基于产品生命周期的制造业全质量管理系统研究

王宇凡 ，梁工谦，张淑娟

（西北工业大学 管理学院，西安 710072）

基于产品生命周期的制造业全质量管理系统研究

王宇凡 ，梁工谦，张淑娟

（西北工业大学 管理学院，西安 710072）

0 引言

制造业是推动经济增长的基本力量，其发展水平对于国家竞争力和综合国力具有决定性作用。现代制造产品具有规格多样化、个性化和结构复杂化等特征，所以产品制造和生产模式已经发生了转变，已经由大批量逐步转变为多品种、小批量的生产模式，进而产品质量的管理和控制工作也更加复杂。为适应新形势下的质量管理需求与特点, 制造企业也在采用先进的信息技术进行质量管理工作。但是当前的质量管理系统大多是面向单一质量业务的辅助工具，并且主要是对产品质量进行事后检查，缺乏与企业质量管理集成运行的能力，容易导致质量管理活动整体运作能力下降，难以全面提高企业整体质量水平，支持企业经营决策。全质量管理（Total Quality Managing）是以质量信息技术集成为基础、以质量监控技术与质量管理相结合的质量集成管理过程。不同于全面质量管理，其更加强调企业质量管理过程模式，以提高企业整体质量水平为目标，整合集成与质量有关的企业所有业务和活动。本文以产品生命周期为主线，综合考虑产品制造过程全寿命周期中质量相关业务和活动，提出基于产品生命周期的制造业全质量管理系统，并希望为集成质量系统研究提供有价值的研究结论。

1 基于产品生命周期的质量管理发展现状

随着科学技术和现代工业化的发展，制造系统的复杂程度和自动化程度越来越高，制造模式也发生了根本转变，对质量的要求也在不断的提高，传统的质量管理理论和方法也不断改进和拓展。基于产品生命周期的质量管理是在产品制造全过程中对质量活动进行的计划、组织、指挥、控制和协调，实现对设计开发质量管理、生产质量管理、供应质量管理和使用质量管理等工作有机协调和运作，目的是促进产品质量的持续改进。然而，目前全质量管理水平还较低，对产品全寿命周期质量管理活动的重要性认识不足，使得制造、使用和管理活动脱节，造成质量工作效率低下，严重制约了制造业产品质量管理工作的发展，成为质量信息化建设中的瓶颈问题。我国制造企业要具有旺盛的生命力，在于依靠现代生产技术的进步来提高产品质量；制造企业提高竞争力很大程度在于其是否能够提供高质量的产品，企业的形象需要依靠高质量的产品来塑造；市场是否接受企业所提供的产品，产品是否能够创造企业的经济效益，关键都在于质量。因此建立一个科学、合理、有效的质量控制和管理平台是企业生产经营活动的重要课题。

2 基于产品生命周期的全质量管理模型构架

2.1 产品生命周期质量信息集成模型

质量信息就是企业质量管理活动中产生的反映产品质量情况及其变化的各种数据图表图像、文字及符号的总称。质量信息蕴含于产品寿命循环的各个阶段，也覆盖了企业的各级、各类人员和各个部门之间，是企业质量管理得以顺利推行的保障。

现代制造业企业质量管理离不开信息化的支撑。本文将与质量管理工作有关的，反映产品质量和流程质量的信息统称为质量信息。由于企业质量管理工作的核心是确保质量承诺和客户需求在企业产品制造中实现，因此质量信息流集成就是对质量管理中涉及到的整个产品质量形成过程的所有质量信息及其流程进行梳理和整合。由于现代制造企业中分工协作的生产组织方式，质量信息在产品质量形成的不同阶段是以不同的形态出现的，并与企业不同的业务活动相关联，产品全生命周期全质量信息集成模型如图1所示。

图1 全质量系统信息集成模型

企业质量管理工作水平的提高必须依靠建立良好通畅的信息集成交互平台，保证有关质量信息（如决策信息、应急问题报告和处理反馈信息、用户质量需求信息、实时质量控制数据等）可以得到及时正确的处理，同时信息流是质量管理工作流的保障，从而保障质量约束和质量管理功能的顺利实现。

