基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理模型研究

杜 微 莫 蓉 李 山 李 博

西北工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代設(shè)計(jì)與集成制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安，710072

0 引言

面對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化和客戶需求多樣化、個(gè)性化的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，企業(yè)不僅要利用自身有限的資源形成并發(fā)揮核心競(jìng)爭(zhēng)力，又要充分利用各類外部資源，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外資源集成和優(yōu)化配置，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的模式從企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)演變?yōu)榛诠?yīng)鏈整體的群體競(jìng)爭(zhēng)［1-2］。由于質(zhì)量的形成和實(shí)現(xiàn)突破了一個(gè)企業(yè)的限制，所以質(zhì)量管理也需打破傳統(tǒng)的某一組織界限，在產(chǎn)品全生命周期范圍內(nèi)開(kāi)展供應(yīng)鏈整體的質(zhì)量協(xié)同管理［3-4］。文獻(xiàn)［5］指出，產(chǎn)品質(zhì)量是在產(chǎn)品全生命周期形成并涉及整個(gè)企業(yè)的“全面質(zhì)量”，是不斷循環(huán)螺旋式提高的“質(zhì)量環(huán)”（quality loop）。文獻(xiàn)［6］研究了全球制造環(huán)境下的關(guān)鍵質(zhì)量管理問(wèn)題，認(rèn)為本地公司的內(nèi)部質(zhì)量鏈和分布在全球合作者之間的互連構(gòu)成了全球質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)，提出了全球質(zhì)量鏈概念，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)設(shè)計(jì)了基于Internet的全球質(zhì)量鏈管理系統(tǒng)。文獻(xiàn)［7］提出了一種基于語(yǔ)義Web服務(wù)的供應(yīng)鏈協(xié)同和集成框架，可實(shí)現(xiàn)包括質(zhì)量活動(dòng)的各類業(yè)務(wù)流程合成。文獻(xiàn)［8］分析了質(zhì)量鏈管理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和重構(gòu)過(guò)程，提出了基于框架的質(zhì)量鏈管理信息系統(tǒng)可重構(gòu)的開(kāi)發(fā)方法。文獻(xiàn)［9］突破基于功能導(dǎo)向的傳統(tǒng)質(zhì)量系統(tǒng)建模思路，引入過(guò)程方法構(gòu)建了制造企業(yè)集成化質(zhì)量管理系統(tǒng)模型。現(xiàn)有研究多集中于質(zhì)量鏈的基本概念和集成模式等方面，缺少對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量有決定影響的關(guān)鍵特性（key characteristics，KCs）信息在質(zhì)量鏈系統(tǒng)中演化規(guī)律、協(xié)同機(jī)制和控制方法的研究。

本文提出了一種質(zhì)量鏈概念模型和結(jié)構(gòu)模型，重點(diǎn)分析了產(chǎn)品關(guān)鍵特性在質(zhì)量鏈系統(tǒng)中的演化傳遞過(guò)程，設(shè)計(jì)了基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理流程，最后提出了基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理框架模型。

1 質(zhì)量鏈概念與結(jié)構(gòu)

1.1 質(zhì)量鏈概念模型

原材料和零部件的采購(gòu)、運(yùn)輸、制造、裝配、分銷直至將產(chǎn)品送到最終用戶的過(guò)程形成供應(yīng)鏈。在傳統(tǒng)供應(yīng)鏈關(guān)系中，每個(gè)企業(yè)只負(fù)責(zé)產(chǎn)品質(zhì)量的一部分，企業(yè)之間的質(zhì)量活動(dòng)彼此獨(dú)立進(jìn)行。但產(chǎn)品質(zhì)量的形成過(guò)程分布于供應(yīng)鏈范圍內(nèi)，客觀上產(chǎn)品最終質(zhì)量由供應(yīng)鏈全體成員共同保證和實(shí)現(xiàn)，因此質(zhì)量管理模式需要打破單一企業(yè)質(zhì)量管理的界限。在此背景下，本文提出一種質(zhì)量鏈概念模型，如圖1所示。

