基于过程方法的信息化可追溯系统建设

张丽华，李 亚，张绍伦

（洛阳船舶材料研究所，河南洛阳 471023）

0 引言

质量管理体系涉及到产品生命周期的各个环节，随着现代工业体系的发展，大质量概念逐步深化，顾客与其他相关方的要求不断提高。而过程是组织实施质量标准的重点和难点，将工业生产活动作为相互关联、功能连贯的过程组成的体系，来理解和管理，可以更加有效和高效的得到一致的和可预知的结果。当面临各种内外部因素的波动变化时，为了强化质量管理改进的可操作性，确保生产管理计划和指令执行到位，提高质量可控性和生产效率，实施工业化和信息化两化融合已成为工业系统管理优化的重要发展方向。企业信息化管理是企业实现可持续发展的根本[1]，工业化与信息化融合要在产线上落到实处，只有紧密结合企业产线自身的过程特点，在工序现场实地应用信息化技术和相关软件，才能预防信息化工作与实际生产脱节的现象，减少相关的手动操作所带来的人为差错，提高效率。

本文拟以过程分析为基础，结合企业生产实际，进行信息化系统建设的策划，从而实现管理体系监视和测量系统的改进，减低人为错误率，提高产线效率，同时，也为企业后续的信息化、智能化系统方面的进一步发展提供有益借鉴。

1 质量管理体系过程方法

质量管理体系包括组织确定其目标，以及为获得期望的结果确定其过程和所需资源的活动。以其相互作用的过程和资源，向有关相关方提供价值实现结果[2]。整个管理体系可以看做是一项大的活动，在这项活动中，组织围绕实现预期目标，确定过程和所需资源，并对过程和资源实施管理，向有关相关方提供价值和结果。质量管理体系是由相互关联的过程所组成，其目标是顾客满意，核心是过程方法。过程与过程之间存在一定的关系，这种关系往往不是一个简单的按顺序排列的结构，而是一个比较复杂的网络结构。在构成质量管理体系的网络结构中有一些过程对产品质量的形成起决定性作用，过程方法的实质是预测、预防和持之以恒的改进，将计划—实施—检查—处理（Plan-Do-Check-Act，PDCA）循环持续改进的思维纳入过程方法，其要义就是跟踪和管控过程变化，不断采取措施应对变化，从而实现预期结果和增值。理解过程，进行过程的有效管理、资源的高效利用及跨职能沟通壁垒的减少，能够使组织尽可能的完善其管理体系，并优化组织绩效。

与此同时，质量管理体系中“循证决策”和“成文信息”也为大数据、云计算等高新科技应用预留了空间，循证决策是基于数据和信息的分析和评价的决策。对每一过程、每项活动的关键指标进行测量和监视，是“循证”的关键，信息化产线监视和测量系统为数据收集分析提供了更为先进的处理手段。基于数据的信息化过程控制也成为优化运行过程的重要优化方向。建设产线信息化可追溯系统可以成为企业提高质量信息跟踪能力、应对过程变化的有效措施。

2 产线监视和测量系统信息化改造

2.1 企业生产线现状及过程分析

目前某船舶企业主要的产品可分为三大类制品，企业内部有局域网，将各个车间连在一起。生产线流程示意图见图1，共有4个生产车间，生产线流程可分为15个工序，其中包含4个重要过程。

图1 生产线流程示意图

在进行信息化系统改造前，产线各工序的监视和测量工作常规工序过程主要依赖工人自检，对质量控制点，则主要通过质检员专检、跟踪核对的方式进行。产品从物料、半成品到成品的质量过程跟踪表主要是操作人员或质检员填写后，最终由质检员收集整理，统计报表，每周汇总统计表报送质量工程师。对某件产品的质量跟踪过程对人的依赖性比较强，容易出现人为错误，如在产品标签填写过程中，也出现过填写重复批号信息或错误批号等情况。

2.2 信息化系统实施原理

信息化可追溯系统使用的最终目的在于优化质量管理体系监视与测量过程的产品信息跟踪，通过过程中各工序的跟踪码关联数据来实现跟踪，规范工序作业过程，实现产品质量相关要素的可追溯性。

在系统上线运行之前，需要进行初始化资料设置，在赋码系统建立生产线技术规范、生产指令、操作工基本资料（定员）、供应商、产品等原始信息，产生原始码，系统通过产线信息化来管理不同的指令任务，技术规范用来控制工序过程及跟踪码数据的关联，生产指令用来控制赋码系统正确地管理产线的各项工作，使其能够满足不同正常和异常作业的需要，人员资料可以用来管理实际操作过程中每个员工对应的作业权限，对于不同用户登陆系统可以根据权限，按用户组或者按照用户个人分别赋予不同的权限，避免作业混乱，降低人为出错率，确保过程质量稳定性。

