0 引言
隨著科學技術的發展，信息技術在航空制造企業各個領域得到了廣泛而深入的應用，特別是產品數據管理(PDM)、計算機輔助工藝規劃(cAPP)、企業資源計劃(ERP)、制造執行系統(MES)、試驗數據管理(TDM)等已經取得了一定的經濟效益和社會效益，而質量管理是航空制造業企業今后信息化建設的重點工作之一。目前已有不少國內外學者對企業質量管理進行了相關研究。
夏新對強化環境監測質量管理體系建設進行了研究，提出了完善監測技術體系、建立監測質量控制指標體系、提高環境監測人員技術能力和水平等環境監測質量管理有效方法；姜鵬等提出并分析了以知識轉移為中間變量對企業績效實施影響這一質量管理思路，并由此構建了質量管理與企業績效關系模型，更加全面地評估了質量管理實踐的應用效果；Kumar等提出了包括質量要素、職能單位和質量意識階段等含多個變量的質量管理框架，構建了用于測量企業質量管理效果的質量競爭力指數模型；何楨圈等進行了制造業質量管理要素及競爭力分析，收集了數百家企業的質量管理相關數據，并通過相關系數矩陣、因子載荷矩陣及因子分值對目前制造業質量管理水平進行評價，針對存在的問題和不足提出了相應的對策。
以上研究主要針對企業中的手工作業或分散的各個業務系統，產品質量數據采集周期長、匯總與監控難度大。基于此，本文構建以產品質量管理及非實物過程質量控制為基礎的信息化系統，通過實物過程質量數據與非實物過程質量數據的采集來實現動態監控與改進企業質量狀況。
1 航空制造企業質量管理現狀
質量管理大多分散在各自的系統之中，屬于獨立的單元管理，無法形成企業質量管理規范體系，無論在軟件技術層面，還是在應用層面均越來越難適應企業軍機生產提速、民機轉包生產和新機研制立項的要求。
在產品設計、工藝設計及產品數據管理方面實現了產品的設計更改、工藝設計更改的管理；在企業資源管理中實現了器材、零組件的出／入庫檢驗管理及產品配套管理；在制造執行管理中實現了零件／部件的工序及完工檢驗管理。而這些質量狀況的基礎數據分散在各自的系統之中，難以實現統一的質量管理與控制平臺，同時，應急放行與保留、不合格品處理等質量相關的業務以及非實物質量管理業務沒有進行管理與控制。
航空制造企業質量管理與控制存在的問題如下：
(1)產品生產過程數據的采集與控制難度大，無法為產品質量進行實時的預警與控制。
(2)非實 質量管理缺乏有效的手段，無法對質量糾正與改進狀況進行實時的監督與控制。
(3)產品質量數據缺乏有效的管理手段，質量狀況追溯周期長、準確性差。
2 數字化質量管理的需求
在航空企業質量管理三大主線需求的基礎之上，通過對具體業務需求的分析，結合產品設計過程、工藝設計過程、生產準備過程、器材采購過程、零件制造過程、產品裝配過程、試飛過程以及技術服務過程，分解后的業務需求如下：
2．1 產品全生命周期質量監控
(1)應用在線檢測，及時、快速采集現場數據，實現對產品實物質量的實時監控。
(2)以AO／FO為主線，實現生產過程中質量數據的采集歸檔。
(3)以產品的結構層次關系建立樹狀的QBOM，實現產品單機質量檔案。
(4)通過質量檔案，實現設計更改、技術狀態檢查、產品追溯等技術狀態控制功能。
2．2 質量目標落實和牽引
(1)建立企業各項質量目標按機型、部門分解的數學模型，實現企業質量目標分層次的自動分解，落實到每一個具體過程之中。
(2)通過與其他系統的數據集成，實現質量目標數據的分層次整理、分析功能。
(3)建立以駕駛艙為形式的企業級質量監控系統，實現對質量目標圖形化的實時監控。
(4)建立持續改進的標準流程和案例庫，實現企業質量管理的PDCA循環。
2．3 非實物過程質量控制
(1)應用工作流模式，實現任務的自動觸發。
(2)按照標準作業法要求，明確并采集每一步工作的責任人、工作內容、標準、時間等要素，將質量管理體系文件要求固化到系統中，提高工作效率。
(3)建立工作看板，幫助部門領導全面掌握各項工作進展情況，實現非實物過程的質量控制。
(4)定期對各項工作進行統計，實現對員工工作質量狀況的管理。
3 集成質量系統的構建
3．1 系統的總體目標
