建立變速器全生命制造數(shù)字化質(zhì)量管理系統(tǒng)

繆海遒 李剛 黃秋慶 羅慧琪 王佐振

摘要：隨著數(shù)字科技的快速發(fā)展，數(shù)字化推動社會進(jìn)入全聯(lián)接的信息時代和大數(shù)據(jù)時代。某公司主要從事變速器的研發(fā)和制造，但沒有整體的數(shù)字化質(zhì)量全生命管理系統(tǒng)，各區(qū)域的質(zhì)量管理系統(tǒng)處于分散管理狀態(tài)。區(qū)域之間數(shù)據(jù)沒有實現(xiàn)串聯(lián)共享，數(shù)據(jù)查詢時間耗時久并存在數(shù)據(jù)丟失問題，不利于全面質(zhì)量管理。為了全面提升變速器的質(zhì)量穩(wěn)定性與可靠性，實現(xiàn)對產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)治理，該公司決定建立變速器全生命制造數(shù)字化質(zhì)量管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；質(zhì)量；變速器；全生命周期管理

中圖分類號：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

某公司在進(jìn)行變速器售后問題分析時，需要查詢變速器制造過程的整個全生命周期數(shù)據(jù)，通過對比各個制造環(huán)節(jié)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)來識別差異，找到問題的根本原因并進(jìn)行解決。由于每個區(qū)域的數(shù)據(jù)獨立且不互通，各子零件與變速器零件號綁定關(guān)系復(fù)雜，不能直接使用變速器零件號查詢各區(qū)域從來料、產(chǎn)線制造到售后全生命周期數(shù)據(jù)，需要通過各區(qū)域的系統(tǒng)單獨進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與查詢。查詢一個變速器的全生命周期所有數(shù)據(jù)需要2 ～ 3 天，嚴(yán)重影響變速器問題分析解決的效率，進(jìn)而影響變速器質(zhì)量管控。

經(jīng)過多區(qū)域人員全面梳理與分析，項目團隊發(fā)現(xiàn)，若實現(xiàn)變速器制造過程的全生命周期質(zhì)量狀態(tài)的管理，就必須先打通變速器零件來料、變速器產(chǎn)線制造及變速器售后管理這3 塊業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流。此時可以建立一個數(shù)字化系統(tǒng)抓取變速器零件來料、變速器產(chǎn)線制造及變速器售后管理的數(shù)據(jù)庫[1]，并進(jìn)行統(tǒng)一接口管理。可直接用變速器零件號為紐帶，將3 個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)打通，最終實現(xiàn)變速器的全生命周期管理[2]。

2 變速器全生命制造管理各子系統(tǒng)的建立

2.1 變速器外購件管理系統(tǒng)的建立

變速器是汽車傳動系統(tǒng)的核心組成部分，需要具備傳動效率、換擋舒適性、可靠性和適應(yīng)性等，因此要求變速器各零部件幾何尺寸高精度，油液保持清潔，否則會導(dǎo)致變速器功能失效。由此可知，變速器來料重點需要管控零件的幾何尺寸和清潔度。為了達(dá)到快速查詢響應(yīng)并保存外購件來料尺寸和清潔度數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，該公司建立了外購件測量數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)[3]。外購件零件尺寸和清潔度報告由檢測員上傳到外購件質(zhì)量管理系統(tǒng)（圖1），形成龐大的數(shù)據(jù)湖，保證變速器外購件管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的實時更新。

變速器外購件數(shù)據(jù)入庫后，相對應(yīng)的物料將會進(jìn)入車間進(jìn)行變速器裝配。為了方便從數(shù)據(jù)湖中檢索到裝配的變速器所對應(yīng)的外購件質(zhì)量信息，需要利用外購件物料批次的檢測時間與裝配時間進(jìn)行對應(yīng)，保證變速器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確檢索。因此項目團隊利用SQL 語言查詢某一個變速器編號，以獲取該變速器的下線時間，再利用查詢到的時間回溯到該變速器的外購件錄入到系統(tǒng)中的測量數(shù)據(jù)，并建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫接口標(biāo)準(zhǔn)，按精確追溯與批次追溯定義數(shù)據(jù)索引目錄[4]。這樣就能實現(xiàn)外購件測量數(shù)據(jù)與變速器成品相對應(yīng)，以此來達(dá)到快速查詢和響應(yīng)問題。