对于生产线的扫描、打印、显示等终端设备，通过建立通信接口编码与工序代码的对应关系，由系统处理收集到的数据，根据数据来源的通信接口，判断给对应的工作站终端发送相应的生产指令信息。当物料制品进入一级工序，产生一级跟踪码，一级跟踪码以一维条码/二维条码的形式体现，成为跟踪码。所有产品的最小包装带有唯一的跟踪码，系统以一维条码/二维条码的方式，对编码进行控制，在生产过程进行赋码，通过跟踪码记录每件制品的质量信息，包括生产日期、批号及原料来源等其他相关信息，并传输到数据库进行储存。出入库时将跟踪码激活，并上传到信息化可追溯系统，在流通过程中通过扫描或录入跟踪码查询产品流转过程信息，当出现质量问题时，可以根据跟踪码带有的产品信息进行追溯。

产线自动赋码系统与信息化可追溯系统通过数据接口，进行原始跟踪码的导入（见图2）。产线自动赋码系统与信息化可追溯系统与扫描系统、显示屏幕、条码打印系统等通过接口进行联系。通过现场数据收集传送到信息化系统后台，经过后台逻辑处理，将信息反馈给现场指导作业人员如何进行下一步作业，自动生产线则可以通过数据接口指导自动设备进行自动生产处理。

图2 信息化可追溯系统示意图

为实现跟踪的目的，需要并将跟踪码通过一维码/二维码的形式标记在包装外面，可以通过扫描识读或肉眼识读。跟踪码依据生产计划指令，在信息化可追溯系统中申请核发，并与实物物料制品关联；在生产前，通过数据接口将跟踪码导入产线自动赋码系统（见图3），在生产过程中，赋码系统给每个产品赋码，并通过扫描将不同层级的跟踪码关系加以关联，并储存在数据库中，系统根据事先设定的规则或人为决定的时间点，将跟踪码关联数据通过数据接口发送到信息化可追溯系统，跟踪码被激活后可以在该产品进入流通或使用过程中进行查询、管理。同时，针对该企业现有手动和半自动线并行的情况，分别设置信息化接口，支持2种生产模式切换，系统中的生产数据可以从标准接口的文件导出，为企业产线后续的自动化、智能化建设预留数据接口。

图3 产线自动赋码系统示意图

2.3 产线监视和测量系统信息化改造

根据过程现状，针对包装生产线在装包之前对最小包装进行跟踪码赋码，在裹包机后加装自动扫描设备、自动剔除设备、手持扫描设备、条码打印机实现一级跟踪码数据采集、检测及后续包装的赋码和包装关联关系建立。针对某制品生产手动线，在装包之前对最小包装进行跟踪码赋码，同时在二级三级包装工位配置条码打印机、扫描枪、完成后续包装赋码及关联关系建立。采取网络版架构，在服务器端实现数据共享管理。

建立支持同一生产企业同时拥有自动包装线和手工包装线的模式，支持多种产品多种包装方式，在生产任务建立时选择用何种产品及包装方式；系统需要对现场各种情况的机动应变能力：系统提供多种异常处理功能指令设定功能，通过现场功能条码扫描即可使赋码系统切换到相应异常处理流程。

给每个工作站配备扫描设备、显示设备、打印设备、贴标设备，可通过工作站编码及多用户智能卡来控制每个工作站作业情况，并由赋码系统给每个工作站给出作业指示，显示在屏幕上；系统对于条码数据收集的正确性进行判断，避免对同一条码多次扫描重复计数；全面实现企业入库核注、出库核销操作的条码数据采集和数据上传。

考虑到企业在生产线、工序工作站、产品技术规范等不确定因素，为使系统能够灵活处理企业多生产线、多工位、多技术规范等需求，需要针对实际过程中可能出现的问题或变化，在质量监管与追踪、防伪以及产品的出入库方面建立信息化数据交互接口。

2.4 产线信息化改造后跟踪码关联路线

过程设计完成后，一级二级三级跟踪码之间关联路线如图4所示。生产车间根据生产指令计划及原始码，在信息化可追溯系统中申请跟踪码，获取各级跟踪码后，根据规定的格式，通过赋码系统的跟踪码导入功能，将新的产品跟踪码导入产线自动赋码系统。各种物料原始码流转到一级工序后，在制品在一级工序贴一级跟踪码，经传送带/人工传递到扫描工位，由工业扫描器读取一级跟踪码并计数，系统将采集的信息进行处理。如果不能正常识读，剔除装置/检验员会将不合格品踢出处理。