圖1 質(zhì)量鏈概念模型

質(zhì)量鏈建立在供應(yīng)鏈基礎(chǔ)上，通過(guò)貫穿產(chǎn)品生命周期的質(zhì)量流將供應(yīng)鏈與顧客相連接。顧客給出需求信息，核心企業(yè)根據(jù)需求信息開(kāi)展產(chǎn)品策劃和生產(chǎn)組織（包括原料采購(gòu)和安排生產(chǎn)等）。供應(yīng)鏈協(xié)同工作（生產(chǎn)、裝配、運(yùn)輸、分銷、零售等），以物流為載體全面實(shí)現(xiàn)顧客滿意的產(chǎn)品質(zhì)量。

以質(zhì)量流描述質(zhì)量形成過(guò)程如下：產(chǎn)品部分質(zhì)量（原材料、采購(gòu)件和外協(xié)件等的質(zhì)量）分別在質(zhì)量鏈各成員企業(yè)內(nèi)部形成，其質(zhì)量特性伴隨物流傳遞到下游企業(yè)，構(gòu)成了下游企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的一部分。質(zhì)量流不斷地向下游企業(yè)傳遞，最后到達(dá)最終用戶［10］。資金流與物流方向相反，由下游逆向返回上游企業(yè)。信息流則是在整個(gè)質(zhì)量鏈范圍內(nèi)共享。以核心企業(yè)為主導(dǎo)的質(zhì)量鏈系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)信息流、物流、資金流的有效控制，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流的有序、暢通、受控傳遞，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)質(zhì)量鏈的不斷增值。

1.2 質(zhì)量鏈結(jié)構(gòu)模型

質(zhì)量鏈結(jié)構(gòu)模型如圖2所示，縱向質(zhì)量鏈為企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量鏈（簡(jiǎn)稱內(nèi)鏈），橫向質(zhì)量鏈為成員企業(yè)構(gòu)成的外部質(zhì)量鏈（簡(jiǎn)稱外鏈）。質(zhì)量鏈自底向上依次包括基礎(chǔ)環(huán)境層、技術(shù)支持層、活動(dòng)執(zhí)行層和目標(biāo)層四部分。企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量鏈運(yùn)行于基礎(chǔ)環(huán)境層之上，在技術(shù)層的支持下，以“質(zhì)量螺旋”為中心，循環(huán)螺旋式提高，直至實(shí)現(xiàn)質(zhì)量鏈目標(biāo)層制定的質(zhì)量目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)質(zhì)量鏈整體的優(yōu)化，外部質(zhì)量鏈應(yīng)實(shí)現(xiàn)各層次的有效對(duì)接和高效協(xié)同。

圖2 質(zhì)量鏈結(jié)構(gòu)模型

2 產(chǎn)品關(guān)鍵特性在質(zhì)量鏈系統(tǒng)中演化分析

2.1 產(chǎn)品關(guān)鍵特性概念

產(chǎn)品質(zhì)量是由產(chǎn)品特性指標(biāo)集組成的［11］，產(chǎn)品特性是指構(gòu)成產(chǎn)品最終質(zhì)量的所有外在或內(nèi)在的特性［12］。對(duì)于飛機(jī)、汽車等復(fù)雜產(chǎn)品，從原材料、零部件到產(chǎn)品的特性維度往往都非常高，有的零件的特性甚至高達(dá)數(shù)百個(gè)，包括材料成分、機(jī)械性能、力學(xué)性能、幾何形狀、表面特性等，每個(gè)特性都會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品性能產(chǎn)生一定的影響。對(duì)所有產(chǎn)品特性進(jìn)行識(shí)別和控制，在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上幾乎是不可能的［13］。按照主次矛盾原理以及帕累托“80／20”規(guī)則等，少數(shù)關(guān)鍵的產(chǎn)品特性決定了大部分用戶需求［14］。對(duì)于產(chǎn)品的生產(chǎn)制造企業(yè)而言，必須在交付期內(nèi)，以有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格，向顧客提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)。關(guān)鍵特性是產(chǎn)品特性的子集，是矛盾的主要方面，對(duì)獲得顧客滿意的質(zhì)量具有決定意義。抓住那些對(duì)產(chǎn)品最終質(zhì)量具有顯著影響的主要矛盾——即產(chǎn)品特性中的少數(shù)的關(guān)鍵特性，有利于質(zhì)量鏈系統(tǒng)的優(yōu)化組織，可集中有限資源高效地實(shí)現(xiàn)質(zhì)量目標(biāo)。

