是企业在知识经济环境下不可或缺的基础设施。而现代集成制造系统（CIMS）,正是建设这样一个系统的支撑技术，强调信息集成,强调以企业为主体的原则,使企业的计划、生产、服务和管理通过信息技术实现柔性化。然而,要使我国从制造大国成为制造强国,产品质量是最有利的战略竞争武器,是企业求得生存和发展的关键。所以，在企业现代集成制造系统（CIMS）环境中，SPC系统的作用与地位也就显现愈加的重要。 目前,企业的经营目标已经由产量转变为质量,非价格竞争己经成为国际竞争的主要手段,顾客对产品质量的要求越来越高,社会环境对产品质量提出更高要求。而传统的质量控制有赖于检验最终产品并筛选出不符合规范的产品，这种检验策略通常是浪费和不经济的，因为它是当不合格品产生以后的事后检验。SPC技术的出现，让质量管理从这种被动的事后把关发展到过程中积极的事前预防为主，通过生产数据采集，运用SPC理论将数据分析计算后表现为图形，在图形的运行有不合格趋势时自动预警，现场人员可及时调整，避免不合格品的产生，从而大大降低了企业的生产成本，同时也提高了企业的竞争能力。 1 先进集成制造环境中的质量观 先进集成制造技术并不单纯是自动化和计算机化，而是一种制造领域统管全局的大技术，并且是一个随着经济和科学技术的发展而形成，并随其发展而发展的完整的科学体系。先进集成制造环境是伴随着经济全球化而形成与发展的，不仅具有技术上的先进性，更重要的是其理念上的先进性。先进集成制造环境要求具有新的质量观。 首先，先进集成制造环境必须建立在“以人为本” 的基础上，提高质量是每个人、每个企业的社会责任，从全社会、全人类的角度来审视质量问题，接受“利他”、“群己合一” 的思想，才能保证好的质量规章、方法的应用。其次，“顾客成功” 是质量的核心，传统的质量观是一种“符合性质量”，追求的是“产品合格”。只是单纯保证产品的合格已不合时宜，必须能够与顾客进行细致的沟通，及时准确地满足用户潜在的需求，使用户达到最佳满意度。最后，“标准化” 加“定制化” 将是产品质量的基础，产品质量的基础理应变成零部件层次的“标准化” 和产品层次的“定制化” 的结合。个性化生产时代，企业只有仔细研究产品内在功能的一致性以及各种差异导致的需求多样性，实现“标准化” 和“定制化” 相结合，不断为消费者迅速设计、开发、生产、提供高附加值的产品，才能在激烈竞争中脱颖而出。 新质量观的实现需要科学的管理方法，零部件层次的“标准化” 为SPC的应用提供了广阔的前景，SPC作为一种科学管理方法将为新质量观的实现提供基础保障。SPC可在售后服务方面发挥作用， 根据应用SPC所保存的详细基础数据，可提前对用户使用产品的情况作出预测；通过SPC， 企业可了解所生产产品质量的总体分布情况，进而提出改进措施， 提高顾客满意度；通过SPC，企业可事先确立一定的估算模型，控制销售及售后服务成本。 2 SPC在先进集成制造环境中的地位 进入2O世纪9O年代以后．基于先进制造技术的现代质量工程技术中，对质量的概念有着更为深刻的理解和要求，以往对SPC为主的过程质量控制技术，在先进集成制造环境中也越来越显出其重要性。检验和测量是先进制造技术的一个重要功能。在监控过程中，质量的好坏可能来自于两方面的因素：一是制造工序本身的质量，二是计量测试的质量。监测过程中的质量正是这两方面的质量综合而成。因此，为与传统的质量观念相区别，计量测试也作为质量控制的一个重要环节。技术开发优先于具体的产品开发，因而技术开发成为质量控制的源头。在生产加工过程中，无论是零部件还是最终产品质量，都可用质量特性值波动的大小来刻画，波动越小则质量水平越高。 2.1 统计过程控制（SPC）与自动过程控制（APC）的关系 在先进生产制造环境中进行质量控制的方法主要有自动过程控制（APC）和统计过程控制（SPC）两种。APC和SPC具有相同的工作目标，即监测调整工序使其永远保持在原来的设计水平上。但是二者产生的背景和工作原理却有显著的差异，是两种不同的控制策略。APC通过反馈、补偿的方式控制和调整生产过程，SPC则是通过采用数理统计方法控制工序处于稳定状态；APC是从技术的角度出发对质量加以保证，SPC则是从管理的角度对质量加以控制。 从技术角度出发的观点认为，先进制造技术已具有先进的检测手段与反馈控制的APC系统，靠精益生产、敏捷制造等生产模式就足以完成对产品质量的加工要求。其主要依据是通过先进的在线检测和反馈控制可以达到所有零件都合格 。