图4 信息化改造后数据跟踪路线示意图

当能够正常识读的一级跟踪码的数量达到技术规范要求时，系统根据设定自动分配二级跟踪码，向下一工序流转，二级工序按照工艺要求进行工位操作，同时生成二级跟踪码，并建立一、二级跟踪码之间的关联关系，二级与三级之间的数据关联同理。跟踪码的数据关联也受生产指令信息控制。产品包装赋码完成，仓库出入库时通过扫描终端扫描并将数据传输给信息化可追溯系统平台进行核注核销。

在运行过程中，需要注意的是，在车间工序现场作业时，赋码系统将工序过程中收集的跟踪码，形成关联数据后导出成规定格式文件，供过程的监视和测量使用。于是，实际的赋码必须与各级关联数据一致，若生产过程中，因为人为或其他因素导致实际的情况与赋码系统的关联数据不一致，如二级工序完成后，已经结束的一级码被人为或以其他方式更换，但系统却没有产生相关的变更处理，则会在物料产品流转的过程中将会发生问题，而此问题信息系统在生产过程中是难以发觉和管理的，必须通过全面质量管理工具、制度方法、绩效考核等全面质量管理方法，确保关联数据的一致性和符合性。

2.5 系统功能实现

从管理控制角度出发，信息化系统相对于传统生产报表的方式，具有更加快捷准确的统计分析及报表编辑功能。使得配置管理、变更管理、文档管理等处理速度加快，这些应用缩短了生产实施时间，同时信息系统可以根据前期经验集成到后续专家数据库中加以应用。大量静态数据和动态数据的提供，使管理系统对整个产线基本情况的管理和控制反馈更及时，便于及时作出管理决策。从数据安全的角度出发，系统需要具有较强的数据安全性，在本方案中采取2项措施：1）安全备份和恢复；2）控制操作权限。操作权限具体又分为功能使用的权限控制和数据操作的权限控制。

整体上来看，在进行信息化系统改造后，相对于之前人工统计质量跟踪表的情况，产线各工序可实现制品过程状态的质量追踪和实时查询新跟踪码、跟踪码状态、生产指令、跟踪码关联数据、异常状况、跟踪码导出情况、导出异常等相关的查询功能。在此过程中也可以实现员工工作量统计，反馈工序效率；将质量信息等数据与质量管理体系统计过程控制（Statistical Process Control，SPC）方法相结合，直接调用系统数据输出SPC图表。此处选取工序⑥输出的某产品合格率指标P进行关于点的监控说明[3]。

在短期某连续时间段内对某产品的单个合格率指标进行监控，并进行数据建模，方便模块化功能调用。信息系统根据输入参数自动输出置信区间为95%的可视化图表（见图5）。其中UCL为上控制限；LCL为下控制限；UB表示合格率最高设定；为样本总平均值；为样本总标准差。可视化图表可用于管理层监控实时状况，根据可视化质量趋势图进行判异和预测，及时采取纠偏和改进措施，确保过程能力稳定可靠，提高过程质量可控性。

图5 某产品复合率指标P的Xbar-S控制图

相关趋势性图表报告，也可以通过信息化可追溯系统传输至企业生产管理系统的其他接口，为生产节拍指令设置的合理性以及其他相关部门的管理决策，提供数据支持和趋势性分析，形成一个积极的PDCA循环持续改进过程。

这也促进了产品生命周期管理系统的功能延伸，有利于整个产品制造过程的效率提升。由于企业管理流程、管理模式、操作要求和业务的发展变化是随着企业的发展而发生变化，系统除了提供满足目前的需要外，从基本核心数据甚至到业务流程等可由不同发展阶段的具体情况进行修改和调整。当企业的业务流程及管理方式发生变化时，可以调整软件配置结构，使软件变为企业新的成本管理和控制方式。企业可以根据顾客需求的调整、产能改造需要及管理需求的调整，结合信息化系统的运行特点，采用过程方法，持续改进，把产线流程设计成为适合企业现阶段业务发展的流程方式，通过产线基础设施与信息化系统的结合，以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，推动信息化系统在制造企业产线工序中的深化运用，推动体系管理手段的创新和持续改进。

3 结论

本文基于对某F企业产线现状及生产过程的分析，结合信息化系统实施原理，通过对现有产线监视和测量系统的信息化改造，提出了产线信息化可追溯系统的建设方法，并对系统部分功能进行验证，结果表明：采用过程方法结合信息化可追溯系统建设，可以实现过程数据信息的动态跟踪，减少人为错误，有效提高过程绩效及过程质量可控性。可为工业制造产线与信息化建设的深度融合探索提供参考。