摘要：針對不銹鋼管行業(yè)的現(xiàn)狀和特點，對一些關鍵工序的生產(chǎn)設備進行接口技術改造，實現(xiàn)質量信息的數(shù)據(jù)采集與傳輸以供分析、處理和共享。在此基礎上，實現(xiàn)信息共事的網(wǎng)絡化QC管理系統(tǒng)平臺，并在此平臺上實現(xiàn)故障模式及影響分析、故障報告和糾正措施以及工藝參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化技術，從而實現(xiàn)企業(yè)對產(chǎn)品質量管理的“可知、可控、可管”。
關鍵詞：質量控制；協(xié)同優(yōu)化；網(wǎng)絡化控制；信息共享

    目前不銹鋼管行業(yè)的生產(chǎn)一直相對較傳統(tǒng)。很多技術參數(shù)難以提取、歸納、總結，如焊接工藝、熱處理、無損探傷等關鍵工藝，多數(shù)工藝環(huán)節(jié)還處在憑經(jīng)驗判斷階段。這使得產(chǎn)品的質量往往不夠穩(wěn)定，增加了產(chǎn)品的運行風險。主要問題有重要生產(chǎn)工藝過程的質量信息難以采集、質量控制過程的操作不夠規(guī)范及質量統(tǒng)計和記錄效率低、質量診斷及工藝參數(shù)優(yōu)化與協(xié)同監(jiān)控等同題。由于管理和技術手段的限制，企業(yè)不能實時了解和掌握產(chǎn)品研制、生產(chǎn)制造過程的質量狀態(tài)和趨勢以及正在發(fā)生的各種質量事件，因此針對各種質量問題所采取的措施往往不及時，不能實現(xiàn)產(chǎn)品的質量預防和生產(chǎn)工藝參數(shù)的自動優(yōu)化。這些問題也是不銹鋼管生產(chǎn)和管理的行業(yè)共性同題。
    在先進制造環(huán)境中，存在著諸多影響質量的因素，其中加工過程的質量保證是實現(xiàn)產(chǎn)品質量的最終環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)。質量管理的歷史經(jīng)歷了從質量控制、質量保證到質量管理的發(fā)展歷程。在國外，一些國家和地區(qū)非常重視企業(yè)生產(chǎn)的質量管理，一些理論及標準、質量保證體系等得以產(chǎn)生并對企業(yè)產(chǎn)品質量控制產(chǎn)生了深遠的影響。如美國重視質量管理理論的研究和創(chuàng)新，強調(diào)質量專家的作用、加強檢驗部門與質量管理部門建設、重視質量成本分析、強調(diào)關鍵因素的控制以及廣泛應用質量管理新技術等。日本注重將引進的各種現(xiàn)代質量管理理論與方法本地化，并應用于生產(chǎn)實踐。這些措施大大提高了工業(yè)產(chǎn)品的質量和在國際市場上的知名度與競爭力。
    近年來，伴隨著業(yè)務流程再造、供應鏈管理、客戶關系管理和企業(yè)資源計劃等管理理念、管理技術和流程作業(yè)質量控制的快速發(fā)展，國外質量管理方面的新理念、新方法和新工具也開始為一些國內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)所接受和應用。對于鋼管生產(chǎn)廠家來說，由于民營中小企業(yè)較多，生產(chǎn)設備、工藝流程較為傳統(tǒng)，質量信息難于全面提取，技術參數(shù)難于提煉等原因，一直沒有推廣。一些企業(yè)雖然引進了企業(yè)資源計劃系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)等部分流程的連通，但對于如何解決企業(yè)研發(fā)、工藝、生產(chǎn)等過程中的質量可靠性問題，還沒有一個好的解決方案。
    因此借助現(xiàn)代信息技術和數(shù)字化技術。建立質量診斷、工藝參數(shù)優(yōu)化與協(xié)同監(jiān)控平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)企業(yè)質量狀態(tài)與質量趨勢的透明性、質量事件處理的及耐性、質量診斷的全面性，從而提高企業(yè)員工質量意識，提高客戶滿意度和產(chǎn)品的競爭力。

1 系統(tǒng)總體設計
    本系統(tǒng)主要是根據(jù)不銹鋼管制造行業(yè)存在的共性問題，通過對關鍵工序的設備接口技術，全面提取質量信息，開發(fā)出網(wǎng)絡化協(xié)同QC管理系統(tǒng)，構建該行業(yè)先進的質量管理與優(yōu)化控制平臺，對企業(yè)的產(chǎn)品質量的預防和過程控制實現(xiàn)有效的信息化管理。根據(jù)某企業(yè)分布式結構的網(wǎng)絡系統(tǒng)和本系統(tǒng)的設計要求，整個系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

