离散型制造质量信息化管理平台的研究及应用

梁志辉，黄 梁，陈鲁敏

（杭州汽轮机股份有限公司 信息中心，浙江 杭州 310022）

0 引言

杭州汽轮机股份有限公司（简称“杭汽轮”）是全球工业汽轮机研发和制造的主要基地，是中国装备制造业的领军企业，也是中国工业汽轮机主要标准的制订者和技术引领者。杭汽轮是典型的离散型制造企业，采用典型的面向订单组织设计生产的生产组织模式。杭汽轮几乎囊括了国内工业汽轮机首台套的设计与制造，客户遍及全国各地和世界多个国家及地区，产品涉及石化、冶金、电力、新能源等行业，是全球工业汽轮机产品最多的制造厂。

杭汽轮离散型制造的质量信息化规划是围绕着建设“杭汽轮离散型数字化制造模式”来展开实施的。由于是典型的项目式生产运营模式，汽轮机组都是个性化定制产品，大部分组件不存在批量生产的可能，这使得企业在质量控制过程中无法与流水线型制造企业一样在产品定型后就能明确产品所需的零部件及加工工艺、检验试验要求。目前，企业在生产过程中的质量控制手段还是传统的手工传递纸质记录和人工审批，降低了工作效率，信息传递滞后。同时，由于没有采集和反馈生产现场产品质量数据，难以实现质量信息在企业质量管理各层面上的跟踪和追溯。针对这些问题，需要构建一套系统能实现质量信息的一体化管理。

另外，“中国制造2025” 明确提出了提升产品的质量、可靠性和寿命。高端制造领域是制造业转型升级的着力点，质量管理信息化也是企业信息化建设的重要内容，质量信息化管理平台已经成为ERP（Enterprise Resource Planning）、SRM（Supplier Relationship Management）等企业信息化系统的重要组成部分，杭汽轮的战略规划中也明确要实现互联网+质量管理。

1 制造质量信息化管理平台的目标

杭汽轮制造质量信息化管理平台的目标是控制关键质量活动、实现生产管理控制集成、推进质量信息高效应用、实现质量协同监控与决策。

1.1 控制关键质量活动

借鉴国内企业质量信息化管理平台成功案例，融入设计质量管理、生产质量管理及质量改进方面的先进管理方法与经验，通过信息化手段，转变传统的质量管理模式，为质量管理人员提供一个基于流程、电子化和互联网的质量管理工作平台。通过此平台，企业质量管理人员开展日常质量保障、控制和改进工作，实现质量管理工作网络化动态协同处理和关键质量活动控制。

1.2 实现生产管理控制集成

要实现与企业其他信息化系统，包括ERP系统、MES（Manufacturing Execution System）系统、OA（Office Automation）系统之间的无缝集成，使质量管理活动有效融入到企业相关业务流程，实现质量管理控制的统一协调、上下衔接、首尾贯通，支持生产管理体系高效运转。

1.3 推进质量信息高效应用

借助信息化的优势，实现对质量数据的全面化采集和系统化组织，结构化产品质量过程，快速查询和智能化统计结果，充分挖掘产品质量数据价值，实现质量数据应用，使质量数据得以高效流转应用，为企业质量管理体系持续运行与提升提供支撑。

1.4 实现质量协同监控与决策

通过网络信息手段使质量信息在股份公司与分公司、子公司之间，质量业务层和管理层之间融会贯通，及时传递和反馈，为公司各层管理人员提供质量协同、监控及决策支持，实现对重要产品质量问题的协同处理，对产品生产过程质量状态进行实时监控，对影响产品质量的关键因素进行分析并提供质量决策参考。

2 制造质量信息化管理平台的实施过程

杭汽轮以满足目前及未来的业务发展需要为根本要求，遵循现代信息管理理念，建立质量大数据以满足主动型、预防型、竞争型的质量管理要求，充分满足生产过程、生产管理和决策支持层面的各种质量管理需求，提升企业质量风险管理控制水平。

2.1 以驱动公司业务发展为导向，贯穿企业各职能部门和生产环节

杭汽轮是典型的离散型制造企业：多品种、单件、小批量的订单式生产模式，生产周期较长，必须按用户需要的技术参数单独设计，生产组织复杂，难度大。面对当前激烈的市场竞争，提高产品质量有利于提升企业的市场竞争力。

基于杭汽轮当前的生产实际状况，建立一套遵循现代管理理念的质量管理流程，不仅是对原有管理体系电子化的过程，也是对传统质量管理模式的信息化升级，是对原有的管理流程、原有资源的进一步优化。为了提高资源的利用率，制造质量信息化管理平台与企业其他信息系统（杭汽轮ERP系统、MES系统、OA系统）进行集成，通过数据接口直接导入调用，数据信息一次采集，多方利用。

通过产品质量控制形成一条贯穿企业各职能部门和生产环节的质量信息主线，收集分散在各个信息系统的质量数据，产品检验数据从相对实时的生产实绩中采集，提高质量管理人员对现场的响应速度。同时，考虑到公司的ERP、MES、OA等系统都是独立运作，质量信息化管理平台自成体系后可与其他系统互联互通，利用信息化手段对质量数据进行有效的组织、汇总、管理和应用，改变质量信息被多个系统割裂的状态，消除质量信息孤岛，达成数据的最大化利用，形成企业质量大数据，成为企业决策的有效依据，提升核心竞争力。因此，质量管理平台以产品质量控制为核心，涵盖产品质量文件、试验质量管理、计量器具管理、质量改进管理和任务工作台等，再加上人员权限管理、质量工作流管理、接口管理和报表工具等基础数据做支撑，形成全面且可灵活配置的质量信息化管理平台，其总体架构如图1所示。