2.2 產(chǎn)品關(guān)鍵特性在質(zhì)量鏈系統(tǒng)中的演化

在產(chǎn)品生命周期范圍內(nèi)，產(chǎn)品關(guān)鍵特性在質(zhì)量鏈系統(tǒng)中是分層逐級(jí)演化的，如圖3所示。其中，需求分析階段針對(duì)用戶需求，結(jié)合法律法規(guī)要求（如安全性、環(huán)保等）形成策劃級(jí)KCs以指導(dǎo)后續(xù)研制；概念設(shè)計(jì)階段依照策劃級(jí)KCs，綜合考慮整體功能、總體布局、性能指標(biāo)、外觀和人機(jī)等方面的因素，形成產(chǎn)品級(jí)KCs；詳細(xì)設(shè)計(jì)階段根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的層次關(guān)系，將產(chǎn)品級(jí)KCs繼續(xù)演化為組件級(jí)、零件級(jí)KCs。生產(chǎn)制造階段需明確零件制造工藝，可再向下演化為特征級(jí)或工藝級(jí)KCs，將其反饋補(bǔ)充至產(chǎn)品關(guān)鍵特性集合。在產(chǎn)品裝配階段，需參考裝配方法，分析誤差傳遞路線，確定影響裝配質(zhì)量的KCs，若出現(xiàn)裝配質(zhì)量問(wèn)題，立即分析原因，修正或者補(bǔ)充新的裝配級(jí)KCs，或更換工裝夾具，修改裝配方案。產(chǎn)品生命周期內(nèi)KCs的識(shí)別、確定、控制和反饋活動(dòng)是在質(zhì)量鏈系統(tǒng)內(nèi)完成的，其演化過(guò)程體現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

圖3 產(chǎn)品關(guān)鍵特性在質(zhì)量鏈系統(tǒng)中的演化模型

3 基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈協(xié)同管理

3.1 質(zhì)量鏈協(xié)同的內(nèi)涵

質(zhì)量鏈不同于傳統(tǒng)的僅注重企業(yè)內(nèi)部的質(zhì)量保證，而是要求以顧客滿意為共同出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)有效集成各成員企業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源，優(yōu)化產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量形成過(guò)程，以充分發(fā)揮質(zhì)量鏈系統(tǒng)的“1＋1＞2”的協(xié)同效應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)質(zhì)量鏈整體最優(yōu)。因?yàn)闃?gòu)成質(zhì)量鏈的各個(gè)企業(yè)無(wú)法單獨(dú)向最終用戶提供完善的產(chǎn)品或服務(wù)，所以雖然各個(gè)企業(yè)在質(zhì)量鏈中所處地位不同，但仍是構(gòu)成質(zhì)量鏈系統(tǒng)的不可或缺部分。質(zhì)量鏈的協(xié)同包括內(nèi)部質(zhì)量鏈協(xié)同和外部成員企業(yè)之間質(zhì)量鏈協(xié)同兩部分，具體包括質(zhì)量鏈系統(tǒng)的戰(zhàn)略目標(biāo)協(xié)同、產(chǎn)品生命周期內(nèi)的質(zhì)量活動(dòng)協(xié)同、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范協(xié)同、質(zhì)量信息協(xié)同等。產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量信息協(xié)同是指產(chǎn)品關(guān)鍵特征在質(zhì)量鏈系統(tǒng)高效有序傳遞，是質(zhì)量鏈管理重要內(nèi)容。