1．1 現(xiàn)場質量信息的數(shù)據(jù)采集與傳輸
    影響產(chǎn)品質量的關鍵信息提取是構建企業(yè)質量閉環(huán)控制與生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化、產(chǎn)品質量判別的基本出發(fā)點。根據(jù)本行業(yè)的制造特點，對一些關健工序，如鋼管的自動焊接、熱處理、無損探傷等生產(chǎn)設備進行接口技術提升，通過傳感器、儀表等感測設備提取參數(shù)信息以供分析、處理和共享。
    現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集主要是對現(xiàn)場關健工序產(chǎn)品質量信息在線檢測與通訊，主要有實時自動焊接過程中的電壓、電流、速度等數(shù)據(jù)、熱處理過程中的溫度、無損探傷過程中的水壓等數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)測、預分析、遠程數(shù)據(jù)傳輸與記錄。
1．2 信息共享的網(wǎng)絡化Q管理系統(tǒng)平臺
    系統(tǒng)主要以WDM通用設備驅動為基礎，設計支持RS485／RS232系列底層數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)采集模塊。根據(jù)焊接車間、熱處理車間、無損探傷車間的底層監(jiān)測數(shù)據(jù)特點，分別對電壓、電流、溫度、水壓等一系列信號在工控機中進行預處理，轉換為XML標準的通用數(shù)據(jù)格式。在通用數(shù)據(jù)格式基礎上，對中控室等上層監(jiān)控系統(tǒng)提供預分析數(shù)據(jù)，實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)處理與高層數(shù)據(jù)分析的一體化。各個現(xiàn)場監(jiān)控端均保證實時數(shù)據(jù)的采集與處理，與企業(yè)中控室之間支持SOAP協(xié)議數(shù)據(jù)交互。
    該平臺是通過企業(yè)的信息網(wǎng)絡，打通企業(yè)各個信息鏈，整合質量業(yè)務流程的一個操作平臺。它消除了企業(yè)中的信息孤島，實現(xiàn)了信息質量的共享、參數(shù)化的質量管理、圖形化的過程監(jiān)控，儀表盤式的管理控制。主要功能模塊包括設計質量管理、供應商質量管理、制造質量管理、測量系統(tǒng)管理、客戶服務管理、質量計劃管理、質量成本管理、質量改進管理等，從而形成質量閉環(huán)管理系統(tǒng)。
1．3 質量信息故障診斷與工藝參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化技術
    該內(nèi)容主要實現(xiàn)質量的協(xié)同監(jiān)控和生產(chǎn)工藝的參數(shù)優(yōu)化，對生產(chǎn)過程的信息進行收集從而便于質量信息的深度效據(jù)挖掘。系統(tǒng)通過對現(xiàn)場質量信息的數(shù)據(jù)挖掘、融入人工智能技術的故障模式及影響分析(FMEA)、故障報告、分析和糾正措施(FRACAS)來實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、過程參數(shù)的自動校正與優(yōu)化，實現(xiàn)質量信息的跟蹤與追溯，并且實現(xiàn)企業(yè)質量信息共享。