2.2 變速器制造過程管理系統(tǒng)的建立

變速器制造過程管理的關(guān)鍵在于，整機在裝配時的各工位質(zhì)量狀態(tài)及產(chǎn)線過程能力是否受控。各工位的產(chǎn)線質(zhì)量狀態(tài)監(jiān)控能保證變速器在整個制造過程中沒有錯漏裝及其他變異，保證變速器一次下線合格。制造過程中的產(chǎn)線過程能力能夠提前預(yù)警各關(guān)鍵制造參數(shù)變異，提升變速器關(guān)鍵參數(shù)穩(wěn)定性，保證產(chǎn)線質(zhì)量一致性。

目前，變速器在產(chǎn)線各工位的質(zhì)量狀態(tài)是由QCA 質(zhì)量追溯系統(tǒng)實時監(jiān)控，在各關(guān)鍵崗位設(shè)立質(zhì)量門及質(zhì)檢門，防止缺陷零件的逃逸[5]。產(chǎn)線各關(guān)鍵尺寸的過程能力管理則由QDAS 質(zhì)量分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集分析，并且監(jiān)控關(guān)鍵尺寸的過程能力指數(shù)。為了保證變速器制造過程中系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的方便性，變速器制造過程管理系統(tǒng)可以通過整合現(xiàn)有的質(zhì)量追溯及質(zhì)量分析2 大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)一管理。但這2 大系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是由不同的機器進(jìn)行實時抓取，唯一的共同點是變速器的零件號，因此整合這2 大系統(tǒng)需要先從質(zhì)量追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中查詢出中變速器制造過程中的子零件號，再通過子零件號來綁定質(zhì)量分析系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。把2 個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入制造過程管理系統(tǒng)，使產(chǎn)線數(shù)據(jù)能實時更新（圖2）。

2.3 變速器售后管理系統(tǒng)的建立

變速器售后管理主要是車輛保養(yǎng)數(shù)據(jù)及市場三包維修的數(shù)據(jù)。通過保養(yǎng)數(shù)據(jù)可以分析不同用車環(huán)境下變速器工況，以及不同地區(qū)和環(huán)境條件下變速器的磨損情況，進(jìn)而根據(jù)不同用車環(huán)境優(yōu)化變速器工作邏輯，提升各類環(huán)境下的變速器適用性。通過市場三包維修數(shù)據(jù)可以分析變速器的耐久性，并對產(chǎn)線制造工藝參數(shù)進(jìn)行綜合分析及改進(jìn)?？赏浇Y(jié)合外購件測量數(shù)據(jù)及變速器制造過程產(chǎn)線數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，提前辨識并預(yù)防重復(fù)相似的售后問題，保證產(chǎn)品可靠性[6]。

由于售后的車輛保養(yǎng)數(shù)據(jù)及市場三包維修數(shù)據(jù)與車輛VIN 碼對應(yīng)，而變速器外購件管理系統(tǒng)和變速器制造過程管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)均用變速器編號對應(yīng)，因此在建立變速器售后管理系統(tǒng)時，需要先將車輛VIN 碼與變速器編號進(jìn)行匹配，然后將售后的車輛保養(yǎng)數(shù)據(jù)及市場三包維修數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并統(tǒng)一接口。系統(tǒng)數(shù)據(jù)按車型、變速器號、制造月、行駛里程、維修保養(yǎng)時間以及故障模式等進(jìn)行統(tǒng)一接口采集，再結(jié)合時間、多選和搜索等控件，增加針對車型、維修時間以及故障問題等的篩選功能[7]。通過整合后的變速器售后管理系統(tǒng)，可以橫向、縱向?qū)Ρ溶囕v的售后維修情況，快速識別故障點并展開專題分析，提高問題改進(jìn)效率，減少用戶抱怨。建立后的變速器售后管理系統(tǒng)界面如圖3 所示。

