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        工業(yè)軟件在電子信息制造中的質(zhì)量控制與監(jiān)測

        2023-11-27 07:37:36王耀輝于嘯塵
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2023年20期
        關(guān)鍵詞:電子信息工業(yè)軟件

        李 慶 王耀輝 于嘯塵

        (太極計(jì)算機(jī)股份有限公司,北京 100102)

        工業(yè)軟件被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域,具有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)滲透性和影響力,是將工業(yè)制造流程和生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)換為數(shù)字化、信息化、智能化展示的軟件大類,可為工業(yè)生產(chǎn)制造提供技術(shù)支撐,具有非常重要的應(yīng)用價值[1]。隨著工業(yè)制造逐漸向智能化、數(shù)字化發(fā)展,工業(yè)軟件成為工業(yè)制造實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化的重要保障,是其“大腦”和“靈魂”[2]。工業(yè)軟件是工業(yè)技術(shù)或知識、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、流程的程序化封裝和復(fù)用,包括嵌入式、生產(chǎn)管控類、研發(fā)設(shè)計(jì)類和管理運(yùn)營類,其中生產(chǎn)管控類軟件分為制造執(zhí)行系統(tǒng)軟件和工業(yè)控制系統(tǒng)軟件。在電子信息行業(yè)制造中,傳統(tǒng)質(zhì)量控制與監(jiān)測方法存在較多缺陷和不足,主要體現(xiàn)在監(jiān)測周期較長、監(jiān)測時效差以及準(zhǔn)確率較低等,無法及時、準(zhǔn)確監(jiān)測生產(chǎn)制造過程中存在的質(zhì)量隱患[3]。工業(yè)軟件Industrial Software能夠改善上述問題。在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的各類軟件,例如中間件、系統(tǒng)軟件和編程語言等,均能為生產(chǎn)中的質(zhì)量控制與監(jiān)測提供精確的數(shù)據(jù)支持,實(shí)現(xiàn)可視化管理,提高監(jiān)測效率[4]。因此,該文引入工業(yè)軟件,進(jìn)行電子信息行業(yè)制造過程中的質(zhì)量控制與監(jiān)測應(yīng)用研究。

        1 我國工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與特征

        目前,我國工業(yè)軟件的市場應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)規(guī)模還無法滿足現(xiàn)代化工業(yè)規(guī)模的發(fā)展要求,原因是我國具備非常完備的生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈,特別是電子信息生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè),經(jīng)過幾十年的發(fā)展和更新?lián)Q代,已經(jīng)形成了較完整的現(xiàn)代化工業(yè)體系。和一般的軟件相比,工業(yè)軟件具有更高的技術(shù)性與專業(yè)性。在工業(yè)軟件研發(fā)過程中,工業(yè)軟件的研發(fā)體系更復(fù)雜,其研發(fā)難度和研發(fā)成本也更高。一些關(guān)鍵的核心算法(例如幾何建模引擎等)具有較強(qiáng)難度,在模型的構(gòu)建優(yōu)化過程中,還需要大量工業(yè)生產(chǎn)與運(yùn)行數(shù)據(jù)來支撐,這些都需要經(jīng)過長期的實(shí)踐和積累。目前,我國工業(yè)軟件市場競爭存在低端軟件開發(fā)過多、高端工業(yè)軟件開發(fā)較缺乏的矛盾,工業(yè)軟件市場普遍缺失對關(guān)鍵性核心技術(shù)的掌握,尤其是在較高端的產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計(jì)類的軟件上,存在過度依賴國外先進(jìn)技術(shù)的問題。同時,工業(yè)軟件的開發(fā)應(yīng)用存在與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)脫節(jié)問題、工業(yè)軟件的實(shí)際功能較弱等缺點(diǎn),導(dǎo)致部分工業(yè)企業(yè)認(rèn)為工業(yè)軟件的使用并不能完全實(shí)現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)目標(biāo),加上工業(yè)軟件迭代優(yōu)化速度較慢、更新成本過高等因素,導(dǎo)致工業(yè)軟件市場發(fā)展緩慢。

