波动管理软件平台设计与实现

王桂锋

（中航工业综合技术研究所，北京 100028）

波动管理软件平台设计与实现

王桂锋

（中航工业综合技术研究所，北京 100028）

首先论述了波动管理的波动削减模式，其次介绍了波动管理软件平台的设计与实现，最后分析总结了波动管理软件平台多次改进和完善，以及波动管理软件平台试用、试运行的效果。

关键特性；波动削减；波动管理；波动管理软件

近年来，以波动削减技术为手段，开展对影响产品质量的各种复杂因素及关键波动源的系统分析，制定针对性的波动削减计划，运用协调配套的集成技术方法，控制和提升产品的实物质量与可靠性水平，是航空工业领域质量改进活动的基本趋势和方向。由于产品关键特性的波动管理业务流程复杂，涉及的部门、人员众多，需要采集大量的质量数据用于分析计算，也需要专业质量工具的紧密支持，因而以软件作为实现产品波动削减的有效工具会取得事半功倍的效果。波动管理软件平台是依据波动削减技术为基础研发的，采用了主流的IT技术与架构，实现了基于波动削减技术的波动管理的主要功能，集成了产品波动削减所需的质量工具。

1 波动管理的波动削减模式

HB9103-2007《关键特性的波动管理》提供的波动削减模式由7个步骤组成，从关键特性的定义开始，到监控产品制造过程业绩结束。波动削减模式的详细步骤如下。

步骤一是了解关键特性及所要求的业绩表现：对关键特性进行波动控制的第一步是成立跨职能小组，通过理解顾客要求，考虑适宜的制造方法，依据图纸和规范，确定关键的产品特性和关键的过程特性，同时，应对这些关键特性的波动提出相应的要求，如过程能力指数。

步骤二是策划一个能实现可接受业绩表现的制造过程：制造过程策划目标是设计、选择能够满足步骤一确定的关键特性波动要求和未来的期望的制造过程。通过对制造过程的设计和选择，可以降低过程的固有波动，从系统上保证过程能力。

步骤三是运行过程以生成数据：试运行过程的目标是对确定的制造过程进行试运行并收集数据。运行这些过程，确保策划的数据收集方法能提供过程参数，并得到与关键特性有关的产品波动。

步骤四是分析数据以确定相应的措施：对数据的准确解读作为过程业绩表现和产品波动的证据。生产方对控制图进行判断以确定过程是否稳定。如果过程不稳定，生产方应采用适宜的问题解决工具来调查确定根本原因。如果过程稳定，但过程能力不满足顾客要求，生产方应对造成波动的各种普通原因进行排序，以识别影响最大的波动源。如果过程能力满足顾客要求，则不必对过程采取进一步的措施。

步骤五是通过研究采取措施（运行、再设计和改进）：通过研究关键特性的业绩表现采取相应的措施，重新试运行过程，验证措施的效果，如果没有达到要求，则需要对过程进行再设计和改进。

步骤六是持续监控过程的业绩表现：该步骤强调在过程稳定且有能力后，应对过程进行持续的监控。在不可预知的异常波动对顾客造成损害之前，掌握持续改进业绩表现对于了解何时产生这些波动非常重要。

步骤七是是否要求对过程进行更改：如果要求对过程进行更改，则可以转到步骤二、步骤五或步骤六，如果不要求对过程进行更改，则直接转到步骤六进行持续监控。如果过程能力下降，或顾客要求的变化或提高，都应考虑对过程进行更改，以确保过程满足要求。

波动管理软件平台的研发目标是为企业提供应用波动削减技术开展产品关键特性波动管理的支撑软件工具。波动管理软件平台在以下几方面对企业开展产品关键特性的波动管理提供了支持。