图1 质量管理信息平台总体架构Figure 1 Overall architecture of the quality management information platform

2.2 结构化质量过程数据，规范产品质量信息和促进企业精益制造

2.2.1 结构化质量控制信息，规范质量业务运行

以往在合同签订后质量检验计划需要提交用户审核，再通过预检会确认，期间耗费大量时间，会致使生产无法有序开展；在生产进行中，用户也会提出相关要求，但若当下的生产条件不满足该要求执行，为了满足用户需求，往往会耗费大量人力、物力，不断重复进行相关检验、试验。这类重复性工作既浪费时间又增加企业的制造成本。

杭汽轮作为国内工业透平的先进制造企业，在产品实现过程中致力于将企业标准推向国际市场。基于国际市场对中国制造认知度不高和对中国制造企业采用的国家标准、企业标准的不信任态度问题，为了更好拓展国际市场，公司在产品设计中努力遵循工业汽轮机行业首选的国际标准《API 612石油、石化和天然气工业用特殊用途汽轮机》以及原材料的ASME（American Society of Mechanical Engineers）标准与EN（European Norm）标准，让全球用户了解中国标准，接受中国制造的产品，支持中国智造。

基于对质量控制计划不确定因素及实施流程的调研，我们采用结构化质量检验计划来规范产品质量数据。为此，我们梳理了公司各类型产品，参考国际惯例对零部件进行分类，以生产制造流程为主线，明确检验标准、验收规范以及用户参与方式。汽轮机各零部件依照其材料种类及工艺过程形成完整的质量检验计划数据库，并且检验过程中各节点设置有常规项与特殊项：常规项作为公司日常生产活动中的必检验项目，而特殊项是总结往年合作经验以及标准最高要求的检验节点。无论常规项还是特殊项，销售技术支持人员都可以根据用户要求进行选择，而超出数据库范围的检验要求则需要与公司进行沟通。最终，形成结构化的质量检验计划作为销售的技术支持文件，有效弱化了因与用户沟通对制造周期的影响。这种方式不仅规范了企业内部的操作，更利于使企业各业务部门明确用户的特殊需求，并且通过与公司MES系统的数据交互实现对生产过程高效控制和促进企业的精益制造。

以汽轮机主要零部件转子为例，其质量检验计划如图2所示。

图2 转子质量检验计划示意图Figure 2 Schematic diagram of rotor quality inspection plan

2.2.2 智能化管理质量数据

信息化技术与大数据思维深度融合，已经在各个行业中产生了大量应用。利用信息化技术，可以提高产品质量过程控制和全生命周期质量追溯能力，促进质量控制的系统化、流程化。制造企业的质量管理急需利用这些工具与技术解决一些不可见、不确定的问题，并使产品质量更加透明化，以进一步提高工作效率和降低因质量缺陷引发的制造成本，并且通过建立产品的完整质量档案为实现真正的产品全生命周期管理提供重要基础数据。

质量信息化管理平台基于公司质量体系要求，在智能化与精益化上深挖，将质量过程控制的各项工作流程、业务系统、数据结构，纳入信息平台统一管理；建立质量管理、质量分析模型，对信息平台收集的数据进行挖掘、分析，以有效预防加工过程的错误发生，减少制造过程中的不确定因素，实现质量数据的实时传递与预警，真正实现质量的智能化管理。具体内容如下：

现有各个系统功能分析和融合：融合公司OA模块中不合格品处置部分功能，实现不合格品通知单启动处置流程；融合MES系统，实现通过工序进行质量追溯，利用检验报工的质检结果控制下一道工序的开工，并将产生的质检计划质量编号发送至质量信息化管理平台，MES系统质量管理模块如图3所示。

图3 MES系统质量管理模块Figure 3 MES system quality management module

产品制造过程资料的收集、存储和管理：实现汽轮机组随机合格证数据结构化，制订标准模板，实现验收标准的管理、各类理化试验报告审核和查询，实现原材料证明书、复验报告、外购件合格证明书、检验检测报告、重要工件材料质量卡片、工厂数据报告等技术资料归档管理，并可进行调取审阅。

加强质量管理流程：按照检验员实际操作建立各类质检数据管理模块，检验员方便快捷管理合格证及各类理化试验数据；建立项目管理模块，将项目相关的各类资料以月度工作下发模式进行管理。

量器具的台账管理：根据公司各检定站当前业务需求开发编制，实现计量标准管理、计量器具台账管理、检定部门和检定人员管理以及各类检定记录的流程管理。

外购配套件的统一管理：实现机组相关的监造协议、记录卡、装配记录、试车大纲、合格证、MDR（Manufactory Data Report）、联系单以及外购配套件合格证等信息的管理，由原纸质传递保存的形式转变为技术资料扫描件形式进行管理。

对质量数据进行数据分析：对质量平台收集的数据进行分析，针对各分类的功能分别编制查询统计页面，形成数据分析表，提高质量数据信息的记录和检索效率，有效地集合质量资源，并合理分配使用。

3 结语

本文通过对杭汽轮公司离散型制造的生产模式以及质量控制问题的研究与分析，建立了一套向集成化、网络化和智能化方向发展的质量信息化管理平台，构建出了公司质量管理系统整体框架。质量管理作为产品制造过程中不可或缺的一环，为上层系统提供大量的实际质量数据，对企业稳定有序生产、提升产品品质、提高企业管理水平和经营绩效具有重要意义。