3.2 基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理流程

基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理流程模型如圖4所示。核心企業(yè)借助QFD（quality function deployment）等技術(shù)針對(duì)用戶需求開(kāi)展產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的KCs識(shí)別，自制件的KCs進(jìn)入內(nèi)鏈管理系統(tǒng)，由外部鏈成員負(fù)責(zé)的KCs則進(jìn)入外鏈管理系統(tǒng)。內(nèi)鏈管理系統(tǒng)首先根據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程識(shí)別的KCs，結(jié)合序貫試驗(yàn)等技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品制造過(guò)程的KCs識(shí)別。在生產(chǎn)制造過(guò)程中進(jìn)行基于KCs的工程過(guò)程控制（engineering process control，EPC），即通過(guò)對(duì)過(guò)程參數(shù)的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程輸出KCs信息與目標(biāo)的偏差的反饋控制，同時(shí)進(jìn)行基于KCs的統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（statistical process control，SPC），即以統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)過(guò)程輸出KCs信息，保證制造過(guò)程質(zhì)量穩(wěn)定。此外，在線質(zhì)量診斷為過(guò)程突發(fā)問(wèn)題的快速處理提供支持。而外鏈管理系統(tǒng)則根據(jù)外鏈KCs的輸入，首先結(jié)合供應(yīng)商能力評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行合作伙伴篩選，再經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后對(duì)備選質(zhì)量鏈成員企業(yè)進(jìn)行優(yōu)選，完成質(zhì)量鏈的構(gòu)建。質(zhì)量鏈運(yùn)行期間通過(guò)對(duì)成員企業(yè)的質(zhì)量鏈節(jié)點(diǎn)KCs監(jiān)測(cè)，及時(shí)捕獲和分析處理質(zhì)量鏈異常，以及調(diào)整或重構(gòu)質(zhì)量鏈。最終產(chǎn)品匯聚了外鏈和內(nèi)鏈的產(chǎn)品系統(tǒng)質(zhì)量，以最終產(chǎn)品和過(guò)程質(zhì)量的分析評(píng)價(jià)進(jìn)行質(zhì)量鏈綜合效益評(píng)價(jià)，完善供應(yīng)商評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)。

圖4 基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理流程模型

4 基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理框架

綜合以上研究，本文提出一種基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理框架模型，如圖5所示?；贙Cs的質(zhì)量鏈管理框架包括顧客需求信息向KCs映射轉(zhuǎn)化公共模塊、內(nèi)鏈管理和外鏈管理兩個(gè)主要子系統(tǒng)。顧客需求信息向KCs映射轉(zhuǎn)化公共模塊通過(guò)定性和定量分析相結(jié)合的方法，將顧客需求信息轉(zhuǎn)化為策劃級(jí)或產(chǎn)品級(jí)KCs信息，該模塊功能是否有效對(duì)于整個(gè)質(zhì)量鏈系統(tǒng)是否能夠達(dá)到顧客滿意的質(zhì)量目標(biāo)具有決定意義。面向產(chǎn)品生命周期的KCs管理系統(tǒng)以產(chǎn)品關(guān)鍵特性的定義、分類、分解演化規(guī)律等為理論基礎(chǔ)，以產(chǎn)品關(guān)鍵特性的識(shí)別、確定、控制和反饋的具體方法為技術(shù)支撐，作為內(nèi)鏈管理的核心，以工作流、Web Services等為具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)完成產(chǎn)品生命周期內(nèi)KCs信息在質(zhì)量鏈系統(tǒng)（內(nèi)鏈和外鏈）的跟蹤管理和高效協(xié)同處理。基于KCs的質(zhì)量（外）鏈管理系統(tǒng)包括兩個(gè)子模塊：基于KCs質(zhì)量鏈構(gòu)建模塊通過(guò)備選成員KCs實(shí)現(xiàn)能力評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和基于KCs的成員企業(yè)優(yōu)選等三個(gè)核心功能進(jìn)行質(zhì)量鏈的構(gòu)建；質(zhì)量鏈維護(hù)管理模塊通過(guò)集成質(zhì)量鏈KCs在線／離線監(jiān)測(cè)、質(zhì)量鏈運(yùn)行分析評(píng)價(jià)和異常診斷與重構(gòu)等三個(gè)核心功能進(jìn)行質(zhì)量鏈的運(yùn)行維護(hù)管理。

圖5 基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理框架模型

5 結(jié)語(yǔ)

本文將產(chǎn)品關(guān)鍵特性概念融入質(zhì)量鏈管理體系，提出了基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理模型，該模型有利于質(zhì)量鏈管理集中于少數(shù)關(guān)鍵的質(zhì)量信息和過(guò)程。以基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理模型為指導(dǎo)，把握內(nèi)外鏈管理主線，通過(guò)優(yōu)化配置內(nèi)外鏈資源，提高質(zhì)量鏈系統(tǒng)快速構(gòu)建和優(yōu)化重構(gòu)能力，不斷完善質(zhì)量鏈系統(tǒng)，對(duì)于最終實(shí)現(xiàn)顧客和質(zhì)量鏈成員全體滿意的質(zhì)量鏈整體效益最優(yōu)目標(biāo)具有重要意義。建立基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理體系是對(duì)現(xiàn)有質(zhì)量鏈管理理論的進(jìn)一步豐富。產(chǎn)品關(guān)鍵特性的識(shí)別、確定、控制與反饋實(shí)現(xiàn)方法，質(zhì)量鏈系統(tǒng)中顧客需求信息向KCs映射轉(zhuǎn)化機(jī)制和具體方法、基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的成員企業(yè)優(yōu)選方法、質(zhì)量鏈運(yùn)行分析評(píng)價(jià)方法、質(zhì)量鏈異常處理機(jī)制及快速重構(gòu)技術(shù)是基于產(chǎn)品關(guān)鍵特性的質(zhì)量鏈管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是未來(lái)的研究方向。

