承压设备制造质量管理信息系统的开发与研究

程 刚

(上海电气电站设备有限公司电站辅机厂，上海 200090)

0 概述

质量水平的高低，反映一个国家的综合经济实力。在党中央、国务院一系列方针政策的指引下，我国的承压设备企业质量管理水平和产品质量均有长足的进步，质量总体水平有了较大的提高，某些产品已经达到了世界先进水平，但是和世界发达国家相比还有不小的差距。我国承压设备企业在质量管理中还是存在不少问题，影响着产品质量的进一步提升[1]。

1 承压设备制造企业质量管理现状

1.1 质量管理中体系文件和现场情况脱节的现象

目前很多企业根据相关标准建立了比较完善的质量管理体系，比如ISO9000体系、特种设备体系、核电设备体系、ASME体系等。但是往往体系文件规定的太过复杂，或者规定的太笼统模糊不具有可操作性，导致实际质量管理活动中无法可依，工作人员的随意性大，质量体系无法在企业中发挥实际的作用，对提高产品和服务质量非常不利。

1.2 质量问题的发现和反馈有一定的滞后性，缺少系统的预防机制

全面质量管理的概念已经提出来很多年，但是很多企业往往还是落于事后检验、到处救火的状态，对质量问题的预见性不够。由于统计方法应用较少，缺少数据支撑，不能够提前对潜在的质量问题进行预判和干预。

1.3 对数据的重视程度不够

大数据的概念正在渗透到各个行业与领域当中，随着企业业务增长和规模扩大，以及伴随着信息技术和相关基础设施的不断完善，在短短的数年内，数据已经呈现出爆发式的增长，数据中蕴藏着巨大的价值，部分公司没有足够的能力进行分析，甚至连快速响应都做不到，这样导致非常被动，有被市场淘汰的风险。

1.4 数据质量较差

数据质量差是数据治理过程中非常典型的问题之一。数据的可信度是数据驱动型企业的基石，这些企业需要来自众多不同渠道的海量数据，作为决策的参考和依据。

数据质量差可以分为两个层面：一是原始数据在从业务场景中获取时不够规范，出现的数据缺失、重复、损坏等。二是在进入数据库之后，需要数据库支持事务、高可用、强一致性等功能来保证数据的质量。

2 研究质量管理数字化系统的意义

历史上，管理的革新往往与技术革新相伴而行，新技术的出现必然影响管理理念和管理工具的改变。质量管理中引入数字化技术后，可以解决传统企业的很多难题，提升质量管理水平和企业竞争力。

质量管理数字化系统有利于质量管理价值的显性化，将倒逼企业对质量管理的提升。在实践中，很多企业对质量管理的重视程度不够。主要原因是很多管理者看不到质量管理带来显性的价值，认为质量管理只要“不出乱子”就可以了。

质量管理数字化系统可以方便获取数据和预防质量问题。当前，5G、区块链、物联网等新技术不断涌现，对企业内部而言，让企业能更方便、更便宜地获取生产过程中的真实数据，帮助企业清晰地划分流程各环节责任，及时调整生产，提前预防质量问题发生，提升产品质量。

质量管理数字化系统可以倒逼企业推行更精准的质量管理。例如，区块链技术的应用使得质量管理中的溯源问题迎刃而解，客户、消费者可以精确了解到产品的产地、生产批次、原材料等因素，企业不能再用粗放式的生产和质量管理糊弄客户和消费者。产品质量的透明化促使质量管理的透明化，这将倒逼企业提升质量管理在企业中的地位，让其成为企业生产经营真正的“指挥棒”。

3 质量管理数字化系统主要技术难点和解决方法

3.1 数据收集和管理的难度大

在质量管理中，产品、半成品和零部件的质量检验数据，是反映质量状况和生产过程状态的第一手资料。但长期以来，并未有一种十分有效的方式来搜集、管理和利用这些数据。首先，测量设备和仪器本身在数字化方面的局限限制了这种应用；其次，由于质量检验场景在取样、检验规程、操作习惯上灵活多样，这就给数据收集的软硬件系统提出了很高的要求；最后，如何确保一线的质量检验人员严格、正确地执行公司的抽样计划、检验计划，最大限度地减少各种假数据、错漏数据也是一个需要解决的重要问题[2]。

企业中常常各个部门都有围绕本身业务进行开发和设计的独立的系统，如何把各个系统的数据进行整合到一起，技术上存在不小的难度。机加工、焊接、热处理等过程数据的自动收集需要对设备进行升级改造，付出较大的成本。