3 變速器全生命制造數(shù)字化質(zhì)量管理系統(tǒng)的建立

由于3 個子系統(tǒng)各自的管理框架存在差異性，且由不同的軟件組成，容易形成數(shù)據(jù)孤島，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互傳和共享。因此該公司的變速器全生命制造數(shù)字化質(zhì)量管理系統(tǒng)以同一個數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)形成數(shù)據(jù)湖，基于外購件、制造過程和售后管理3 個數(shù)據(jù)主題，將3 個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯聚到一起，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織和聯(lián)接，為業(yè)務(wù)的可視化、分析和決策提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

例如，外購件監(jiān)控系統(tǒng)中的抽檢數(shù)據(jù)及異常趨勢，可通過數(shù)據(jù)湖傳遞至制造過程系統(tǒng)中，讓產(chǎn)線及時預(yù)警，重點關(guān)注對應(yīng)工位質(zhì)量表現(xiàn)；而制造過程系統(tǒng)識別出來的過程能力異常項，也可同樣反哺至外購件抽檢計劃的優(yōu)化中，實現(xiàn)檢測資源的最優(yōu)化。而售后管理系統(tǒng)中，售后質(zhì)量問題的閉環(huán)有效性管理信息，也可同步反饋至制造過程中，以便在過程監(jiān)控中進(jìn)行措施落實的有效性檢查核對。子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的匯聚實現(xiàn)了系統(tǒng)間的互聯(lián)互通、信息共享（圖4）。

將3 個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行入湖集成后，建立成變速器全生命制造周期管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)既可以整體運行，也可以分模塊運行。

（1）當(dāng)分析變速器全生命周期數(shù)據(jù)時，輸入變速器產(chǎn)品的零件號就可以查詢到整個變速器的全生命周期質(zhì)量狀態(tài)，包括子零件來料質(zhì)量狀態(tài)、變速器制造過程質(zhì)量狀態(tài)及售后用戶使用產(chǎn)品狀態(tài)。

（2）如發(fā)現(xiàn)售后用戶使用產(chǎn)品狀態(tài)有異常，可以通過全生命制造系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)追溯分析，找出異常點并加以改進(jìn)。

（3）當(dāng)各模塊使用者需要調(diào)用子模塊數(shù)據(jù)時，也可以通過變速器全生命制造管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用與分析，持續(xù)改進(jìn)變速器各環(huán)節(jié)的質(zhì)量表現(xiàn)。

變速器全生命制造系統(tǒng)建立后，各業(yè)務(wù)模塊的數(shù)據(jù)會先通過各子模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，按照固定的數(shù)據(jù)接口形式，統(tǒng)一抓取到變速器全生命制造周期系統(tǒng)的數(shù)據(jù)湖，并進(jìn)行數(shù)據(jù)實時更新管理。當(dāng)需要用該系統(tǒng)查詢分析數(shù)據(jù)時，可以直接從數(shù)據(jù)湖中按照檢索規(guī)則進(jìn)行調(diào)用。這就解決了數(shù)據(jù)來源不統(tǒng)一的問題，極大提高了數(shù)據(jù)調(diào)用的效率，實現(xiàn)了變速器的全生命周期管理。

4 變速器全生命制造周期管理系統(tǒng)的驗證

變速器全生命制造管理系統(tǒng)建立后，各模塊業(yè)務(wù)相關(guān)人員經(jīng)過長達(dá)6 個月的持續(xù)運用，提出優(yōu)化建議67 條并進(jìn)行改進(jìn)。經(jīng)過系統(tǒng)邏輯優(yōu)化及檢索算法的持續(xù)優(yōu)化驗證[8]，變速器從零件來料、變速器制造過程及變速器售后全生命周期的數(shù)據(jù)查詢，由原來的平均2 760.0 min（即46 h）縮短至平均1.8 min，實現(xiàn)變速器制造數(shù)據(jù)快速查詢。由于該系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合優(yōu)勢，各模塊業(yè)務(wù)相關(guān)人員通過該系統(tǒng)提前預(yù)判變速器質(zhì)量數(shù)據(jù)變異46 次，并制定相應(yīng)的措施防止質(zhì)量問題的產(chǎn)生，極大推進(jìn)了變速器數(shù)字化質(zhì)量的管理。