一是持续的在线监控能够快速发现关键特性的波动情况，包括针对零件的监控和针对关键工序的监控。

二是分布式的数据采集功能，提供了统一的数据管理方式，能够及时快速的收集所需测量数据。

三是提供了基于波动削减技术的波动管理流程，使得用户实施产品关键特性波动管理更加容易，更省时省力。

四是集成了波动削减所需的质量工具，软件平台负责数据和分析结果的存储，使得用户专注于进行数据分析而不需要关心分析数据及结果的管理。

2 波动管理软件平台设计与实现

波动管理软件平台采用流行的B/S结构，数据集中统一管理，具有一次安装，多个客户端免安装的特点，大大简化了系统维护工作。波动管理软件平台基于稳定成熟的 .net平台，采用Silverlight技术，使用C#语言进行开发。

2.1 软件平台的核心功能

波动管理软件平台包括系统管理、基础数据配置、在线监控、波动管理、统计汇总、质量工具六大核心功能模块。波动管理软件平台核心功能如图1所示。

系统管理模块包括项目管理、用户数据权限配置、角色功能权限配置、项目参数配置等子功能。软件平台使用不同的项目管理不同工程型号的数据，数据权限确保了用户只能访问自己拥有数据权限的数据，功能权限确保用户只能操作自己拥有功能权限的功能，用户使用参数配置功能设置软件平台的参数，如数据刷新时间，是否启用项目权限等。

基础数据配置模块包括建立BOM管理、故障模式与影响分析、风险分析表单等功能，提供了用户自定义故障模式与影响分析、风险分析表数据字段的功能。

图1 波动管理软件平台核心功能

在线监控模块包括零件监控、关键特性监控、关键工序监控、失控点处理等子功能。零件的监控功能实现了在一个监控界面同时监控该零件的关键工序是否受控，关键工序的监控能够监控关键工序是否受控以及波动情况，关键特性的监控实现了在一个监控界面同时监控该关键特性的所有关键工序是否受控。失控点处理功能包括对失控点进行原因分析，制定纠正措施以及纠正措施的验证结果。

波动管理模块实现了波动管理步骤和程序的相关功能，包括波动管理流程管理和波动管理识别阶段、诊断阶段、优化阶段和控制阶段等功能。

统计汇总模块以图表的方式显示统计汇总数据，提供了生成过程能力测评表和统计图表等子功能，统计图表包括失控与受控统计、失控点处理情况统计、波动管理4阶段统计等。随着用户需求的变化，可以不断增加新的统计汇总功能。

软件平台集成了质量屋、故障模式与影响分析、风险分析表、统计过程控制、过程能力分析、试验设计、测量系统分析、帕累托图、因果图、彩虹图、运行图等质量工具，实现了质量工具与波动管理流程的紧密结合。软件平台使用人员可以在开展产品关键质量特性的波动管理过程中使用质量工具，也可以独立使用质量工具进行数据分析。

2.2 软件平台业务流程

波动管理过程如图2所示，包括波动管理和在线监控两部分。在零件的生产过程中，持续不断地采集关键工序的生产数据，通过控制图对零件、关键特性和关键工序进行持续监控，能够及时快速地发现过程波动情况，在产生失控点时对失控点进行原因分析、制定纠正措施和验证纠正措施的效果。当启动波动管理流程对零件的关键特性进行波动削减时，就进入了波动管理的识别阶段。在识别阶段，分析潜在的波动源，进行测量系统分析以保证数据的质量，对控制图进行判断以确定过程是否稳定，如果过程不稳定，应采用适宜的问题解决工具来调查确定根本原因，如果过程稳定，进行过程能力的计算；如果过程能力满足，则不必对过程采取进一步的措施；如果过程能力不满足，则要进入波动管理的诊断阶段。在诊断阶段，分析过程能力不满足的原因，对造成波动的各种普通原因进行排序，识别影响显著的波动源并制定应对措施。在优化阶段，改进波动源对过程波动的影响，如果过程能力仍然不满足，则返回诊断阶段；如果过程能力达到要求，进入控制阶段。在控制阶段，过程稳定且过程能力达到要求，应对过程进行持续的监控。