2.2 产品全生命周期质量功能和流程集成模型

系统是指存在于一定环境中的一组有联系的事物，具有独立的功能。制造企业全质量管理系统是以系统的方式组织和开展质量管理工作，通过集成化思想综合技术和管理的方法和手段，合理利用企业资源，提高产品质量，增强质量管理能力。本文构建的制造企业全质量管理系统具有如图2所示的功能和过程结构模型。

从图2中可以看出，制造企业全质量管理系统以客户需求和社会责任为基础构建质量目标和方针，同时将客户的需求转变为质量设计和工艺设计进行产品生产，并在制造过程中收集质量相关数据，对制造过程进行质量监控和管理。在结合质量综合管理工作（如统计分析、文件管理、人员管理和异议处理）的基础上，实现产品生命周期内的全过程质量管理，生产出符合质量规划和目标的产品。

3 基于产品生命周期的制造企业全质量管理系统实现

3.1 系统总体框架设计

根据制造产品的特点、制造质量控制和管理的内容,为了实现对产品生命周期内质量的有效控制和管理，构建了如图3所示的全质量管理系统体系结构。该体系结构以产品质量过程管理为框架，在产品生命周期内有效地进行各种活动，实现对产品质量的统一管理，并方便地提供给用户和应用系统使用。该系统包括用户层、应用层、组件层和支持层四个层次。

图2 全质量管理系统功能和流程模型

1）用户层：为多个用户提供统一的人机界面和协同工作环境。

2）应用层：包括质量规划、质量统计、质量分析、质量评审和问题控制等质量管理活动。同时集成质量管控工作的各种管理工具和方法，如SPC、DOE、MSA等，支持产品和过程质量控制与保证，实现产品和过程质量的集成机制。

3）组件层：组件层是为应用层和客户层提供相应的应用模块，其包括数据组件、监控组件、统计分析组件、资源组件和管理组件等，其提供质量控制和管理的基本功能。

4）支持层：支持层包括硬件、计算机操作系统、网络环境和网络数据库管理系统，它们共同构成系统的基本运行环境。

图3 全质量管理系统体系结构

3.2 系统功能模块设计

以ISO9000为基础，面向产品和过程，集成产品信息和生产流程中的质量信息，实时监控过程质量和产品质量，精确分析、稳步改善，是本文所开发的全质量管控系统的基本思想。系统分为用基础信息管理与维护、质量计划制定和审批、产品和流程管理、质量统计和分析、质量优化、质量文件管理和质量异议管理模块，模块构成如图4所示。

1）基础信息管理与维护模块

本模块对基础信息进行编码分类、字典库管理，设置部门编码、人员编码，对操作人员的登陆口令和访问级别进行设定，防止非法操作和越权操作。

2）质量计划制定和审批模块

为企业的质量控制和质量管理制定各级目标和实施计划。主要是在收集和分析生产技术状态、产品质量状态的历史、现状及其发展情况和客户需求的基础上，制定质量目标以及实现质量目标程序和措施。

3）流程管理模块

产品制造流程是整个全质量管理系统效能发挥的前提。本模块的作用是提供清晰的企业产品结构以及与流程管理模块建立起联系，由此提供持续质量改进的切入点。流程管理主要是生产流程梳理，它分为三个部分：定义产品和工艺路线之间的关系，可以将所研究的过程与特定的产品或零部件联系起来；定义工艺路线和工序之间的关系，可以将所研究的工艺路线分解为不同的工序；定义工序之间的关系，可以将同一工艺路线下不同工序联系起来。

4）质量统计和分析模块

这一模块主要是寻找质量问题，并利用质量管理工具和方法，主要包括图形工具、测量统计分析、异常数据分析和过程能力分析等对企业产品和流程质量进行统计和分析。

5）质量优化模块

图4 全质量管理系统功能模块

质量优化模块包括失效模式和效应分析（FEMA）、质量功能展开（QFD）和实验设计（DOE）三个工具。FEMA分析能够在设计阶段减少设计风险，提高产品和过程的可靠性。QFD用来将顾客需求转化为设计要求、零部件要求、工序要求和生产要求的有效的工具。实验设计主要用来研究质量特征与影响因素之间的关系，它可以应用于产品设计与生产过程的各个阶段，能够为生产线、工艺路线和工序等优化参数。

