网络制造模式下质量工具集成的研究与应用

信息技术和计算机网络技术的迅速发展，使得制造业环境发生了根本性的变化， 建立一种以市场需求驱动的、 具有快速响应机制的网络化制造模式，是制造企业摆脱困境，赢得市场，掌握竞争主动权的关键。在动态多变的市场环境下，质量问题也越来越受到制造业的普遍重视，提高产品质量已成为制造业适应激烈市场竞争的永恒主题。 在实现产品/过程质量的持续改进过程中， 许多制造企业使用各种质量工具或软件来提高企业的质量水平， 如新旧七种工具、质量功能展开（QFD）、 发明问题解决理论（TRIZ）故障模式和效应分析（FMEA）、 价值工程（VE）、 统计过程控制（SPC）、 响应曲面分析（RSM） 和田口方法等。 然而， 在网络化制造环境下大多数企业中的持续质量改进或处于概念阶段， 或以失败而告终。 究其原因， 我们发现， 这些企业中产品设计、 制造和服务为各自独立的部门， 工具软件的使用也是独立的，动态多变的顾客需求在企业各部门彼此之间难以有效地沟通和协调， 本应关联的质量工具却没有共享的数据库， 因而很难使工程设计人员和生产人员对产品的设计和生产有一个整体的认识， 不易发现质量瓶颈，难以实现持续改进。 导致产品的开发周期长、 质量低劣、 成本高、 错失商机和部门的互相指责。

面对顾客需求驱动的全球市场， 网络化制造模式下的企业为保持或获得市场竞争优势， 必须持续地提高产品和服务质量、 缩短设计周期、 降低成本、 提高效益， 以现代质量管理理念为基础， 应用系统工程的观点和方法， 以现代科学与管理技术为手段， 综合产品全生命周期的质量特征， 将企业运作模式与质量管理作为一个有机的整体来研究。 因此， 建立一种面向并行工程、 基于网络环境的、 有效实现质量工具集成的集成模型， 并开发相应的质量管理系统， 将有助于企业从质量形成的角度对各种过程进行跟踪和协调，满足网络化制造模式下的过程和数据管理， 实现多元化、 全过程的持续质量改进。

有鉴于此， 本文将致力于从产品设计、 过程优化和控制等各阶段质量工具的集成研究， 开发相应的质量集成管理系统， 并将其应用到网络化制造企业之中。

1  质量工具集成模式研究 

不同的质量工具应用于质量形成的不同阶段， 为实现网络化制造企业的持续质量改进， 有必要分析各种质量工具之间的内在关系。

1.1 常用质量工具及其关系分析

从整个产品开发、 制造过程来看， QFD是面向顾客的产品设计与开发的一种计划过程， 是把顾客需求或市场的要求转化为设计要求、 零件特性、 工艺要求、 生产要求的多层次演绎进行分析的方法;TRIZ着眼于通过把握技术系统的演变规律， 运用创造性的思维方式彻底消除系统冲突， 以获得最终理想的解决方案;VE旨在通过产品功能分析为顾客提供价值高的产品， 价值是其考虑的重点；FMEA是依据由质量目标所制定的技术文件， 根据经验分析产品设计与生产工艺中存在的弱点和可能产生的缺陷， 以及这些缺陷产生的后果与风险， 并在决策过程中采取措施加以消除; 实验设计探求的是变量之间的真实详尽的交互影响和关系; 田口方法旨在把产品和过程设计成相对于不可控制因素是稳健的， 产品和过程的稳健性是其考虑重点;SPC则从制造的角度来对产品质量数据进行分析， 区分产品质量的正常与异常波动。

当进行持续质量改进时，TRIZ.VE.FMEA.田口方法及SPC等的重点都在工程技术方面， 对顾客的需求， 市场的变化缺乏系统、 全面的考虑。 QFD以结构化的方式把顾客的需求展开到产品规划、 产品设计、 工艺计划和生产计划中， 为TRIZ.VE.FMEA.田口方法及SPC等提供了方向， 弥补了这些工具单独使用时的不足。 作为各种问题解决的工具，TRIZ.VE.FMEA.田口方法及SPC等又共同为QFD的顾客满意目标的实现提供强有力的支持。

因而， 在网络化制造业实现持续质量改进的过程中， 质量工具及方法的集成是必需的， 而且是必要的， 它们的集成有助于企业实现产品的并行、 创新、可靠、 稳健及优化性设计， 同时可优化产品的设计与制造过程。

1.2  基于网络制造环境下质量工具的集成模型

基于上述持续质量改进过程中质量工具关系的集成分析，笔者提出网络化制造模式下持续质量改进的质量工具集成框架结构， 如图1 所示。

(1) 质量持续改进活动贯穿产品设计和制造， 它们通过质量工具实现集成。

(2) 在初始设计阶段， 有两个主要的数据源输出: 顾客需求和基准比较分析信息。

(3) 在概念设计阶段， 可以通过QFD确定产品的关键质量特征， DOE可以用来研究质量特征间的关系。 通过对顾客需求的功能分析， VE为恰当地把顾客需求转换为设计要求提供了系统方法。 根据设计要求的权重、 顾客基准比较分析结果和技术基准比较分析结果， 可以确定出设计要求的目标值， 田口方法为设计要求目标值的确定提供了稳健性设计方法。在对设计要求进行冲突分析基础上， 一方面运用TRIZ可以彻底消除重要的设计要求之间的冲突， 另一方面对于冲突程度较弱的设计要求可以运用参数设计进行稳健性优化设计。 为了保证产品设计的可行性、 可靠性和安全性， 可在质量计划评审中系统地使用FMEA， 这对于发现设计潜在缺陷是至关重要的。

(4) 在集成化产品/工艺设计阶段， 一个重要工作是利用DOE设计和优化产品/工艺参数和容差。 在此阶段， CAD/CAM/CAPP(也是重要的技术支撑。

(5) 集成化产品设计完成后， 要进行基于设计FMEA的设计评审。 在投入生产前， 通过过程FMEA发现生产过程的潜在缺陷， 过程FMEA可以为确定过程控制点提供重要信息。 同时运用TRIZ中的技术、 原理及知识库对设计过程中的冲突问题进行分析， 寻求获得最终理想的解决方案。

(6) 在生产过程中， 出口方法、 RSM和SPC可以联合使用， 持续减少过程变异， 提高质量。

(7) 现场服务和顾客反馈数据可以用于发现质量问题和瓶颈， 保证持续改进。