        2 電子信息行業(yè)制造過程中的質(zhì)量控制與監(jiān)測

        工業(yè)軟件也同時具備了工業(yè)屬性和軟件屬性,是工業(yè)數(shù)字化、信息化的重要基石。作為工業(yè)技術(shù)和軟件技術(shù)融合的產(chǎn)物,在需求與應(yīng)用方面需要深度依賴完整的工業(yè)技術(shù)體系,其中軟件是載體、工業(yè)是內(nèi)核,全面而系統(tǒng)地體現(xiàn)了工業(yè)技術(shù)的特點(diǎn)。作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)軟件化的產(chǎn)物,工業(yè)軟件的本質(zhì)就是以軟件的形式收集、儲存工業(yè)制造中應(yīng)用的技術(shù)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn),以解決工業(yè)生產(chǎn)制造過程中的相應(yīng)問題。

        2.1 基于工業(yè)軟件的制造質(zhì)量數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理

        在該文設(shè)計(jì)的電子信息行業(yè)制造過程中的質(zhì)量控制與監(jiān)測方法中,需要先通過工業(yè)軟件采集制造質(zhì)量數(shù)據(jù)并對該數(shù)據(jù)做預(yù)處理,以實(shí)現(xiàn)高精度、高時效性采集制造質(zhì)量數(shù)據(jù)的目標(biāo),為后續(xù)的質(zhì)量控制與監(jiān)測提供有力的數(shù)據(jù)支持。綜合考慮電子信息行業(yè)生產(chǎn)制造流程復(fù)雜、規(guī)模龐大和精密度要求較高的特征,該文選用2種適配度較高的工業(yè)軟件,分別為移動終端軟件與設(shè)備終端軟件。1)移動終端軟件自動識別與采集。電子信息行業(yè)制造過程可以采用RFID、條形碼等方式,識別并采集制造質(zhì)量數(shù)據(jù),自動化性能較強(qiáng),在制造質(zhì)量數(shù)據(jù)采集完成后自動存儲并進(jìn)行管理。移動終端工業(yè)軟件能夠?qū)崟r將采集的制造質(zhì)量數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸?shù)诫娮有畔⑿袠I(yè)數(shù)據(jù)庫,具有高效性與準(zhǔn)確性[5]。2)設(shè)備終端軟件自動采集。根據(jù)制造過程的實(shí)際工況和特征,利用設(shè)備終端工業(yè)軟件有針對性地采集制造質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)信息,自動對數(shù)據(jù)信息特征進(jìn)行提取與變換[6]。該數(shù)據(jù)采集方式更適用于數(shù)據(jù)量龐大的制造過程,通過工業(yè)軟件的數(shù)據(jù)分析功能,對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析,提高數(shù)據(jù)采集結(jié)果的準(zhǔn)確度。

        制造質(zhì)量數(shù)據(jù)采集完成后,需要對數(shù)據(jù)集內(nèi)存在的干擾數(shù)據(jù)和異常值進(jìn)行修正處理,以提高制造質(zhì)量數(shù)據(jù)集的準(zhǔn)確性。針對數(shù)據(jù)量龐大且對制造過程質(zhì)量影響較小的數(shù)據(jù),可以采用直接刪除的方式,刪除空值所屬因素;針對數(shù)據(jù)集內(nèi)關(guān)鍵制造質(zhì)量特性數(shù)據(jù),要利用工業(yè)軟件重新測定數(shù)據(jù)。針對數(shù)據(jù)量較少且對制造過程質(zhì)量影響較大的數(shù)據(jù),可以采用自動填充方法對異常值、空值進(jìn)行填充。

        2.2 電子信息行業(yè)制造過程自動線監(jiān)測

        完成上述制造質(zhì)量數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理后,需要將采集的制造質(zhì)量數(shù)據(jù)輸入在線監(jiān)測裝置中,再對制造過程自動線進(jìn)行全方位監(jiān)測。在電子信息行業(yè)制造過程中,自動線監(jiān)測主要包括3個組成部分,分別為產(chǎn)品上料區(qū)上料、制造質(zhì)量參數(shù)檢測以及產(chǎn)品下料區(qū)下料[7]。根據(jù)該制造工序,該文設(shè)計(jì)了制造過程自動線全過程監(jiān)測,監(jiān)測流程如圖1所示。

