面向離散制造企業(yè)產(chǎn)品質量追溯系統(tǒng)的研究

王兆華，周燕飛

(南京航空航天大學機電學院，江蘇 南京 210016)

離散制造企業(yè)產(chǎn)品制造階段的質量追溯是指從原材料采購到產(chǎn)品交付的整個過程的追溯[1]。隨著市場競爭的進一步加劇和制造業(yè)信息化進程的加快，市場對產(chǎn)品質量和產(chǎn)品質量可追溯提出了更高的要求。

針對我國離散制造企業(yè)在質量追溯管理上存在著質量數(shù)據(jù)采集方式落后和追溯能力不足等問題，本文通過對離散制造企業(yè)產(chǎn)品加工過程進行分析，建立了基于關鍵節(jié)點的產(chǎn)品質量追溯模型，開發(fā)了基于B/S模式的質量管理信息系統(tǒng)，研究了系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵技術，著重解決了企業(yè)在質量數(shù)據(jù)采集和產(chǎn)品質量追溯方面的問題。

1 產(chǎn)品制造過程追溯模型設計

產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的質量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以質量文件為載體，記錄在不同的質量文件中。質量追溯系統(tǒng)通過批次管理利用批號信息將質量文件串聯(lián)起來，形成完整的質量信息鏈條，采用Petri網(wǎng)方法建立基于關鍵節(jié)點的質量追溯模型[2]，如圖1所示。圖中：T={t1,t2,t3,…,t19}，表示生產(chǎn)過程中的活動集合；P={p1,p2,p3,…,p20}，表示生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的質量記錄集合。具體業(yè)務活動見表1，具體質量文件見表2。

表1 活動清單

表2 文件清單

圖1 基于關鍵節(jié)點的質量追溯Petri模型

2 質量追溯系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)體系架構設計

質量數(shù)據(jù)的高效、實時采集對實現(xiàn)產(chǎn)品質量追溯至關重要，沒有完整的產(chǎn)品制造過程的質量數(shù)據(jù)，質量追溯則無從談起。質量數(shù)據(jù)采集的主要階段包括采購件檢驗、工序檢驗、裝配檢驗3個關鍵階段。為此，本文將系統(tǒng)結構設計成如圖2所示。

質檢工人通過手持終端設備對質量數(shù)據(jù)進行實時采集，并將采集到的質量數(shù)據(jù)通過無線WiFi傳送到系統(tǒng)服務器的數(shù)據(jù)庫中存儲起來。用戶利用瀏覽器通過Internet局域網(wǎng)實現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)的管理，最終實現(xiàn)產(chǎn)品質量追溯。

2.2 關鍵流程設計

2.2.1質量數(shù)據(jù)采集流程設計

本文開發(fā)了基于PE900手持終端設備的質量數(shù)據(jù)采集模塊，將PE900配置成RFID手持機對電子標簽進行讀寫操作，電子標簽采用可讀寫的高頻無源M1S50卡。在數(shù)據(jù)采集之前，質檢工人利用手持終端設備對電子標簽進行初始化，將原材料、零部件、產(chǎn)品批次信息寫入電子標簽中，完成批次標識。在進行質量數(shù)據(jù)采集時，質檢工人通過手持終端設備讀取標簽內(nèi)的批次信息，手持終端設備負責將獲取的批次信息填入質量記錄中，其他質量信息則由質檢工人通過手持終端設備錄入，然后利用手持終端設備配置的WiFi功能將質量數(shù)據(jù)傳送到服務器的數(shù)據(jù)庫。質量數(shù)據(jù)采集過程主要包括以下5個階段：

圖2 系統(tǒng)體系架構圖

1)原材料入庫時，質檢工人利用手持終端設備完成對電子標簽批次信息初始化。

2)原材料、自制件出庫時，質檢工人利用手持終端設備掃描電子標簽，獲取產(chǎn)品批次信息，然后將其他質量信息錄入手持終端設備，通過手持終端設備將數(shù)據(jù)上傳到服務器數(shù)據(jù)庫。