集成質量系統(IQS)目標是遵循質量管理的思想和要求，以先進的信息集成和過程集成軟件技術為支撐，實現基于過程的原始數據采集、分析、處理與傳遞的自動化；實現產品全壽命周期的質量狀態控制；形成質量運行預警機制，支持對質量問題的追溯、診斷與決策；實現質量系統與其他管理系統的有機結合，保障質量管理與控制的有效展開；以信息化為契機，規范和創新質量工作，為企業新產品的研制提供強有力的支持。
為了集成質量系統(IQS)總目標，針對質量體系的管理與控制，采購、生產、試飛、生產準備、技術服務過程的管理與控制應達到的具體目標為：
(1)以質量目標制定與分解、實施情況反饋與考核為中心，實現對各級單位質量工作、各階段質量目標運行情況的數據采集、監控和預警機制，確保企業質量管理總體目標的實現。
(2)通過全面監控質量體系、計量體系運行過程的質量記錄，建立完善的質量管理體系日常監督、審核工作的管理和預警機制，實現質量問題的閉環、協同管理，全面、實時掌握質量體系、計量體系的運行狀況。
(3)通過將采購、生產、工藝裝備制造、試飛及技術服務過程數據的采集、分析、處理與傳遞的電子化，并與PDMkMESkERP＼TDM系統集成，實現產品質量信息與設計、工藝、采購、制造、試飛、工裝及技術服務的信息集成、產品質量檔案的電子化，提高產品全壽命周期質量控制與管理水平，達到產品全壽命質量信息的可知。
(4)通過優化采購、生產、工藝裝備制造、試飛、技術服務過程故障處理流程、質量信息管理、設計更改控制的處理流程，實現跨部門、跨業務的集成、不合格品的動態閉環管理，實現全生產過程質量可控。
(5)在整合企業質量改進管理分級、分層次的業務流程的基礎之上，對企業出現的重大、典型質量問題建立追溯、診斷、改進實施、有效性評價的運行機制，實現企業質量工作的持續改進，建立各類質量問題在各個層次可管的機制。
(6)建立順暢外場質量信息以及外場備件消耗情況反饋、處理、統計與分析平臺，提高技術服務及時率。
(7)實現試驗檢測數據管理，管理理化、特設、計量裝前試驗等測試數據，依據系統提供的試驗檢測計劃和要求，獲取反饋的試驗檢測結果。
3．2 系統的總體結構
根據目前企業質量管理的基本模式，首先需要解決的是產品生產過程中質量數據的采集，其中同其他信息化系統的數據集成以及業務流程的整合也是集成質量系統(IQS)質量數據來源的重要工作，同時需要完成對質量目標的分解、質量數據的綜合管理以及產品質量的持續改進等與質量管理直接相關的工作。集成質量系統(IQs)的總體架構如圖一所示。
集成質量系統(IQS)的業務架構定義，重點是充分利用企業現有的信息化系統資源，以實現集成質量系統(IQS)同外部信息化系統集成為基礎，利用同外部系統的集成，實時采集產品設計過程、工藝設計過程、采購過程、零件制造過程、裝配過程、生產準備過程、試飛過程、技術服務過程質量數據，實現產品單機質量檔案的建立，并以此完成產品重大質量問題的追溯。
圖一 集成質量系統的總體架構
利用質量管理駕駛艙，實現企業生產過程質量狀況的動態監督與控制；以質量目標與質量計劃為牽引機制，通過質量指標分析模型，完成對產品質量狀態的分析，并在此基礎上實現企業質量管理能力的持續改進。
3.3 若干關鍵技術
3.3.1 過程質量信息采集技術
(1)單機質量檔案的結構及數據采集、歸檔IQS主要目的是完成單機質量檔案的結構設計、數據采集及數據歸檔，目的是通過單機質量檔案實現產品技術狀態的追溯。IQS中QBOM的結構建立是在產品MBOM的基礎上完成，單機質量檔案如圖二所示。
圖二 單機質量檔案
單機檔案結構可從整機、段位、工位、AO、FO直道材料采購信息，同時增加了試飛信息、技術服務信息、生產準備信息、生產信息、設計信息、工藝信息等具體內容。
數據的采集分別來源于自動化數字檢測設備、PDM 系統、MES系統及ERP等系統，同時完成AO／FO格式化設計，根據AO／FO工序進行生產及檢驗信息的歸檔。
技術解決方案如下：
一個產品可對應一個數字化檔案結構，但在數據存儲方面為了降低存儲容量，數據是分別保存在系統之中，降低數據的冗余。