3.2 解决办法

一是加强基层统计组织建设，夯实统计基础工作。对主体不健全、人员不到位，工作未开展的部门一定要限期整改；对因条件限制不能成立机构的，应报统计部门同意后，在相关部门中设立专职或兼职统计人员。建立健全统计资枓审核、交接、传递、发布和档案等各项管理制度，使基层统计组织内部管理制度化规范化。二是对人为因素干扰较大的目标考核实际数据进行重点监控。改进目标考核统计方法，确保目标考核实际数据的准确性；对目标考核实际数据进行严格评估，确保目标考核实际数据的公正性；建立健全统计数据质量责任追究制，加强对目标考核实际数据的监督和管理，对在目标考核实际数据上弄虚作假的各级管理人员及相关人员进行严肃查处。

很多现实状况导致质量管理数字化转型很难一蹴而就，但是转型发展是大的趋势，在顶层设计确定后，可以分批分步骤实现系统的各项功能，先易后难，最终实现系统的完善。

4 承压设备企业质量管理数字化系统的结构介绍

依据质量管理中过程方法的原则，识别组织中的主要过程和过程之间的相互作用，并对这些过程和过程间的相互作用进行管理和控制，将以上的所有活动进行数字化改造，使企业各部门实现数据交互，能够实时的监控体系运行和产品的质量，提高了企业的质量管理水平。承压设备企业质量管理系统主要包含6个大的模块，质量数据自动采集与控制模块、质量监控与预警模块、质量预测与决策模块、质量信息查询模块、质量信息统计模块、产品质保书模块，见图1。

4.1 质量数据采集与控制模块

质量数据采集是基础也是重点工作，传统的数据采集主要有手工、事务处理、采集导入。在新系统中尽量减少手工输入，增加事务处理、采集导入，因为后两种方式降低重复的数据录入，保证数据的完整性和数据采集的及时性，效率更高。系统提供直观的操作界面和方便高效的录入手段，操作界面设计以直观、易懂为目标。针对不同的应用设备与场景，系统建立参数化、可配置的布局组件，支持手机、PAD、电脑等应用模式。针对数值序列、选项、描述、日期、签字、多媒体等常见录入模式，设计专用的快速录入组件，支持流程化、导航式操作，可大大降低数据录入过程的工作量，节省人力。

4.2 质量监控与预警模块

质量监控与预警模块，是企业管理人员监视和控制质量状态的一种有效工具。产品开始制造加工之前就要把质保体系、图纸、工艺、相关标准等等的要求输入到系统的数据库里面作为后续判断的依据。当采集的数据出现异常，比如不符合产品标准要求或者质保体系时，立刻反馈给管理人员，去核实情况后开出NCR进行整改；当统计分析后有大的质量风险时也会提前发出预报，采取措施提前介入到生产活动中去，提高质量管理的效率，减少质量损失。

传统企业中，设计、制造、检验是单独进行的，数据相对独立，之间没有好的接口和反馈机制。质量管理数字化系统就是要打通相关部门之间的壁垒，使数据可以自由流通，系统自动检查制造和检验与设计的符合性。人工检查会存在较多的问题，比如效率较低，量大的时候容易漏检，数字化系统的运用是对人工检查的有力补充。比如在产品的重要节点比如发运前，让系统自动检查是否所有的制造和检验都已经完成，可以从另外一个维度去保证产品发运前质量符合设计要求。

4.3 质量预测与决策模块

质量管理数字化系统可以利用公司各部门、供应商、客户等提供的各种质量和可靠性数据进行综合统计、分析，并利用质量预测模型和质量决策模型实现质量预测与决策[2]。该模块反应的是企业质量情况的大趋势，可以一键查询一段时间内NCR的趋势、质量废损情况、检查一次合格率等等，为高层决策作数据支撑。

4.4 质量信息查询模块

传统企业中数据的存放是分散和独立的，缺少交互性。供应商、制造厂各部门、客户等拥有不同的系统，通过质量管理数字化系统，可以把质量相关的数据全部整合在一起，查询任何质量方面的信息只需要登陆质量管理数字化系统，便于管理人员及时掌握全公司产品质量情况。例如产品是否外协、产品进度、质量情况、不符合项情况、返修方案等，确保产品的质量安全，从而使质量信息透明化、公开化。

4.5 质量信息统计模块

产品从设计到退役的全生命周期内产生了大量的质量数据，这些在数字化系统的数据库里都能方便地查询。质量统计人员不需要再单独联系各个部门、科室获取数据进行人工统计，利用前期模块里建立的统计模型甚至一个按钮就可以取得需要的质量报表，极大地提高了工作效率。

