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产品生命周期管理(PLM)汽车行业质量管理

2019/7/31    来源:互联网    作者:佚名      
关键字:汽车行业  全面质量管理  产品生命周期管理  
本文针对汽车企业实施全面质量管理以进入国际市场的要求,提出产品生命周期管理环境下汽车行业全面质量管理方法(PAITQM)。

0 前言

    逐步形成的全球汽车供应链要求执行统一的质量标准。为此,国际标准化组织统一多种相关标准制定了面向汽车行业的全面质量管理规范:ISO/TS16949:2002(以下简称为TS16949),我国等同采用为GB/T18305—2003。为提高质量管理水平、全面加强市场竞争力,满足进入全球市场的强制性标准要求,我国汽车制造企业(包含整车厂和零部件厂)实施TS16949势在必行。

    然而TS16949全面的管理范围、严格的过程控制、大量的记录管理以及基于数据的决策等特点必然要求数字化方法的支持才能达到较高的效率和质量。当前质量管理数字化技术研究主要集中在两方面:

    (1)基于ISO900l标准构建全面质量管理(total quality management,TQM)的整体模型和框架,如质量数据模型、质量保证技术和质量控制模型等;

    (2)各种质量工具单元应用,如测量系统分析(measurement system analy-sis,MSA)、潜在失效模式及后果分析(failure mode effect analysis,FMEA)、产品质量先期策划(advanced product quality planning,APQP)等。目前仍然缺乏具有汽车行业特点、遵循TS16949标准、提供系统化的数字化全面质量管理方法。

    产品生命周期管理(product lifecycle management,PLM)贯穿于供应链上的各个环节,能够对产品生命周期的数据、技术、工艺、制造、流程、物料、维修以及报废信息进行全面管理,其管理领域覆盖全面质量管理应用范围,是全面质量管理的数字化支撑平台。

    因此文中基于TS16949的管理原则和要求,提出PLM环境下汽车行业全面质量管理(PLM-based automobile industry total quality management,PAlTQM)方法,结合行业特征给出组成PAITQM方法的数字化全过程模式、参考管理模式和工具框架,最后以应用实例说明了此方法的有效性。

1 PAITQM数字化全过程模式

    TS16949要求以基于过程的方法作为整个质量体系运作的核心方式,以便于将质量管理系统化,对管理过程进行有序控制。对比工作流的定义:为了实现组织目标,有关业务活动依时序或逻辑关系相互连接构成业务流程,在业务开展过程中,信息或任务依据组织规范在参与者之间传递、处理或执行,可以看出过程方法在数字化系统中的表达实际上就是工作流驱动的质量管理模式。

    PLM系统的工作流管理技术具有将过程方法数字化的平台能力,其关键在于如何将TS16949中的过程映射转化为PLM系统中的工作流模型,使汽车行业所有质量过程都能够得到明确的识别和有效实施,以此满足顾客不断变化的要求。

    1.1 数字化过程方法及其元素

    过程方法是ISO/TS16949的核心方法,其过程的识别和描述采用乌龟图方式。依据国际工作流管理联盟对于工作流元模型的定义,可以将TS16949质量管理过程对应工作流元模型做如图1所示的映射,并得到工作流元模型面向质量管理过程的特定要素:主体、客体、操作、关联和绩效。

TS6949过程与工作流元模型映射

图1 TS6949过程与工作流元模型映射

    主体指参与过程的人员或者组织,是过程的执行者,对应于乌龟图中的“由谁做”,并涵盖其能力和技能等素质要求。客体指主体通过过程直接作用的对象,包括过程的输入和输出,对应于“要求是什么”和“交付什么”。操作指主体施加于客体之上的动作,既是主体的职责也是完成过程的必要手段,对应于“用什么方法做”,如设计、评审等。关联指主体为了完成对客体的实现而必须采用的相关外部资源,对应于“用什么资源做”,如采用何种设备、材料、软件、法规等。

