張蕾

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院 機械工程學院，西安 710302)

0 引言

復雜的機械產(chǎn)品整體的性能主要由設計、制造、裝配3個環(huán)節(jié)來共同保障，通過這3個環(huán)節(jié)來確保產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性，其影響最大的為裝配環(huán)節(jié)，裝配環(huán)節(jié)能夠在實現(xiàn)各部件功能高精度、高穩(wěn)定性的基礎上來保證產(chǎn)品的最優(yōu)整體性能，復雜機械產(chǎn)品的裝配過程會受到多種因素的制約，影響裝配質(zhì)量與成本，所以在產(chǎn)品裝配的過程中，一定要考慮好裝配過程上下游工序與質(zhì)量控制之間的關系，制定嚴謹?shù)目刂品椒w系對復雜機械產(chǎn)品裝配過程質(zhì)量進行控制，降低產(chǎn)品的質(zhì)量波動，提高其穩(wěn)定性與裝配效率。

1 質(zhì)量門控制體系架構

基于復雜機械產(chǎn)品裝配過程的分析，本文所設計的質(zhì)量門控制體系主要通過運作層、數(shù)據(jù)支撐層、系統(tǒng)引擎層以及應用層4個部分構成[1]。實現(xiàn)方法,如圖1所示。

(1)運作層：質(zhì)量門的運作層主要是通過數(shù)據(jù)采集平臺以及交互式的信息終端，對質(zhì)量門的關鍵裝配工序接口進行開發(fā)，通過數(shù)據(jù)采集技術對實時工況進行采集與傳輸。根據(jù)裝置的數(shù)據(jù)鏈結構，將數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容由單一的質(zhì)量規(guī)范拓展到裝配線的關鍵設備、操作工人和邊線物料的維度，將數(shù)據(jù)傳送到支撐層，并且從支撐層中獲得質(zhì)量門的校驗規(guī)則，更好的實現(xiàn)質(zhì)量門的控制效果，有效的降低產(chǎn)品再生產(chǎn)以及返修的成本。

(2)系統(tǒng)引擎層：系統(tǒng)的引擎層是質(zhì)量門控制系統(tǒng)的核心層，對質(zhì)量門線體以及裝配過程進行細分與建模之后，會形成具體型號產(chǎn)品統(tǒng)一的裝配BOM，能夠映射出該型號產(chǎn)品的零部件配套清單以及組合裝配的關系等信息，并且將這些信息當作規(guī)則引擎加載到每個質(zhì)量門上，當作質(zhì)量門的校驗標準。

(3)數(shù)據(jù)支撐層：系統(tǒng)使用關系數(shù)據(jù)庫對所采集到的數(shù)據(jù)進行長期存儲，形成系統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)存儲結構，對質(zhì)量門的穩(wěn)定運作起到一定的支撐作用，在數(shù)據(jù)支撐層會建立基礎數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫以及歷史數(shù)據(jù)庫，實時數(shù)據(jù)庫主要運用在混流裝配過程的信息處理?；A數(shù)據(jù)庫主要存放上層建模所形成的配置數(shù)據(jù)。

(4)應用層：應用層對該系統(tǒng)封裝成一個可提供雙向數(shù)據(jù)路由的集成接口，能夠與其他信息系統(tǒng)進行通訊與數(shù)據(jù)共享[2]。

圖1 質(zhì)量門控制體系構架

2 質(zhì)量門控制體系的構建

質(zhì)量門控制體系的構建主要通過3步完成：設立QG校驗標準、建立QG監(jiān)控范圍、規(guī)定QG監(jiān)控策略。構建主要流程,如圖2所示。

圖2 質(zhì)量門控制體系構建流程

2.1 質(zhì)量門控制體系構成元素

2.1.1 質(zhì)量門校驗標準：主要涵蓋了裝配過程需要校驗的數(shù)據(jù)內(nèi)容以及校驗數(shù)據(jù)的合格指標，質(zhì)量門的校驗標準是衡量裝配質(zhì)量的重要依據(jù)，裝配過程一定要嚴格符合規(guī)定，例如產(chǎn)品裝配要保持完整性，扭矩、轉(zhuǎn)速等要在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