6）质量文件管理模块

本文全质量管理系统，文档资料管理包括产品和制造流程文档、质量报告和质量体系手册三个部分，其功能可以实现文件的上传、发放、回收、查询。产品和流程文档模块通过将产品信息、企业制造流程信息和质量了相关信息的文档进行统一格式记录，集成于质量信息数据库中。质量报告则是针对产品及流程质量日报、周报、月报和年报的集成。质量体系文档是企业所遵循的质量管理准则，所以对于质量文件信息的集成，可以保证企业质量管理工作有据可依的开发。

7）质量异议管理模块

本模块主要对客户质量异议进行录入接收，内容包括规格、标准以及投诉原因和投诉重量等信息。同时对接收的异议任务应先确定处置方式，分为直接判定、实验室检验和技术分析等方式。进而可以采取相应的措施和对策，并生产相关信息汇报文件。

3.3 系统运行流程

全质量管理系统，是集成质量管理和质量控制在内的综合性应用平台，所以必须从整个质量管理和控制过程来了解系统的运行流程。第一步是了解客户需求；然后进行质量目标制定，并将目标分解成为质量指标；在质量指标确定的基础上建立相关质量管理过程，并对产品质量和过程质量进行测量；在测量的基础上对质量进行分析，并对质量目标进行决策和调整，其系统运行流程如图5所示。

图5 全质量管理系统运行流程图

3.4 系统开发与操作界面

基于安全性、稳定性、通用性和快速访问等方面的考虑，本文构建的全质量管理系统利用Microsoft Windows Server 2003作为操作系统和SQL Sevrer2000数据库服务器作支撑环境，采用目前成熟的客户机/服务器模式（C/S）以方便实现人机交互，开发工具使用的是Borland公司的C++。

本文构建的全质量管理系统其目的是为了更好的实现对产品全生命周期质量的综合掌控，图6举例说明了全质量管理系统现场监控的系统操作界面。从图中可以看好，集成质量系统可以实时监控制造过程中的质量相关信息，并利用图表形式可以直观的反映。

3.5 系统应用情景模拟

本文基于产品生命周期构建了企业全质量管理系统，图7显示了全质量管理系统在制造企业中应用的模拟情景。全质量管理活动从来料检测和评审开始，进而对制造流程中的质量相关信息进行监测和统计，质量分析人员和管理者可以通过这些数据进行质量分析，制定生产计划和设计改进，最终可以满足客户的多样性需求。质量管理工作贯穿产品制造活动始终。

图6 数据监控界面

图7 系统应用情景模拟图

3.6 系统实施效果分析

本文所提出基于产品生命周期的全质量系统已在制造企业CIMS实施工程中得到了初步验证。通过采用全质量系统，企业制造流程更加合理，可以实现质量动态化管理，并实现制造企业产品质量持续改进。但也存在一些需要深入研究的地方，如质量成本信息化和集成质量管控系统应向智能化发展和应用等方面。

4 结论

随着工业技术和制造水平的发展和变革，集成计算机制造系统必将成为制造业发展的趋势，全质量管理系统是成功实施集成计算机制造系统工程的有力保证。本文利用集成质量管控技术，并以产品生命周期为基础，开发适用于制造企业实际情况的全质量管控系统。系统立足我国制造企业实际应用背景，运用集成计算机制造系统结构、集成质量系统、过程方法等基础理论，将现代科学技术条件下的质量控制和质量管理融合在一起，充分利用计算机网络技术、数据库技术及构件技术建立与设计了软件支撑平台，支持了制造企业质量管理的集成化、网络化和数字化，为现代企业集成质量系统的研究引入了方法和手段，这必将更加有效的促进制造业质量管理工作的发展。

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Research on manufacturing enterprise’ total quality managing system based on product life-cycle

WANG Yu-fan, LIANG Gong-qian, ZHANG Shu-juan

针对产品制造过程越来越复杂和精细，质量要求越来越高，本文从产品生命周期角度，提出了全质量管理体系模型架构；并借助先进的软件开发技术，以制造企业质量管理工作为例，构建了基于产品生命周期的制造业全质量管理系统；实现对企业质量管理全过程有效的集成管理；最终为企业整体质量管理能力的提高提供研究基础。

产品生命周期；制造企业；全质量管理系统

王宇凡（1983 -），男，内蒙包头人，博士研究生，研究方向为设备管理、质量管理。

TP391

A

1009-0134(2011)4(上)-0001-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(上).01

2010-11-01

国家自然科学基金（70771089）；航空科学基金（2007ZG53078）