图2 波动管理过程

2.3 在线监控

软件平台的在线监控功能主要包括零件的监控和关键工序的监控。零件的监控功能实现了在一个监控界面同时监控该零件的关键工序是否受控, 在监控图中圆点代表要监控的零件对应的关键工序，闪烁的红色圆点表示关键工序不受控，用户可以设置监控背景图和关键工序在背景图上的显示位置。关键工序的监控通过控制图实现，能够监控关键工序是否受控以及波动情况，系统提供的控制图包括统计控制图、彩虹图和运行图。关键工序的在线监控如图3所示，图中使用了双侧公差彩虹图监控工具，当用户采集数据后，数据就会在监控图中显示，图中圆点41和18表示关键工序存在失控点。

2.4 软件平台的数据采集方式

软件平台采用数据库的方式集中统一管理采集的数据，提供了多种数据采集方式。在线监控功能定时通过网络从数据库获取采集的数据，数据采集终端通过网络实时传递数据到数据库。数据采集方式如图4所示，包括由用户通过软件系统提供的数据采集界面录入数据、用户使用仪器测量数据，通过连接测量仪器的工作站电脑读取数据并通过网络将数据传递到数据库、通过自动化的设备自动采集数据并通过网络将数据传递到数据库、从其它现有软件系统自动提取所需的数据4种方式。

图3 关键工序的在线监控

图4 数据采集方式

3 波动管理软件平台试运行和试用效果

波动管理软件平台前后经历了五次版本发布和试用。版本1.0.0.0在试用版本的基础上增加了利用收集的数据快速计算过程能力、过程能力指数和构建质量物料清单时从制造管理系统中提取关键特性对应的零件和关键工序的功能。版本1.0.1.50梳理和完善了波动管理流程和在线监控模块，并根据企业的实际情况，增加了运行图监控工具。版本1.0.1.50的适用范围扩大到两个部装厂、检验处和工艺处。版本1.0.1.51根据用户意见修改了软件的缺陷，对不符合企业实际情况的功能做了修正。版本1.0.1.52增加“采集权限分配”和“采集数据提交”功能。

波动管理软件平台经过不断的修改和完善，软件平台逐步稳定，软件试用效果较好，达到了能够采集数据并进行波动管理的预期目标。软件试用的效果主要体现在以下方面：

一是以前进行过程能力测评时手工进行，各部门提交Excel电子文档，然后汇总Excel电子文档数据再进行过程能力测评，工作量大，周期长，现在使用软件进行过程能力测评大大节省了时间并减少了工作量。

二是以前使用minitab、Excel等独立专业工具分析数据，数据的保存和分析是分离的，用户要花很大精力管理和存储数据，而波动管理软件实现了质量工具的集成，用户可以专注于进行数据分析而不需要关心数据及分析结果的存储管理。

三是在线监控和实时数据采集能够对生产过程进行全面监控，使得质量管理人员能够及时发现并处理质量问题。

4 结束语

在生产过程中使用波动削减技术控制产品质量特性的波动，可以系统地减小和消除制造过程的各种波动，能够大大提高产品的质量和客户的满意度。波动管理软件平台完全满足波动削减的相关理论和实践，是实现产品波动削减的有效手段和载体，尽管波动管理软件平台达到了能够采集数据并进行波动管理的预期目标，仍然有许多不足和需要改进的地方，在以后开展波动管理相关工作时，要深入的学习和理解企业波动削减的需求和实际情况，在业务上进行梳理和提炼，进一步完善和优化软件平台的波动管理流程，将波动管理软件有效的融合到企业现有的软件系统中。

[1] HB 9103-2007 关键特性的波动管理[S].

（编辑：劳边）

TP319

C

1003–6660（2014）06–0014–04

10.13237/j.cnki.asq.2014.06.004

[收修订稿日期] 2014-09-22