2.1.2 質(zhì)量門控制域：質(zhì)量門控制域主要是指在產(chǎn)品的裝配過程中，控制體系所監(jiān)控的對象，在本文中主要指關鍵質(zhì)量工序控制點，在監(jiān)控的過程中，能夠篩選出不合格產(chǎn)品，防止向下游工序流轉(zhuǎn)。

2.2 基于復雜機械產(chǎn)品裝配過程質(zhì)量門裝配過程質(zhì)量影響因素

在產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，質(zhì)量特性在不斷波動，對質(zhì)量特性產(chǎn)生影響的主要因素有：一、偶然因素。主要是指對產(chǎn)品質(zhì)量特性的影響不大，但是會使質(zhì)量特性發(fā)生微小變化的因素，這種影響因素是無法消除的。形成這種因素的原因有很多，包括原材料化學成分的微小變化、機床的固定振動、道具的磨損等。二、系統(tǒng)因素。系統(tǒng)因素是在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中突然發(fā)生的異?，F(xiàn)象，由這種因素所造成的影響會使產(chǎn)品的質(zhì)量發(fā)生周期性的變化。例如：原材料種類的錯誤、機器設備安裝故障、人員操作不當?shù)取＿@些因素所引起的質(zhì)量波動被稱之為異常波動，對產(chǎn)品的最終生產(chǎn)質(zhì)量會有較大影響，所以在裝配生產(chǎn)的過程中，一定要對這類因素進行控制，確保產(chǎn)品的裝配質(zhì)量[3]。

3 質(zhì)量門的控制參數(shù)以及校驗標準影響因素

(1)操作人員：操作人員是機械產(chǎn)品裝配過程的執(zhí)行者與主導者，許多活動都要依賴人的操作。在所有影響質(zhì)量門控制參數(shù)以及校驗標準的因素中，人是最活躍的因素，而且不確定性非常大，所以操作人員方面影響的因素是比較難控制的。產(chǎn)品裝配過程中的問題往往與操作員自身的質(zhì)量意識、工作態(tài)度以及技術水平有直接關系，所以對操作人員的綜合素質(zhì)要進行控制，不斷完善生產(chǎn)條件，貫徹制造質(zhì)量計劃與責任心強的操作人員、配料管理人員等是密不可分的。

(2)設備：機器設備是輔助操作人員進行高效裝配的工具，專用的裝配設備會提高裝配的效率，裝配設備一定要建立在完整的管理制度之上，有效的延長設備的使用壽命與精準度，實時關注設備的運行狀態(tài)，調(diào)查機械能力，確保對裝配設備進行嚴格管理與監(jiān)控。

(3)產(chǎn)品原料：產(chǎn)品原料是產(chǎn)品生產(chǎn)的必須要素，物料的配送一定要在正確的條件下，將正確的物料準確的送到正確的地點供用戶正確使用。產(chǎn)品裝配過程所涉及的物料較為復雜，數(shù)量繁多，在物料配送中很容易出現(xiàn)差錯，影響產(chǎn)品的裝配。所以在復雜的裝配操作之前，對物料的數(shù)量、種類等一定要嚴格把關、校驗。實時記錄零部件的裝配信息，當作質(zhì)量追溯的重要依據(jù)。裝配完成之后，需要對裝配信息進行再次確認，避免本道工序的誤差流入下一道工序。

(4)工藝：制造工藝是產(chǎn)品制造的依據(jù)，在質(zhì)量門裝配過程中發(fā)生質(zhì)量異常波動多數(shù)都與生產(chǎn)工藝及方法有關。所以，嚴格的規(guī)范工藝生產(chǎn)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的必要條件，也是裝配過程的重要控制基礎。