通過建立變速器全生命制造周期管理系統(tǒng)，公司的數(shù)字化質(zhì)量管理實現(xiàn)從0 到1 的運用，并且以點帶面，以該系統(tǒng)為紐帶，在公司內(nèi)部各區(qū)域及外部供應(yīng)商進(jìn)行推廣使用。例如，公司內(nèi)部設(shè)備管理、制造工程和機加工車間等4 個區(qū)域，參考變速器全生命制造周期管理系統(tǒng)，各自搭建各區(qū)域數(shù)字化管理平臺。公司內(nèi)部累計88 人參與數(shù)字化技能提升。在公司外部，利用變速器外購件管理系統(tǒng)對供應(yīng)商過程數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，建立供應(yīng)商共享數(shù)據(jù)庫；同時針對趨勢異常數(shù)據(jù)，通過郵件與系統(tǒng)聯(lián)動的自動預(yù)警功能向供應(yīng)商發(fā)送預(yù)警信息，及時糾偏，引領(lǐng)供應(yīng)商進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

目前，該公司針對混動發(fā)動機與動力電池等正在立項開展的新項目，在項目初期就已同步引入全生命制造周期管理系統(tǒng)，按現(xiàn)有的數(shù)據(jù)湖標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一管理各新項目產(chǎn)品實時數(shù)據(jù)。目前該公司正在進(jìn)行數(shù)字化質(zhì)量從1 到N 的建設(shè)，最終實現(xiàn)公司全面數(shù)字化質(zhì)量管理。

5 結(jié)束語

本研究通過建立變速器全生命制造管理，以變速器零件編號為紐帶將外購件、制造過程和售后質(zhì)量3 系統(tǒng)串聯(lián)起來，形成了基于數(shù)字化質(zhì)量的變速器全生命制造周期管理系統(tǒng)。變速器全生命制造的數(shù)據(jù)查詢大幅度縮減，極大提高了售后問題的響應(yīng)速度與解決效率，并且可以通過系統(tǒng)提前預(yù)判質(zhì)量數(shù)據(jù)的變異，實現(xiàn)變速器的全生命周期管理。

基于變速器全生命周期管理系統(tǒng)，某公司進(jìn)行了人員培養(yǎng)方式創(chuàng)新及工作模式優(yōu)化創(chuàng)新持續(xù)運用。在人員培養(yǎng)方式創(chuàng)新方面，通過自主搭建變速器全生命制造數(shù)字化質(zhì)量管理系統(tǒng)，公司培養(yǎng)了一批既懂業(yè)務(wù)也掌握數(shù)字化技能的“橋梁型人才”。在工作模式優(yōu)化創(chuàng)新上，從IATF16949 體系出發(fā)，建立全流程數(shù)字化管理規(guī)范的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化流程文件14 份，實現(xiàn)傳統(tǒng)流程向數(shù)字化轉(zhuǎn)變的突破變革，從而拓寬質(zhì)量文化推廣范圍，提升全員質(zhì)量意識。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 馬杰. 質(zhì)量管理研究綜述——基于框架、歷程、借鑒的視角[J]. 江蘇商論，2020（12）：114-119+131.

[2] 丁磊. 數(shù)字化全面質(zhì)量管理[J]. 上海質(zhì)量，2020（02）：32-37.

[3] 鄔愛其， 宋迪. 制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型：應(yīng)用場景與主要策略[J]. 福建論壇（ 人文社會科學(xué)版），2020（11）：28-36.

[4] 田玉鵬， 許睿， 董豪. 企業(yè)數(shù)字化質(zhì)量管理能力評價研究——以原材料行業(yè)企業(yè)為例[J]. 創(chuàng)新科技，2020，20（12）：45-53.

[5] 裴小兵， 張麗麗. 基于質(zhì)量門和CMM 的復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)過程的質(zhì)量評價方法[J]. 科技管理研究，2015，35（20）：50-55+66.

[6] 閆波. 基于汽車售后索賠信息的可靠性評價[J]. 上海汽車，2012（08）：35-37+43.

[7] 馮霞. 汽車售后客戶投訴處理方法及技巧分析[J]. 經(jīng)濟技術(shù)協(xié)作信息，2017，（35）：24-25.

[8] 楊小梅， 黎斌. 海量數(shù)據(jù)下的特定語義數(shù)據(jù)檢索優(yōu)化方法研究[J]. 計算機仿真，2016，（05）：422-426.

作者簡介：

繆海遒，本科，工程師，研究方向為汽車動力總成質(zhì)量管理。