基于MES的質量信息化管理的實現
1 研究背景
在離散制造行業中，對單件小批量生產，質量管理一般要求檢驗每個零件、每道工序的加工質量。為保持產品的可追溯性，傳統的管理模式是通過手寫或者Excel表格錄入的方式來記錄產品的原材料物料批次號、過程在制品質量數據、成品質量數據等，這種管理方式雖然能夠在一定程度上保持產品的可追溯性，但也暴露出了一些問題：①我們需要耗費大量的人力和物力去收集和整理這些質量數據;②由于涉及環節太多，數據量太大，中間會遺漏很多數據;③數據共享性差，因為它們都是分散保存到不同的人員手里，追溯時需要詢問多個不同角色人員，查閱多個Excel表格，翻閱大量紙質資料;④用紙質文件保存風險大、成本高，長期累積，紙張堆積如山，一旦丟失，將無法追溯。在MES中，包含產品生產過程中大量的靜態數據和動態數據，所以可以借助于企業推行MES的機會，針對企業現狀實現對質量的信息化管理。如何充分利用MES中的相關功能模塊，如基礎數據模塊、車間管理模塊、庫房管理模塊、統計分析模塊等，實現質量數據的實時準確采集，保證質量信息的全面可追溯性，實現對質量信息的高效統計分析是本文研究的重點。
2 MES中質量管理與其他模塊關系圖
MES(制造執行系統)是針對企業整個生產制造過程進行管理和優化的集成運行系統，MES按照基本功能體系結構可以分為三部分模型：生產管理模型，影響生產的主要功能模型，影響生產的其他功能模型。質量管理和庫房管理屬于影響生產的主要功能模型，它與MES生產管理模型中功能模塊的信息交互如圖1所示。
質量管理與其他模塊信息交互
圖1 質量管理與其他模塊信息交互
3 質量信息化管理實現過程
3.1 質量數據采集
產品由原材料制造成成品是一個復雜、多變的過程，期間會產生很多中間品，如果數據采集不及時，狀態一旦發生變化，將無法逆轉，所以保證數據采集的實時性和準確性很重要。目前，質量數據的采集方式有手工錄入，數據轉換與共享和自動采集等。產品不同階段的質量信息，采用不同的數據采集方式：①原材料的物料批次號，在備料過程中，由原材料庫管員通過手工錄入系統，與生產任務相關聯，貫穿于產品整個生產周期，最終隨產品入零件或成品庫;②產品的基本質量信息，如是否關鍵件、關鍵工序，工序檢驗方式，關鍵尺寸等，由工藝技術人員定義好，和零件的工藝信息一起存儲在基礎數據管理模塊中，當任務投產時候，通過數據轉換方式把這些信息輸入MES的其他模塊中;③過程在制品的質量信息，通過掃描質量跟蹤卡上條碼方式將質量數據實時采集到MES的生產跟蹤模塊中;④成品檢驗編號，通過掃碼輸入并同成品其他信息一起入庫、出庫。
通過以上方式在MES中實現了對產品從原材料到成品整個生命周期質量數據的實時采集，為后續質量信息的追溯和質量數據的統計分析奠定了基礎。
3.2 質量信息可追溯性
質量信息的可追溯性是質量管理的重要組成部分，MES中對產品質量的追溯就是從原材料到產品交付整個過程的追溯。對產品質量的形成過程進行分析，質量信息可追溯性的對象主要包括：
3.2.1 原材料的可追溯性
原材料質量信息來源于上游物資供應鏈系統，通過數據輸入方式將原材料物料批次號與任務信息關聯后，如果要對過程在制品原材料信息進行追溯，通過MES系統中打印的質量跟蹤卡就可以查詢到對應物料批次號，如果對已經完工入庫或者交付的產品原材信息進行追溯，在出入庫記錄或者庫房里面也可以很快查尋到物料批次號，有了物料批次號我們再回到物資供應鏈系統就可完成對原材的追溯。通過開發MES與物資供應鏈系統數據接口的方式還可以將原材料的信息直接推送到MES中，在MES中直接完成對原材料質量信息的追溯。
3.2.2 工藝信息可追溯性
工藝信息的可追溯性是指對產品工藝路線的設計、工藝參數選擇和確定等信息的追溯。本項目通過在MES中建立基礎數據管理模塊對產品工藝路線信息進行存儲和管理，產品一旦投產，工藝路線信息可自動與生產任務相關聯，通過在系統查詢界面輸入產品的名稱、圖號或訂單編號等就可快速查詢到產品采用的工藝路線、選擇的工藝參數和工藝設計和確認等信息。
3.2.3 制造過程信息可追溯性
制造過程是產品質量的實現過程，在產品制造過程中，影響產品質量的人、機、料、法、環、測關鍵因素中有4個因素是與制造過程直接相關的，因此制造過程質量信息量是最大的，對制造過程信息追溯實現起來也是最復雜的。在制造過程中，通過掃描質量跟蹤卡上的條碼將各個工序的質量信息采集到MES中，信息包括：各工序操作人員、檢驗人員、送檢數量、合格數量、質量異常情況等，并支持通過掃碼、訂單信息、產品信息等維度的查詢，實現了對零件工序級的可追溯性。
3.2.4 外協件的可追溯性
外協件包括全套外協、零件外協和工序外協。因為外協廠家的過程質量信息是很難控制的，我們只實現了對外協的廠家和外協成品質量信息進行追溯，實現方法是，在MES中對每個外協廠家創建一個唯一的ID，外協廠家以加工者的角色參與進來，建立成品檢驗模塊對外協成品的質量信息進行記錄。
3.3 不合格品審理
工序檢驗發現過程異常信息后，提交異常信息，質量管理人員組織不合格品審理后，將審理結論登記回系統中，系統自動根據審理結論調整生產計劃，審理結論包括：報廢、返工、返修、讓步放行、超差放行等，質量管理與計劃管理的關系如圖2所示。
計劃管理與質量管理ER簡圖
圖2 計劃管理與質量管理ER簡圖
3.4 質量信息的統計
質量信息的統計包括對產品質量信息的統計和對操作人員質量信息的統計，統計分析的最終目的都是為了使復雜的生產過程處于受控狀態，保證持續、穩定地輸出合格的產品。MES中包括了大量的制造過程數據，通過對這些數據進行提取、分析和計算，我們可以得到我們需要的質量信息，比如不合格品審理信息、員工一次送檢合格率、工序檢驗數據等。
4 質量信息化管理實施效果
基于MES的質量信息化管理實現了對零件從原材料，經生產過程，到成品出庫生產全過程質量數據的采集和質量信息的全面可追溯。系統在企業成功實施和使用，實現了對所有任務的原材料物料批次號、過程質量信息、成品檢驗數據、生產批次信息的實時管理和全面可追溯性，實現了對質量數據的實時采集和統計，實現了對所有操作人員和外協廠家一次送檢合格率的實時統計和計算;實現了質量信息可追溯性;質量管理效率也得到明顯提升。質量信息化管理的成功實施，顯著提升了企業的質量管理水平，也為企業后續信息化管理工作的持續推行和改善創造了先決條件，通過系統對不合格的故障模式進行分析，采取對應的技術和管理手段，產品質量得到顯著提高。