(5)環(huán)境：由于機械產(chǎn)品裝配過程大多在復雜的車間環(huán)境中進行，所以車間溫度、濕度、粉塵、振動等相關因素都會對操作人員、機器設備等造成一定影響，間接的影響產(chǎn)品裝配過程中的質(zhì)量特性。一般情況下，這些環(huán)境因素對設備裝配的影響并不大，可以暫不考慮，但一定要控制在一定范圍之內(nèi)。

4 基于復雜機械產(chǎn)品裝配過程質(zhì)量門控制策略分析

質(zhì)量門的控制策略主要是對整個裝配資源進行全面監(jiān)控，通過決策推斷機理與SPC的分析與預測，確保產(chǎn)品在裝配過程中“不制造、不接受、不傳遞”不合格產(chǎn)品，最大限度的降低后期的產(chǎn)品維修與返工。關于質(zhì)量門的控制策略主要通過3個階段來進行分析：質(zhì)量數(shù)據(jù)感知、質(zhì)量數(shù)據(jù)校驗以及決策執(zhí)行[4]。控制策略流程,如圖3所示。

(1)質(zhì)量數(shù)據(jù)感知：當托盤到位之后，會發(fā)出信號，從而觸發(fā)QG感知。如果是上線工位，QG就會通過底層設備對Tag進行初始化，顯示出需要加工產(chǎn)品的產(chǎn)品ID、合格狀態(tài)等信息。如果是中間或下線工位，QG就會對底層設備按照質(zhì)量門的校驗標準進行驅(qū)動，收集好質(zhì)量門監(jiān)控范圍的操作人員信息、設備信息、配件信息、裝配工藝以及質(zhì)量規(guī)范，通過對這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析之后，存入Tag及數(shù)據(jù)庫中，作為校驗階段的有效依據(jù)。

(2)質(zhì)量數(shù)據(jù)校驗：質(zhì)量數(shù)據(jù)的校驗主要是通過對基本數(shù)據(jù)庫的訪問來獲得已配置于該質(zhì)量門的校驗項目。如果校驗項目給出了扭矩、密封性、專攻配精度等相關參數(shù)，則直接與實時的數(shù)據(jù)標準值比對即可，如果沒有明確的界定值，則需要通過SPC進行分析，對當前制品的質(zhì)量裝配進行校驗，考察其是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，為決策執(zhí)行的動態(tài)優(yōu)化提供有利依據(jù)。

(3)決策執(zhí)行：指令們控制的執(zhí)行結果大致有通過、警告、拒絕3種，這是決策庫根據(jù)質(zhì)量門控制系統(tǒng)給出的方案，根據(jù)各工序的最終校驗結果，如果結果為合格，則進行下一階段，如果不合格，則要根據(jù)決策庫中的判斷機理給予警告。當顯示為拒絕時，操作人員就要通知管理人員，現(xiàn)場解決質(zhì)量問題，解決成功，繼續(xù)進行裝配工作，解決失敗，轉(zhuǎn)入返修區(qū)，并且將不合格的產(chǎn)品信息錄入決策庫用于預測與分析[5]。

5 總結

隨著我國制造業(yè)領域的理論研究與生產(chǎn)技術的不斷改進，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程逐漸趨向精細化、復雜化，企業(yè)與客戶對產(chǎn)品的質(zhì)量提出了高要求，復雜機械產(chǎn)品裝配過程作為產(chǎn)品完成與質(zhì)量保證的最后一個環(huán)節(jié)，對質(zhì)量的控制始終受到人們關注。本文提出了基于復雜機械產(chǎn)品裝配過程質(zhì)量門控制體系，國內(nèi)外在該方面還沒有更深入的研究，將員工、設備、原料、方法等因素作為質(zhì)量門控制的判斷標準，從質(zhì)量管理理念出發(fā)，將裝配過程所涉及到的影響因素都列入控制范圍之中，最終實現(xiàn)質(zhì)量門控制策略,從而實現(xiàn)復雜機械設備質(zhì)量的在線控制。

圖3 質(zhì)量門控制策略流程