    绩效包含两个方面,对应于过程分析中的“关键准则”,一是评测过程是否有有效的指标,如顾客财产保管完好率、设备完好率、综合废品率等;二是评测结果,如果绩效不合格则进行持续改进。可以看出,主体履行自身职责,施加操作于客体之上,并在执行过程中使用必需的关联资源,最终完成过程并取得相应的绩效,并根据过程关系确定过程输出是否作为下一过程的输入。上述过程称为数字化过程方法,其不仅可将TS16949过程完整映射为工作流元模型,还可将人、机、料、法、环、测等关键要素关联起来,形成全面质量管理综合信息流。

    一个数字化过程方法实例,展示了粗粒度的“产品监视和测量过程”的各相关元素及其关系。质保人员(主体)依据各种规范、标准、指导书(客体/输入)等对检测对象进行各种检验和试验(操作),在检测过程中使用所需的量检具、试验器具以及填写数据所需的电子表格(关联)等完成检测,生成试验记录、报告(客体/输出)等,依据检测的及时率、漏检率、错判率(绩效/指标)等来判断过程是否合格(绩效/结果),是否需要变更进而持续改进。

    1.2 PAITQM数字化全过程模式

    从数字化过程方法可看出,过程的实现依赖于主体、客体等过程核心因素,也必须得到关联等资源性辅助因素的有效支持,同时还需要有职责划分、评测与改进等管理因素来促进过程的实现,所有过程必须围绕产品展开。为得到符合质量要求的产品,不仅需要规划从市场营销直至产品的售后服务等直接面向客户的产品全生命周期的核心过程,还必须规划支持产品目标实现以及确保以上过程有效运行和持续改进的支撑性过程。

    因此,全面质量管理过程可以分为3个方面:顾客导向过程(customer-ori-ented process,COP)、支持过程(support process,SP)和管理过程(management process,MP)。在产品生命周期中直接面向顾客,以实现顾客需求而具有增值能力的过程,称之为顾客导向过程。支持性过程是指那些支持顾客导向过程功能的技术活动,如设备维护、工装管理、文件控制等。

    管理过程是指那些由组织的管理者实施的支持顾客导向过程功能的管理活动,如质量体系策划、内部审核、持续改进等。过程是相对概念,一个过程根据需要可以拆分为多个子过程,同时各个过程之间根据输入输出之间的关系,可以形成互相联结的过程网络。在质量手册中,采用过程关系矩阵来表达各个过程之间的关系。

    基于数字化过程方法,以不同过程之间的输入输出关系和对支持性资源、过程管理等方面的共同需求,可以将过程关系矩阵转化为工作流模型。在PAlTQM方法中,流程模型以COP为核心流程,MP和SP流程为其提供支持性输人,形成面向产品生命周期的数字化全过程模式。

2 PAITQM方法与框架

    2.1 PAITQM参考管理模式

    汽车行业全面质量管理需要跨越众多职能领域、覆盖产品整个生命周期、管理各种质量文件和过程相关数据,因此需要一种合理的总体规划方式用于指导全面质量管理系统的规划、开发和部署。文中依据产品在生命周期中流动所涉及的各种参与要素,提出过程驱动的分层式参考管理模式。

    分层式参考管理模式分为4层。第1层为管理对象层,管理对象包括文件和记录,用于识别和明确过程的输入和输出,评测过程是否有效。文件指质量手册和程序文件,记录指依据文件而在过程中产生的任何文档和数据,如APQP实施计划、PPAP文件。

    第2层为管理范围层,用于识别过程的系统边界,促进过程的最大独立性,确保过程无推诿。管理范围分为管理职责、资源管理、产品实现和测量分析改进4部分。

    第3层为管理过程层,是参考管理模式的核心层,用于确保所有关键过程得到有效识别和有序关联,并以数字化全过程模式组成过程网络,实现全面质量管理的过程驱动。

    第4层为管理工具层,针对不同管理范围提供相应的数字化工具,以提高过程执行的效率和质量,如管理职责需要质量规划等相关工具,资源管理需要设备管理、人员管理等相关工具,产品实现一般需要CAD/CAPP/CAM等CAX相关工具,测量分析改进则需要统计分析相关工具来实现诸如统计过程控制等质量管理要求。