        圖1 制造過程中自動線監(jiān)測流程示意圖

        如圖1所示,該文設(shè)計(jì)的自動線監(jiān)測覆蓋了電子信息行業(yè)的所有制造工序,工件根據(jù)超差分流進(jìn)行處理,篩選出質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果為合格的工件,進(jìn)行激光打標(biāo)。

        2.3 制造過程質(zhì)量控制

        電子信息行業(yè)制造過程自動線監(jiān)測完成后,要結(jié)合自動線監(jiān)測結(jié)果與不合格定性質(zhì)量特性,對定量型質(zhì)量特性進(jìn)行全方位數(shù)據(jù)挖掘。將具體的參數(shù)質(zhì)量監(jiān)測值映射到對應(yīng)的等級帶,建立制造質(zhì)量映射模型,反映制造過程中質(zhì)量的動態(tài)變化,進(jìn)而有針對性地對制造過程質(zhì)量進(jìn)行全方位控制[8]。

        設(shè)定電子信息行業(yè)制造過程中某一質(zhì)量特性為x,將上述采集的制造質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化處理,降低數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。設(shè)定制造質(zhì)量特性的測量值為xi=(i=1,2,...,n),制造質(zhì)量特性的公稱尺寸為xa,制造質(zhì)量特性的最大值為xmax,制造質(zhì)量特性的最小值為xmin。此時,計(jì)算電子信息行業(yè)制造過程中質(zhì)量最大偏離距離如公式(1)所示。

        根據(jù)質(zhì)量最大偏離距離計(jì)算結(jié)果劃分制造質(zhì)量特性等級,建立制造工序與特性等級間的映射關(guān)系,全面反映制造過程中質(zhì)量的動態(tài)變化情況。根據(jù)制造過程中質(zhì)量的動態(tài)變化,識別不合格產(chǎn)品和可能存在質(zhì)量隱患的產(chǎn)品,劃分不合格品等級,見表1。

        表1 電子信息行業(yè)制造質(zhì)量不合格品等級劃分表

        根據(jù)表1對制造過程中質(zhì)量不合格產(chǎn)品進(jìn)行等級劃分,并對各類不合格產(chǎn)品做出標(biāo)識。不同不合格產(chǎn)品的質(zhì)量等級對應(yīng)的質(zhì)量控制措施也存在較大差異,具體如下。1)報廢處理。主要應(yīng)用于I級的零讓步類不合格產(chǎn)品。當(dāng)制造中的產(chǎn)品未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求或不符合預(yù)期使用目的時,應(yīng)采取直接報廢的方式進(jìn)行處理。2) 降級使用處理。應(yīng)用于II級的不合格產(chǎn)品,通過相應(yīng)的產(chǎn)品制造處理程序,放行或降級使用該類產(chǎn)品。3)返修處理。應(yīng)用于III級的開具返修通知單類不合格產(chǎn)品,根據(jù)預(yù)期用途或使用目的,對其進(jìn)行修復(fù)性處理。4)返工處理。應(yīng)用于V級的開具返工通知單類不合格產(chǎn)品,根據(jù)產(chǎn)品的預(yù)期用途或使用目的,進(jìn)行二次加工處理,直至產(chǎn)品滿足標(biāo)準(zhǔn)要求為止。

        完成上述質(zhì)量控制措施后,質(zhì)檢部門對處理后的不合格產(chǎn)品再次進(jìn)行檢驗(yàn),跟蹤管理并復(fù)檢確認(rèn)其制造質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)對制造全過程的質(zhì)量控制與監(jiān)測。

        3 試驗(yàn)測試和分析

        為了驗(yàn)證該文提出的質(zhì)量控制與監(jiān)測方法的可行性和應(yīng)用效果,確保該方法能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo),該文進(jìn)行了試驗(yàn)測試和分析。試驗(yàn)測試過程中,分別設(shè)置一個試驗(yàn)組與2個對照組,其中試驗(yàn)組便是該文提出的基于工業(yè)軟件的電子信息行業(yè)制造過程中的質(zhì)量控制與監(jiān)測方法,對照組1是文獻(xiàn)[3]提出的方法,對照組2是文獻(xiàn)[4]提出的方法。通過比較3種方法的質(zhì)量控制與監(jiān)測應(yīng)用結(jié)果,判定上述提出的質(zhì)量控制與監(jiān)測方法的可行性。