4.6 产品质保书模块

传统企业内产品质保书和产品往往不能做到同步，给产品的顺利交付和项目收款造成影响。造成这个现状的原因每个企业可能不尽相同，但是编制质保书方法的落后应该是共性问题，数字化系统的应用打破了各部门间的数据壁垒，极大提高数据处理的速度，将彻底改善企业质保书编制效率的问题，真正的做到资料和产品同步。

产品质保书包含很多设计、工艺、制造、质保等部门的信息，以前都是靠手动输入，效率低且容易出错；质保书的完整性、正确性检查以前也是完全依靠人工，有了数字化系统后，设计工艺的信息前期输入到质量管理数字化系统内，系统就可以根据要求自动检查制造过程和检验过程资料的完整性、正确性。

下文第六部分，详细介绍了VBA程序在数字化系统中的应用案例，该案例实现了质保书模块的部分功能：提高质保书的编制效率，验证了数字化系统的有效性，数字化系统的应用将可以极大地提高质保书编制效率，解决资料和产品同步的问题。

图1 数字化质量管理系统架构

5 承压设备企业质量管理数字化系统的运行模式

承压设备企业数字化质量管理系统的运行模式如下图2所示。企业相关方的质量数据经过清洗处理后统一存放到质量信息数据库，运用数据分析工具对采集到的所有数据进行统计分析，当数据出现异常时及时报警，通过邮件、短信、电话等方式通知到相关人员对质量问题进行及时整改，并把问题反馈到对应的责任方，进行质量改进活动，防止同样问题再一次发生；当数据符合要求的时候，产品交付，产品质保书交付。经过数据分析可以自动完成质量报表和控制图等内容，提高了统计人员的工作效率，分析出来的质量趋势反映给企业高层作为决策的依据。售后部门负责收集客户资料，包括产品使用过程中出现的质量问题或者异常情况，导入到质量数据库进行统计和分析，找到问题的根本原因，用于产品质量的不断改进和提高客户的满意度。

图2 数字化质量管理系统的运行模式

6 VBA在承压设备企业质量管理数字化系统中的尝试

6.1 VBA程序的设计思路

多年的质保书编制经历使笔者注意到质保书编制包含很多人工整理、校对、数据输入、复制、粘贴等的工作，过程繁杂，公司目前还没有针对质保书编制开发出相应的软件，部门之间的数据也没有很好的接口，技术人员需要花费大量的时间人工整合各个部门的产品质量数据，数据处理的方式很落后。

质保书的编制涉及到多个部门，有设计、工艺、制造、采购、质保等，比如制作产品的材料清单需要设计部门的零件清单和质保的材质联系单两份文件的信息进行整合。质保书的整理编制过程还是比较原始，人工输入，复制粘贴等是主要方法。后来发现原材料、安全附件、焊接记录、原材料质保书等等都能在NAS共享里面找到电子版的数据来源(excel、word、PDF格式)，就开始考虑用Excel VBA代码实现部分工作的自动化，从各个部门的电子版文件里面自动提取需要的信息，从而降低技术人员的劳动强度，尽可能地避免手工输入、复制、粘贴等操作，提高质保书编制的效率和准确性。解放技术人员的双手，使其可以花更多的时间在文件的审核、各部门的协调沟通与现场的质量管理工作中。

原材料清单、安全附件清单、焊接记录、原材料质保书提取这四项工作的主要流程如下图3-图6：

图3 编制材料清单的流程

图4 编制安全附件清单的流程

图5 编制焊接记录的流程

图6 自动提取原材料质保书的流程

6.2 VBA程序代码举例

6.2.1 用Excel VBA获取某文件夹下的所有PDF文件名,并用Hyperlinks函数建立超链接

Sub GetFile(sFolderPath As String)

On Error Resume Next

Dim f As String

Dim fpath As String

Dim x

x = 1

fpath = sFolderPath & ""

f = Dir(fpath & "*.PDF")

'------------Dir 返回fpath文件夹下的文件名

'------------通配符*.*表示所有文件，*.PDF 表示PDF文件

Do Until f = ""

Range("a" & x).Hyperlinks.Add Anchor:=Range("a" & x), Address:=fpath & f, TextToDisplay:=f