    2.2 PAITQM工具框架

    数字化全过程模式和分层式参考管理模式能够从方法上识别和执行过程,分配职责与资源,判定过程是否有效或达到预期结果。同时,也必须基于PLM全面而完善的人员/资渺流程/数据管理功能,提供满足上述模式所要求的数字化工具,从而达到方法与工具的统一。PAITQM工具依据参考管理模式中的管理范围划分为管理职责工具、资源管理工具、产品实现工具和测量分析改进工具。

    PLM文档控制与数据管理功能可以实现质量管理对象的控制,如文件版本管理、批准与受控、记录标识、时效控制等。PLM流程管理能够实现过程驱动的质量管理业务运作。在PAlTQM系统中,管理职责由基于PLM权限管理和流程建模功能的质量项目规划与评审管理、过程识别与组合、职责分配管理等工具实现。资源管理由制造资源管理、人员/培训管理等工具实现。

    测量分析改进由内审管理、过程/产品/服务数据分析等工具实现,其数据分析过程更多依赖于WinSPC等统计过程控制质量工具或者SPSS等统计分析软件实现。通过与这些外部工具集成,可以实现诸如曲线拟合、回归分析等基于数学方法的数据分析,并得到相应的图形化分析结果。

    产品实现工具是PAITQM工具框架的核心,主要工具有产品策划阶段的APQP、工程设计和工艺设计阶段的FMEA、试生产阶段的MSA、SPC(statistical process control,统计过程控制)以及批量生产前的P队P(production part approval process,生产件批准程序)等面向产品生命周期的5大工具。

    APQP工具将产品实现作为项目进行管理,提供协同工作环境,组成由工程、制造、材料、采购、质量、销售、服务、供方和顾客代表参与的“横向职能小组”,实现质量控制的多方论证与同步工程。

    FMEA工具用来编制和管理DFMEA、PFMEA及其数据。FMEA过程涉及大量的控制计划和工艺数据,因此需要和CAPP集成,其卡片的编制也可以采用CAPP可视化卡片填写功能实现。

    MSA工具对测量系统的分辨率和误差进行分析,确定测量系统的统计特性。MSA过程需要大量的计算,需要在系统中定制相应的计算公式进行测量数据的自动计算。

    SPC工具对生产过程中的动态质量数据进行绘图和统计分析,了解工序过程的稳定状况并及时预警。SPC过程需要和Win—SPC等质量工具或者SPSS/SAS等统计分析软件集成,提高分析效率和质量。

    PPAP工具实现试生产完成后对前期APQP过程的总结,并形成PPAP文件包交付顾客批准。PPAP过程需要确认文件的规范性和有效性,并能够按照顾客要求的格式进行文件打包和数字化交付。

    质量管理工具需要和其它PLM工具集成,如和CAPP集成以自动关联特定工序进行控制计划和失效分析,编制FMEA卡片等。上述基于PLM的工具集形成PAITQM系统。PAITQM系统还需要和相关管理信息系统集成,如ERP、SCM等,以获取资源信息、客户信息等数据,同时也能够和供应链其它企业的PAITQM系统进行集成,交换质量相关数据,形成面向供应链的质量控制生态系统。

3 应用实例

    采用PAITQM方法,基于国产PLM系统TIPLM,实现了汽车行业全面质量管理解决方案。方案通过TIPLM实现了质量控制过程中各种文件的编制和管理的功能,通过TIPLM的数据模型定制、工作流定制、表单定制、卡片模板定制、公式定制以及通用集成接口,实现了过程建模、质量管理以及与SPSS的集成等功能。

    首先通过与CAPP集成,在CAPP中进行DFMEA和PFMEA卡片的编写,并依据控制计划进行试件生产,然后应用MSA工具在制造过程中对测量工具进行测量系统分析,并采集工序数据,利用SPC工具以及与SPSS集成功能,采用正态分布的曲线拟合方式进行工序误差分析,得到工序能力系数。

    最后以PPAP工具将过程相关文件形成PPAP文件包,对其进行统一管理并交付给客户。然后根据分析结果适当调整前面的过程,持续改进。目前TIPLM汽车行业全面质量管理方案已在上海纳铁福、湖南亚新科、大连创新等汽车企业获得成功应用。

责任编辑:程玥
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