        3.1 試驗(yàn)測試對象及理念

        選取R公司為該文試驗(yàn)的研究對象。在電子信息行業(yè)制造過程中,R公司采用了先進(jìn)的安全理念,以保證生產(chǎn)工序順利進(jìn)行。由于該公司建設(shè)規(guī)模龐大,零件設(shè)計(jì)與制造流程較復(fù)雜,對部件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)效率要求較高,導(dǎo)致制造過程中采取的質(zhì)量控制與監(jiān)測措施具有一定局限性,不能做到全方位、多維度的控制與監(jiān)測。另外,覆蓋范圍也較有限,降低了整體控制與監(jiān)測結(jié)果的整體性,導(dǎo)致電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)水平較低,不利于提高企業(yè)發(fā)展效益。因此,該文將上述提出的質(zhì)量控制與監(jiān)測方法應(yīng)用到R公司中,模擬方法的整體監(jiān)測過程并檢驗(yàn)其應(yīng)用效果,進(jìn)而判定該文提出的電子信息行業(yè)制造過程質(zhì)量控制與監(jiān)測方法是否可行。

        3.2 試驗(yàn)測試及結(jié)果分析

        完成上述試驗(yàn)準(zhǔn)備后,通過利用MATLAB模擬分析軟件,模擬3種質(zhì)量控制與監(jiān)測方法在電子信息行業(yè)制造中的應(yīng)用全過程,從而獲取3種方法的應(yīng)用結(jié)果。為了使試驗(yàn)結(jié)果更清晰直觀,選取電子信息行業(yè)制造過程中的優(yōu)秀率為該文試驗(yàn)的性能評價指標(biāo),其計(jì)算如公式(2)所示。

        式中:Ms為電子信息行業(yè)制造過程中評價等級為優(yōu)秀的元件數(shù)量;M為電子信息行業(yè)制造過程中元件的總數(shù)量。

        通過計(jì)算得出試驗(yàn)的性能評價指標(biāo),P越大,說明評價等級為優(yōu)秀的元件數(shù)量越多,表明制造過程中的質(zhì)量控制與監(jiān)測效果越好;反之同理。為了使試驗(yàn)結(jié)果更客觀,避免存在主觀偶然性,需要進(jìn)行多組試驗(yàn),對其分別標(biāo)號為R-01#、R-02#、R-03#、R-04#、R-05#以及R-06#。再測定并計(jì)算應(yīng)用3種方法后,R公司電子信息產(chǎn)品的效率和質(zhì)量層次,繪制成如圖2所示的性能評價指標(biāo)對比示意圖。

        圖2 電子信息行業(yè)制造優(yōu)秀率對比結(jié)果

        根據(jù)圖2可以看出,應(yīng)用該文提出的基于工業(yè)軟件的質(zhì)量控制與監(jiān)測方法后,電子信息行業(yè)制造優(yōu)秀率得到顯著提升,評價等級為優(yōu)秀的元件數(shù)量始終高于另外2個對照組,優(yōu)秀率均達(dá)98%以上。由此可見,該文提出的質(zhì)量控制與監(jiān)測方法具有較高的可行性,能夠有效提升電子信息行業(yè)制造過程中的質(zhì)量和效率,減少產(chǎn)品的質(zhì)量隱患,顯著提升了應(yīng)用效果。

        4 結(jié)語

        綜上所述,為了提高電子信息行業(yè)制造過程中的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,減少生產(chǎn)制造過程存在的隱患,該文進(jìn)行了基于工業(yè)軟件的電子信息行業(yè)制造過程中質(zhì)量控制與監(jiān)測方法研究。通過研究,全方位、多維度地對制造過程做出質(zhì)量控制與監(jiān)測應(yīng)用,及時獲取各類生產(chǎn)制造質(zhì)量的潛在隱患和問題,制定相應(yīng)的控制策略并加以改進(jìn)。通過圖2的試驗(yàn)評價指標(biāo)對比結(jié)果可知,應(yīng)用該方法后,電子信息行業(yè)制造過程的評價等級為優(yōu)秀的元件數(shù)量更多,其中優(yōu)秀率達(dá)98%以上,應(yīng)用效果優(yōu)勢顯著,具有較高的實(shí)際應(yīng)用價值。

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