［1］Ketchen D J，Giunipero L C.The Intersection of Strategic Management and Supply Chain Management［J］.Industrial Marketing Management，2004，33（1）：51-56.

［2］Hale K，Hartley J L.A Replication and Extension of Quality Management into the Supply Chain［J］.Journal of Operations Management，2008，26（4）：468-489.

［3］秦現(xiàn)生，梁工謙，王潤(rùn)孝，等.質(zhì)量管理學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2004.

［4］Zhu Kaijie，Zhang R Q，Tsung F.Pushing Quality Improvement along Supply Chains［J］.Management Science，2007，53（3）：421-436.

［5］Juran J M，Godfrey A B.Juran’s Quality Handbook［M］.5th ed.New York：McGraw-Hill，1999.

［6］Chin K，Duan Guijiang，Tang Xiaoqing.A Computer-integrated Framework for Global Quality Chain Management［J］.Int.J.Adv.Manuf.Technol.，2006，27：547-560.

［7］宋庭新，黃必清，熊健民，等.語(yǔ)義 Web服務(wù)在業(yè)務(wù)協(xié)同與供應(yīng)鏈集成中的應(yīng)用［J］.中國(guó)機(jī)械工程，2008，19（4）：410-413.Song Tingxin，Huang Biqing，Xiong Jianmin，et al.Application of Semantic Web Services in Business Collaboration and Supply Chain Integration［J］.China Mechanical Engineering，2008，19（4）：410-413.

［8］徐巖，謝強(qiáng)，譚立靜，等.質(zhì)量鏈管理信息系統(tǒng)重構(gòu)［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2004，37（5）：125-128.Xu Yan，Xie Qiang，Tan Lijing，et al.Reconfiguration of Quality Chain Management Information System［J］.Engineering Journal of Wuhan University，2004，37（5）：125-128.

［9］段桂江，唐曉青.基于過(guò)程方法的制造企業(yè)質(zhì)量管理系統(tǒng)模型研究［J］.中國(guó)機(jī)械工程，2005，16（24）：2207-2211.Duan Guijiang，Tang Xiaoqing.Modeling of Quality Management System for Manufacturing Enterprise Based on Process Method［J］.China Mechanical Engineering，2005，16（24）：2207-2211.

［10］景平，黃中鼎.面向供應(yīng)鏈的質(zhì)量管理模式和方法研究［J］.改革與戰(zhàn)略，2009（2）：64-66.Jing Ping，Huang Zhongding.Research on the Mode and Methods of Supply Chain-Oriented Quality Management［J］.Reformation ＆ Strategy，2009（2）：64-66.

［11］鄧軍，余忠華，吳昭同.產(chǎn)品質(zhì)量與過(guò)程質(zhì)量的映射研究［J］.中國(guó)機(jī)械工程，2010，21（17）：2070-2074.Deng Jun，Yu Zhonghua，Wu Zhaotong.Research on Mapping between Product Quality and Process Quality Based on Extension Theory［J］.China Mechanical Engineering，2010，21（17）：2070-2074.

［12］林志航.產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量工程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［13］張根寶，紀(jì)富義，任顯林，等.面向產(chǎn)品制造過(guò)程的關(guān)鍵質(zhì)量特性免疫預(yù)防控制模型［J］.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2011，17（4）：791-799.Zhang Genbao，Ji Fuyi，Ren Xianlin，et al.Immune Prevention and Control Model of Key Quality Characteristics Oriented to Manufacturing Process［J］.Computer Integrated Manufacturing Systems，2011，17（4）：791-799.

［14］Rezayat M.Knowledge-based Product Development Using XML and KCs［J］.Computed-Aided Design，2000，32（5／6）：299-309.