但新的质量观认为，质量控制的目标并不仅是达到产品合格，而是追求一个“合理质量”。实践也证明，在表面上全部合格的产品也可能隐藏着重大的质量隐患，而仅依靠APC是无法预先发觉的，只能是一种事后控制方式。这种基于“事后检验” 的控制模式，单纯依靠系统自身具有的功能是无法实现“预防控制” 先进理念的。 SPC根据“防患于未然” 的指导思想， 重视数据的作用，强调从管理的角度而非技术的角度进行质量控制。通过采集到的大量数据．利用数理统计技术及时发现问题，采取预警与反馈控制相结合的方式使工序质量始终保持在一种稳定的加工状态，从而以较小的质量损失保证产品质量的稳定性。SPC所体现的是“一切以事实为依据” 的科学管理思想,强调以对事实（数据）的分析研究为目的，进而得出客观、公正的结论。SPC将与APC互相补充、互相依赖而达到保证质量的目的。SPC可借助APC的在线测量装置获得基础数据，APC可借助SPC进行系统维护、改进与提高。 2.2 SPC在CIMS中的地位 CIMS是表征先进制造技术的主要形式之一，SPC作为其重要构成部分，为企业更加有效地实现质量目标提供了先进的、高效的手段。CIMS环境下的质量控制系统总体功能可分为质量计划制定、制造过程质量管理和质量综合信息管理三部分。其中制造过程质量管理部分的内容包括：对进货质量数据进行采集、存储和检验；对加工工序质量进行控制；检测工序状况，综合评价与分析工序质量；对零件加工过程质量进行跟踪；对各类不良品的处理信息进行审核管理；收集、分析和反馈制造过程中发现的各种质量问题。作为企业活动中心环节的制造过程，其质量是整个质量系统效能的最终体现。生产过程中产品的质量数据是整个质量系统中最重要的基础数据之一，SPC为数据的收集、分析、处理提供了行之有效的手段。 3 SPC先进集成制造环境中的作用与发展趋势 3.1 SPC在先进集成制造环境中的作用 （1）对制造过程质量问题的预防。通过SPC可以预测制造质量和制造过程的状况、能力的发展趋势， 以便对可能发生的质量问题预先采取相应的预防措施。SPC通过预防和评价，对产生质量问题的根源进行分析，找出造成质量问题的原因，进行预防和消除。 （2）面向过程的质量控制。传统的SPC通过检验产品的最终质量参数对检验结构进行统计分析，进而判断是否符合产品设计和工艺设计要求。新的观念是对整个生产过程的过程参数，如设备运行参数等进行监控，利用SPC对各种参数进行统计分析，判断过程是否正常或是否有不正常的发展趋势。 （3）应用在产品生命周期的其他环节。新的质量观认为，质量保证是贯穿到产品的整个生命周期中，产品生命周期所有过程都可看作是与制造过程相似的过程，都存在各自的过程参数，这些过程参数可通过统计方法分析，从而进行质量控制。 （4）SPC与企业信息系统的集成。在制造业集成化、信息化发展趋势下，SPC作为子系统可有机地融合到企业的大系统中，从而使整个企业管理系统更加完善有效。 3.2 SPC在先进集成制造环境中的发展趋势 （1）实现计算机化。为保证SPC的有效性，必须实现计算机化。由于先进制造环境的特点之一是信息化，计算机技术与网络技术已经融入到企业的日常管理中，SPC也必须抛弃传统的人工分析办法。 （2）实现网络化。先进制造环境的主要特点之一是以动态的形式实现产品的设计、制造、销售，要求各部门之间质量信息的互相交流，借助网络能查询到各部门基础质量数据与统计分析结果，网络将屏蔽空间感，使得这种查询就像查询自己部门里的基础信息一样。 （3）实现集成化。先进制造技术的广泛应用，将以各种技术的集成为主要手段。并尽可能避免“孤岛” 现象，SPC也必将被集成到更高级的信息系统中才能得到充分应用。满足上述要求的SPC系统将为新质量观的实现提供有力的物质保障与支持。 4 SPC的企业应用前景 随着企业信息化的快速发展，借助于网络信息技术、数据库存储技术和高性能网络平台的建设，使得SPC统计过程控制系统能够突破传统SPC的实施模式，由离线的、分散的开环控制发展为在线式、系统的闭环控制，所需要对大量数据的实时收集、计算和分析可以借助于网络系统来轻松地实现。实施“SPC统计过程控制系统”，改变传统方式的离散的、简单的手工操作方式，代之以自动采集、实时在线、网络控制等特点成为企业信息化不可缺少的一部分，通过对生产过程质量实时控制，实现从“事后检验” 到“预防不合格品产生”。不断提高产品合格率，降低成本，提高企业效益，提升顾客对产品的满意度，增强企业的竞争力。 |