2 系統(tǒng)平臺的實現(xiàn)
    系統(tǒng)平臺制定了基于DotNet遠程框架技術的管理系統(tǒng)平臺總體方案和軟件實現(xiàn)方法。
2．1 服務器端
    服務程序在后臺靜默執(zhí)行，維護整體服務器端框架的運行，維護整個分布式系統(tǒng)在企業(yè)中正常運行。其中，服務器端數(shù)據(jù)庫服務器采用MS-SQL Server2005，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫接口的抽象封裝，共分為3層：第1層為原始數(shù)據(jù)層，用于處理修正數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)庫的交互；第2層為信息轉換層，用于分析和處理修正數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)并修正不同監(jiān)控現(xiàn)場的差異；第3層為網(wǎng)絡服務層，給中控室和現(xiàn)場監(jiān)控端提供數(shù)據(jù)錄入、查詢、分析等功能。
    服務器框架支持DotNet Remoting遠程應用程序數(shù)據(jù)交互接口，并提供TCP通道／HTTP通道轉換，可以保證數(shù)據(jù)在企業(yè)網(wǎng)中的正確傳輸，而且可以適應存在多重子網(wǎng)和防火墻的情況。為了方便集中式分析的要求，服務器框架還支持WebService，從而對不同現(xiàn)場監(jiān)控端均提供標準的XML數(shù)據(jù)輸入格式，實現(xiàn)基于SOAP協(xié)議的標準信息交互。
    服務器給客戶端提供的功能主要有：產(chǎn)品質量綜合信息庫(工作流程庫、產(chǎn)品基本數(shù)據(jù)庫、業(yè)務數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫等)；DotNet遠程服務框架(工作流服務、消息服務、文檔服務、后臺管理、用戶認證、FMEA服務、FRACAS服務、查詢服務、報表服務等)。
2．2 客戶端
    系統(tǒng)由主控模塊、數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)通訊、圖表顯示、報表打印幾大模塊組成。
    主控模塊主要用來實現(xiàn)系統(tǒng)的實時監(jiān)測與系統(tǒng)的維護，完成系統(tǒng)的監(jiān)測、管理與指導。主要包括系統(tǒng)參數(shù)設置、系統(tǒng)權限維護、系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護、協(xié)調(diào)各模塊實時工作、開啟關閉各模塊等。
    數(shù)據(jù)檢測模塊主要用來實現(xiàn)對信息的檢測與收集，完成數(shù)據(jù)的實時處理與保存。主要包括實時采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)有效性、越限檢查、數(shù)據(jù)分類存放。
    數(shù)據(jù)庫管理模塊主要用來實現(xiàn)對自動生成的數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)庫有系統(tǒng)參數(shù)庫、模擬量庫、開關量庫、事件記錄庫、臨時數(shù)據(jù)狀態(tài)庫等，分別用于存儲系統(tǒng)所有的設置參數(shù)、存儲數(shù)據(jù)、存儲狀態(tài)、存儲報警等事件的類型和時間以及部位及診斷、存儲當前系統(tǒng)工作情況，便于系統(tǒng)退出和啟動再恢復等。該模塊完成的功能主要包括數(shù)據(jù)、記錄的存儲；數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析；數(shù)據(jù)查詢：系統(tǒng)運行參數(shù)的查詢；記錄查詢：系統(tǒng)故障記錄的查詢；數(shù)據(jù)庫的更新：備份、刪除、恢復及安裝。
    數(shù)據(jù)通訊主要用來實現(xiàn)工控機與各RTU、和中控室徽機通信。主要包括查詢、應答通訊，后臺中斷通訊；數(shù)據(jù)糾錯、實時數(shù)據(jù)DDE服務。
    圖表顯示模塊主要用來實現(xiàn)各種一面的生成與顯示，完成人機交互及其瀏覽、籃測系統(tǒng)的運行。主要包括模擬圖畫面，顯示設備分布、流程模擬等；實時畫面來顯示運行參數(shù)、狀態(tài)實時等畫面；報警畫面：保護、故障等事件的類型、時間、部位及其應急操作指導顯示與聲、光報警；數(shù)據(jù)查詢：系統(tǒng)運行參數(shù)的查詢與瀏覽；記錄查詢：系統(tǒng)故障記錄的查詢與瀏覽。
    報表打印模塊主要用來實現(xiàn)對生產(chǎn)日報表、統(tǒng)計分析表，設備運行圖表的生成與輸出，完成打印的設置、預覽與打印。主要包括開機條件的診斷及提示；保護的分類；故障類型、時間、部位的診斷、應急處理方法等。

3 質量閉環(huán)管理與協(xié)同優(yōu)化
    質量閉環(huán)管理系統(tǒng)架構如圖2所示，它是產(chǎn)品在工藝工程化階段、生產(chǎn)階段、銷售階段、售后服務階段出現(xiàn)的問題，通過自定義的企業(yè)內(nèi)部工作流形成閉環(huán)。它有效地收集各個信息鏈的質量信息，從而實現(xiàn)產(chǎn)品質量控制。系統(tǒng)收集到的故障歷史信息又成為企業(yè)的質量知識庫，設計人員、測試人員、生產(chǎn)人員、售后服務人員可以通過瀏覽檢索企業(yè)產(chǎn)品質量知識庫，獲取影響產(chǎn)品可靠性的關健因素并吸收歷史經(jīng)驗。

