序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的質(zhì)量控制系統(tǒng)的應用樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

引言

隨著《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》的印發(fā)，加快產(chǎn)品高質(zhì)量發(fā)展，推進智能制造，加速構建以數(shù)據(jù)為基礎的知識驅(qū)動型智能制造系統(tǒng)，已成為我國制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。汽車制造業(yè)作為制造業(yè)實體經(jīng)濟的中流砥柱，在推動我國向現(xiàn)代化制造強國邁進中占有舉足輕重的地位，自主創(chuàng)新和質(zhì)量控制仍然是制約汽車制造業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[1]。裝配過程作為汽車整個制造過程中至關重要的一環(huán)，裝配質(zhì)量在很大程度上決定了整車品質(zhì)的好壞。而變速箱作為汽車的核心組成部分之一，如何提高其裝配過程的質(zhì)量，是汽車制造行業(yè)非常關心的問題。隨著計算機技術和大數(shù)據(jù)分析技術的快速發(fā)展，工業(yè)數(shù)據(jù)的采集技術和工業(yè)數(shù)據(jù)的利用率得到了空前的發(fā)展，使得利用大量的工業(yè)數(shù)據(jù)對變速箱裝配過程質(zhì)量進行在線實時預測的目標得以實現(xiàn)[2]。變速箱在裝配過程中，控制其裝配過程質(zhì)量具有較高的穩(wěn)定性與一致性是十分重要的[3]，同時對裝配過程進行科學有效的質(zhì)量管控，對提高生產(chǎn)效率、降低企業(yè)制造過程成本具有極為重要的意義。楊成赫等[4]提出了一種復雜機械產(chǎn)品裝配過程質(zhì)量在線控制的概念，主要是解決復雜機械精密產(chǎn)品在裝配過程中出現(xiàn)的裝配質(zhì)量問題，最終開發(fā)出裝配過程質(zhì)量在線控制系統(tǒng)，并驗證了該系統(tǒng)的可行性。劉明周等[5]在對再制造產(chǎn)品裝配過程特點及其裝配過程質(zhì)量問題進行分析之后，提出一種動態(tài)工序質(zhì)量控制模式，然后開發(fā)設計了一套動態(tài)工序質(zhì)量系統(tǒng)，并對其有效性和可行性進行了驗證。張彥如等[6]為了使變速箱裝配的質(zhì)量得到提升，在對變速箱的裝配工藝進行分析之后，構建了變速箱裝配質(zhì)量動態(tài)控制與預測系統(tǒng)，在實際車間中進行了系統(tǒng)的應用，并得到了良好的應用反饋。劉明周等[7]為了實現(xiàn)復雜機械產(chǎn)品在裝配過程中質(zhì)量控制點公差帶的在線優(yōu)化，構建了基于最短路徑的模型。王宏穎等[8]針對機械產(chǎn)品裝配質(zhì)量難以全局控制、裝配線集成存在困難等問題，研究開發(fā)了面向裝配過程的在線質(zhì)量控制系統(tǒng)。

1質(zhì)量控制系統(tǒng)設計

1.1質(zhì)量控制業(yè)務流程

質(zhì)量控制業(yè)務流程如圖1所示，在變速箱裝配過程中，首先對基礎信息進行配置（如對各個工位、產(chǎn)線進行配置），其次對需要采集的過程數(shù)據(jù)進行配置（包括產(chǎn)品的質(zhì)量項及作業(yè)指導書等），然后布置現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集程序，用來實時采集數(shù)據(jù)信息。一方面將采集到的各種質(zhì)量數(shù)據(jù)用于看板管理，實時地把現(xiàn)場的質(zhì)量數(shù)據(jù)和裝配過程進行圖表化展示；另一方面把采集到的實時數(shù)據(jù)應用于質(zhì)量檢測模塊，通過質(zhì)量檢測模塊里面的各種算法對變速箱的裝配過程質(zhì)量進行預測，當預測可能出現(xiàn)變速箱裝配過程質(zhì)量問題時，把預測結果輸入質(zhì)量控制模塊，通過質(zhì)量控制模塊中知識圖譜技術給出合理的控制方法與決策方案。

1.2系統(tǒng)功能需求

變速箱制造企業(yè)需要在裝配過程中保持較高的合格率及裝配過程的一致性和穩(wěn)定性。在變速箱裝配過程中要滿足企業(yè)的上述需求，就離不開變速箱裝配過程質(zhì)量控制系統(tǒng)的支持。通過對變速箱制造企業(yè)業(yè)務需求的分析，其對質(zhì)量控制系統(tǒng)的功能需求如下：1）實時性。為了實現(xiàn)變速箱裝配過程的在線控制，系統(tǒng)需要準確、實時、有效地采集變速箱裝配過程中產(chǎn)生的過程數(shù)據(jù)，這是實現(xiàn)對過程質(zhì)量數(shù)據(jù)分析的前提。2）靈活性。變速箱裝配線往往會生產(chǎn)多種型號的產(chǎn)品，不同型號的產(chǎn)品在實際裝配過程中有不同的裝配工藝與質(zhì)量檢測項，為高效地應對裝配現(xiàn)場不斷發(fā)生的變化，對變速箱裝配過程質(zhì)量控制系統(tǒng)的靈活性提出了更高的要求。3）開放性。企業(yè)中有眾多系統(tǒng)，變速箱裝配過程質(zhì)量控制系統(tǒng)只是其中的一個，需要與其他系統(tǒng)進行信息交互與數(shù)據(jù)傳輸，因此需要保證系統(tǒng)具有較好的開放性。4）穩(wěn)定性。要為變速箱裝配過程質(zhì)量保駕護航，就需要系統(tǒng)有較強的抗干擾能力，對安裝環(huán)境的要求不要較高，同時需要系統(tǒng)在外界環(huán)境發(fā)生細微變化時仍可以穩(wěn)定運行。5）可視化。變速箱裝配過程中操作人員需要根據(jù)可視化的操作流程和工藝要求進行工作，同時需要可視化的檢測項來對關重件進行檢查，當現(xiàn)場出現(xiàn)裝配質(zhì)量問題時能提供可視化的解決方案；管理人員需要可視化的界面來快速地了解現(xiàn)場出現(xiàn)的問題、現(xiàn)場的工作進度和各個設備的工作狀態(tài)。