①單機質量檔案基本結構來源于PDM 系統，通過mM ESB數據總線技術實現與PDM 系統的數據集成。
②生產信息來源于MES系統，如：加工／裝配時間、加工／裝配設備、加工／裝配人員，通過mMESB數據總線技術實現與MES系統的業務集成與數據集成。
③器材采購信息來源于ERP系統，如：供應商信息、材料屬性等，通過mM ESB數據總線技術實現與ERP系統的業務集成與數據集成。
④設計信息來源于PDM 系統，主要有工藝設計信息、設計更改信息等，通過mM ESB數據總線技術實現與PDM 系統的數據集成。
⑤應急放行與保留、不合格品處理等由本系統完成，可將處理結果返回到ERP、MES系統，通過mM ESB數據總線技術實現與ERP、MES系統的業務集成與數據集成。
⑥AO／FO生產及檢驗歸檔方式是通過mMESB數據總線技術完成與MES的業務集成，按照生產及檢驗工序進行歸檔處理。
(2)實現生產過程中AO／FO質量信息的采集
①業務模式實現技術
將AO／FO格式化，格式化主要內容包含工序、工藝要求、加工／裝配標準作業模式、技術標準及檢驗要求等，生產現場中的生產工人、檢驗工人通過計算機屏幕查閱標準作業模式、加工裝配大綱、技術標準及檢驗要求等信息。
②技術解決方案
格式化的AO／FO在PDM系統中設計與保存，本系統通過mM ESB總線技術實現與PDM 的數據集成，完成檢驗要求及標準化檢驗作業工作模式的獲取。
3．3．2 工作流驅動的標準質量作業模式
(1)業務模式實現技術
通過現場數據采集，實現從采購過程質量控制、零件加工過程質量控制、裝配過程質量控制、試飛過程質量控制、生產準備過程質量控制、技術服務過程質量控制等實物過程的質量數據采集；從設計更改過程質量控制、應急放行于保留過程質量控制、不合格品處理過程質量控制等非實物過程的質量數據采集。
通過實時的實物過程及非實物過程質量數據，完整地反映當前質量狀況，并通過質量指標分析系統完成質量狀況的分析功能，同時，可根據分析結果實現產品質量的控制與改進。
(2)技術解決方案
現場采集的實時的實物及非實物質量數據，通過以駕駛艙的展現形式，動態地反映當前的質量狀況，如：設計更改率、應急放行與保留率、不合格品率與年度質量目標的對比等，具體展現內容可根據使用者的需要進行自定義。
①實物過程質量狀況的采集分別通過自動化檢測設備及條碼設備等完成。
②非實物過程質量狀況的采集通過工作流完成情況進行采集。
3．3．3 動態質量管理駕駛艙設計模式
(1)業務模式實現技術
為確保產品質量及提高工作效率，零件加工、裝配及檢驗等過程都以作業指導書的模式進行編制，在實際加工／裝配及檢驗等環節可直接通過作業指導書完成工作，作業指導書包含了有加工／裝配大綱、技術標準檢驗要求及操作步驟等信息；將規范的作業模式以工作流模式進行設計，設置關鍵工作節點，并對關鍵工作節點進行監督與跟蹤。
(2)技術解決方案
標準的作業指導書分別保存在PDM 和本系統之中，PDM主要保存的是加工／裝配大綱、加工裝配模擬過程、設計更改過程等，本系統保存檢驗計劃、檢驗步驟及應急放行與保留過程、不合格品處理過程等，通過IBM ESB總線技術完成與PDM的數據集成。
每個標準的工作流可進行關鍵節點定義，并可對關鍵節點設置監督與跟蹤的控制方式。
4 結束語
本文在分析航空制造企業質量管理業務特點的基礎上，提出以產品為對象，實現面向產品全壽命周期的質量管理和控制為目標，構建了集成質量系統(IQS)。系統覆蓋了產品設計、工藝設計、器材采購、零件制造、裝配制造、生產準備、試飛、技術服務過程。基于質量管理和控制的過程，通過計算機網絡技術將質量系統中獨立的單元質量管理和質量控制技術、工具、信息和人員有機的集成在一起，進而提高質量管理系統對企業快速發展的科研生產的適應能力。
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本文標題：航空制造企業數字化質量管理研究
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