'-----------anchor 插入超链接的位置，address超链接的地址，

'-----------TextToDisplay要显示的超链接的文本

x = x + 1

f = Dir

Loop

End Sub

6.2.2 用Excel VBA 操作WORD文件

Dim wdapp As Object

Set wdapp = CreateObject("word.application")'----------------建立一个Word对象

wdapp.Visible = True

set wddoc =wdapp.documents.Open p & "QR-009.doc" '---------打开Word文件

WeldNo = wddoc.Tables(i).Cell(4, n1)

'---------word文件里，第i个表格，第4行第n1列的数据提取到WeldNo变量

wdapp.Documents.Close True'------------------关闭Word文件

wdapp.Application.Quit (False)'------------------退出Word程序

6.2.3用Excel VBA对文本文件进行写入和读取操作

Open "d: mp.txt" For Output As #1

'......以写入方式打开tmp.txt

Write #1, r.Offset(0, -7);

Write #1, r.Offset(0, 2);

Write #1, r.Offset(0, -5)

'………把受压件数据写入到文本文件 tmp.txt

Close #1

Open "d: mp.txt" For Input As #1

'........以读取方式打开tmp.txt

While Not EOF(1)

Input #1, a$

Input #1, b$

Input #1, c$

s = a$

s.Offset(0, 1) = b$

s.Offset(0, 3) = c$

'………把文本文件tmp.txt数据读取到质保书模板文件

Wend

Close #1

6.3 算法流程图举例

设计零件清单提取的详细算法流程图如下图7。

图7 设计零件清单提取的详细算法流程

6.4 运用VBA编制质保书的案例

以1台蒸汽冷却器质保书编制为例进行VBA程序测试，可以自动生成材料清单、安全附件清单、焊接记录，自动提取原材料质保书等，以上4项数据的提取和整理总共所用时间大约为5 min，如果完全用人工处理超过了1 h，VBA程序的速度是人工的数十倍以上。而且数据的提取和整理是直接读取相关部门的源数据，可以保证数据传递过程的正确无误，避免人工处理数据过程中由于疲劳、精神不集中等偶发因素导致出错。VBA程序测试的过程截图如下(由于篇幅所限，只截取了部分内容)

6.4.1Excel VBA初始操作界面，需要填写令号、图号、高低加系统号并点击“生成报告”按钮，如图8。

图8 VBA程序的操作界面

6.4.2自动弹出的对话框中选择该台产品需要的两个零件清单，并点击“打开”，如图9。

图9 弹出对话框后选择需要的零件清单

6.4.3 自动生成的材料清单，如图10。

图10 自动生成的材料清单

6.4.4 自动生成的焊接记录，如图11。

图11 自动生成的焊接记录

7 总结和讨论

数字化质量管理系统是质量管理的最新进展，它代表了质量管理的未来发展方向，打通了各部门的数据壁垒。系统适时控制设计、制造、检验、在役各个阶段的质量，并进行自动统计并出具质量报告，提高资料与现场进度同步性，质量控制得到了非常大的强化和提升。系统不仅能及时发现质量问题，还可以提前预防，当出现质量风险的时候，通过提高检查级别等方式来降低风险和质量损失，使得质量管理从过去的事后检验转变为检验和预防并重。总之，数字化质量管理系统可以促进企业质量管理水平和产品实物质量的提高，并大幅度降低企业的质量损失，增强企业的市场竞争能力。

VBA程序特别适合采集报表数据并进行相关处理，通过上文可以发现系统中运用VBA程序极大地简化了繁琐的工作，减少了重复输入，使技术人员从大量的重复劳动和资料中解放出来，提高了工作效率，帮助企业减少资源浪费，提高经济效益。数据处理快速、准确、规范、可靠。通过技术创新，成功解决质保书手工填写效率低、不规范、容易出错的问题，质保书编制的及时性得到了保证。VBA程序控制Office，使Office产品的功能更加强大，适合不同用户的个性需求[3]，质保书的VBA程序将为开发其它方面的办公自动化软件提供重要的参考价值。

数字时代，互联网技术为高质量发展和质量管理带来了更多可能。当今世界，全球价值链、产业链、供应链深入发展，科技创新与质量发展深度融合，供给、消费持续升级，质量提升和质量安全引发更加广泛关注与共鸣。前沿技术的应用将是企业数字化质量管理的一大趋势，比如运用图像识别算法、生物识人认证等数字技术可以使质量数据采集变得更加准确和高效；引入区块链等信息技术到供应链质量协同上，提升质量问题的可追溯性，有助于降低违约、质量问题等风险。5G、云计算、人工智能、物联网等新技术将会进一步推动质量管理的数字化转型，助力企业发展更上一个台阶。