    系統(tǒng)建立在網(wǎng)絡支撐環(huán)境上，主要分成基礎信息集成與維護、功能集成、協(xié)同監(jiān)控等。在該系統(tǒng)中，協(xié)同監(jiān)控最根本的基礎是通過產(chǎn)品質量數(shù)據(jù)挖掘對產(chǎn)品信息進行分析、統(tǒng)計，從而得到產(chǎn)品質量評價。數(shù)據(jù)挖掘內(nèi)容包括：
    事故追憶  對與事件相關點的歷史狀態(tài)進行詳實記錄，以便事后對事件產(chǎn)生原因進行分析。事件的種類、數(shù)量、關聯(lián)點、事件發(fā)生前后時間范圍等都可以自由指定。
    物料平衡  實時計算裝置的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)、收率數(shù)據(jù)、損失數(shù)據(jù)，并可以對裝置班、日、月平衡數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、匯總，能夠準確反映整個生產(chǎn)過程物料移動情況。
    班組考核  通過工藝重要參數(shù)的追蹤，發(fā)現(xiàn)操作的潛在問題，產(chǎn)生指導性信息、并能對各個班組的操作水平進行評估、考核。
    工藝參數(shù)分析  用于進行歷史數(shù)據(jù)分析的工具，指定一段時間內(nèi)，給出考核的上下限，系統(tǒng)自動計算出這段時間內(nèi)的最大值、最小值、平均值、偏差、合格率、最長連續(xù)超標時間和累計超標時間等。
    質量統(tǒng)計分析  統(tǒng)計過程控制(SPC)是質量管理的有力工具，它可以保持生產(chǎn)線穩(wěn)定，減少質量波動，提商產(chǎn)品質量。數(shù)據(jù)庫內(nèi)置SPC點，可以提供多種控制圖和分析數(shù)據(jù)，全程監(jiān)控產(chǎn)品質量。
    經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘，結合企業(yè)標準以及ISO質量管理體系，融入人工智能技術建立知識庫，通過故障模式及影響分析(FMEA)和故障報告、分析和糾正措施(FRACAS)實現(xiàn)關鍵流程工藝的協(xié)同監(jiān)控和參數(shù)優(yōu)化，從而形成有效的閉環(huán)質量管理系統(tǒng)。FMEA實現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)前找出產(chǎn)品設計或工藝設計中所有可能出現(xiàn)的故障模式，結合專家知識庫對其進行原因和后果分析，進而在設計或工藝上采取適當?shù)念A防或補救措施。FRAC AS主要是通過數(shù)據(jù)挖掘的結果、供應商產(chǎn)品質量、客戶意見反饋以及結合數(shù)值仿真與數(shù)據(jù)擬合、優(yōu)化求解，從而系統(tǒng)地對產(chǎn)品的故障進行報告、分析和采取相應的有效糾正措施，來達到對產(chǎn)品故障的控制和工藝參數(shù)的優(yōu)化，從而提高產(chǎn)品的質量可靠性。這些內(nèi)容均在質量計劃管理、質量改進管理、設計質量管理、制造質量管理等模塊中得以體現(xiàn)。

4 結束語
    系統(tǒng)通過對行業(yè)中共性的關健工序中的質量信息進行提取，實現(xiàn)企業(yè)的質量管理監(jiān)控體系，并建立起全面的數(shù)據(jù)庫，通過及時實驗對比，形成企業(yè)標準化的流程作業(yè)，對提高產(chǎn)品品質、降低成本起到至關重要的作用，從而實現(xiàn)有效的管理升級。一方面，網(wǎng)絡化的質量監(jiān)控和工藝參數(shù)的優(yōu)化，實現(xiàn)了遠程的協(xié)同質量管理，從而提升產(chǎn)品質量，構建行業(yè)核心競爭力。另一方面，完善的產(chǎn)品質量信息庫，方便質量信息的追溯和查詢，同時具有強大的統(tǒng)計分析功能，自動生成信息豐富的質量統(tǒng)計分析報表，從而提高企業(yè)生產(chǎn)過程的自動化和信息化。
    因此該系統(tǒng)可以實現(xiàn)企業(yè)質量管理模式的3個轉變，即企業(yè)質量管理，從傳統(tǒng)的檢驗質量管理向預防和過程控制轉變，從經(jīng)驗管理向全面的信息化管理轉變，從單一質量部門的管理向全員工、多部門全過程的質量管理轉變，從而實現(xiàn)企業(yè)對產(chǎn)品質量管理的“可知、可控、可管”。