3)在自制件加工和成品裝配開始前，質檢工人利用手持終端設備完成對電子標簽批次信息初始化。工序檢驗質量數(shù)據(jù)采集步驟參照原材料、自制件出庫時的數(shù)據(jù)采集步驟。

4)產(chǎn)品銷售時，銷售數(shù)據(jù)采集步驟參照原材料、自制件出庫時數(shù)據(jù)采集步驟。

5)當標簽標記的原材料、自制件全部用完或成品全部銷售完，質檢工人對標簽進行回收，以便重復利用。

2.2.2產(chǎn)品質量追溯流程設計

當產(chǎn)品發(fā)生質量問題時，首先查找問題產(chǎn)生的原因。如果質量問題是由裝配過程造成的，則查詢產(chǎn)品裝配工藝過程卡和施工記錄卡，找到問題責任人，追蹤存在相同問題的產(chǎn)品批次；如果質量問題是由原材料造成的，則首先查詢裝配領料出庫單和來料入庫單，追溯原材料供應商，然后向前追蹤使用了問題原材料的產(chǎn)品批次；如果質量問題是由自制件造成的，則需進一步判斷自制件的質量問題是否由原材料造成，如果是，則按照原材料質量問題進行追溯，如果不是，則查詢自制件加工工藝過程卡和施工記錄卡，找到問題責任人，追蹤裝配問題自制件的產(chǎn)品。追溯流程如圖3所示。

圖3 追溯流程圖

3 系統(tǒng)開發(fā)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

質量追溯系統(tǒng)使用了B/S模式，采用了Java編程語言和Eclipse編輯器，數(shù)據(jù)庫采用MySQL5.7。服務器采用Tomcat服務器，客戶端采用谷歌瀏覽器。

3.2 系統(tǒng)應用

圖4是質量追溯系統(tǒng)軟件界面，以產(chǎn)品批次追溯為例介紹系統(tǒng)應用情況。當批號為NLGBLG201504的產(chǎn)品出現(xiàn)質量問題時，首先借助質量問題診斷模塊，找到引發(fā)質量問題的零部件或原材料；然后在批次追溯模塊輸入產(chǎn)品批號，查詢該批次的產(chǎn)品裝配了哪些批次的零部件和原材料，結合質量問題診斷結果，確定引發(fā)產(chǎn)品質量問題的零部件或原材料批次；最后再以該批次信息查詢該批次的零部件或原材料裝配到了哪些批次的產(chǎn)品中，從而劃定質量問題發(fā)生的范圍，對問題產(chǎn)品實行返修或召回處理。

圖4 質量追溯系統(tǒng)軟件界面

通過該系統(tǒng)企業(yè)可以實現(xiàn)以下目標：1)對產(chǎn)品制造過程數(shù)據(jù)實時動態(tài)采集；2)對質量問題進行診斷，幫助企業(yè)快速發(fā)現(xiàn)質量問題；3)為產(chǎn)品質量追溯提供信息支持；4)分析質量數(shù)據(jù)，為質量預防和改進工作指明方面。

4 結束語

本文結合離散制造企業(yè)的質量追溯需求，建立了基于關鍵節(jié)點的質量追溯模型，設計了一種基于B/S模式的質量追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對產(chǎn)品制造過程的數(shù)據(jù)進行動態(tài)采集，有效解決了企業(yè)質量追溯過程中存在的質量數(shù)據(jù)采集效率低、采集不實時的問題。同時，利用基于批次清單的追溯方法對追溯模型進行展開，實現(xiàn)了產(chǎn)品制造過程的質量追溯，幫助企業(yè)提高質量管理水平和產(chǎn)品質量。

[1] 陳曉明.面向離散制造的訂單跟蹤與產(chǎn)品質量追溯系統(tǒng)研究[D].杭州:浙江大學, 2010.

[2] 隋杰, 于華. 基于工作流的模具敏捷制造過程中的Petri網(wǎng)建模[J]. 計算機集成制造系統(tǒng), 2001, 7(8):37-40.