1.3系統(tǒng)功能設計

結合現(xiàn)場的實際情況及業(yè)務需求，變速箱裝配過程質(zhì)量控制系統(tǒng)整體功能結構規(guī)劃共分為以下幾個模塊：1）基礎信息管理。主要是對工廠實際運行中基礎資源信息進行增、刪、改、查、數(shù)據(jù)的導入或?qū)С龅染S護，主要包括人員、產(chǎn)線、工位、地址等多個模塊。2）產(chǎn)品質(zhì)量項管理模塊。主要是對各種過程參數(shù)管理及對數(shù)據(jù)采集內(nèi)容配置，質(zhì)量數(shù)據(jù)管理包括變速箱基本信息管理、產(chǎn)品關重件管理、產(chǎn)品質(zhì)量項管理及標準作業(yè)指導書。3）數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊是整個裝配過程控制系統(tǒng)的核心，可通過在上層配置需要采集的質(zhì)量檢測項的相關信息，并通過在現(xiàn)場工控機布置數(shù)據(jù)采集程序?qū)崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集。4）質(zhì)量預測模塊。主要功能是實現(xiàn)對變速箱裝配過程質(zhì)量是否合格及不合格類型的預測，質(zhì)量預測模塊是以變速箱裝配過程中產(chǎn)生的大量工業(yè)數(shù)據(jù)為基礎。通過質(zhì)量預測功能，對正在進行裝配的變速箱進行預測，得到預測的結果，為后面進行變速箱裝配的事前控制提供依據(jù)。5）質(zhì)量控制模塊。變速箱裝配過程質(zhì)量控制模塊是該系統(tǒng)非常重要的模塊，其主要功能是基于質(zhì)量預測結果對出現(xiàn)裝配質(zhì)量異常結果給出相應的方法推薦。6）看板管理?？窗骞芾聿捎脠D表化方式動態(tài)地顯示生產(chǎn)過程中生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品、設備的實時狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常時快速響應。

2制造執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1系統(tǒng)硬件架構

系統(tǒng)硬件架構可將服務器、交換機等多種信息設備通過網(wǎng)絡連接在一起，為整個控制系統(tǒng)提供硬件基礎。整個系統(tǒng)硬件架構如圖3所示。車間現(xiàn)場依據(jù)不同產(chǎn)線功能劃分為多個區(qū)域，單個區(qū)域的網(wǎng)絡信號由二級交換機控制，區(qū)域PLC監(jiān)控設備狀態(tài)并控制現(xiàn)場RFID讀寫器及信號燈的操作，現(xiàn)場工控機通過二級交換機與之相連，實現(xiàn)實時信息交換；同時部分區(qū)域二級交換機上連接著無線路由器，在車間提供無線信號，工業(yè)PAD通過無線連接進行相關流程的記錄。多個二級交換機的網(wǎng)絡信號最后通過核心交換機匯總到一起，核心交換機通過給二級交換機劃分不同網(wǎng)段，使不同區(qū)域間的網(wǎng)絡信號互不干擾；同時，核心交換機與多個服務器相連，將現(xiàn)場信息及時存儲到對應服務器內(nèi)，并通過服務器對現(xiàn)場信息進行集成控制。

2.2系統(tǒng)軟件構架

在系統(tǒng)開發(fā)之前需要對其架構進行謹慎的規(guī)劃，需要對系統(tǒng)主要的功能需求、實現(xiàn)目標、業(yè)務背景等信息進行全方位的考慮，從而使得開發(fā)出的系統(tǒng)在解決變速箱裝配過程質(zhì)量問題時有更強的針對性。結合變速箱廠實際情況，本文采用瀏覽器/服務器（B/S）和客戶端/服務器（C/S）模式相結合來實現(xiàn)整體架構。在整體上主要包括信息接口層、人機交互層、數(shù)據(jù)采集層、質(zhì)量控制層，系統(tǒng)軟件架構如圖4所示。

2.3系統(tǒng)實現(xiàn)

基于上述對系統(tǒng)的設計，以安徽某變速箱裝配車間為例，在結合現(xiàn)場的實際情況及分析質(zhì)量控制需求后，本文采用C#語言，基于.Net平臺和SQLServer2014數(shù)據(jù)庫及VisualStudio2015開發(fā)工具對系統(tǒng)進行實現(xiàn)。在變速箱裝配過程中，該系統(tǒng)對變速箱裝配車間進行了基礎信息建模，地址基本信息配置如圖5所示，產(chǎn)品質(zhì)量項管理如圖6所示。當上層系統(tǒng)中信息配置完成之后，便需通過裝配現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊進行實時數(shù)據(jù)采集。圖7所示為OPC信息配置界面，當現(xiàn)場設備的工作狀態(tài)發(fā)生變化時，OPC服務器、PLC和OPC客戶端三者之間可以通過實時通信進行準確的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。在數(shù)據(jù)采集完成之后，系統(tǒng)會對采集到的變速箱裝配過程質(zhì)量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預處理，然后基于選擇出的變速箱裝配過程關鍵質(zhì)量特性的樣本數(shù)據(jù)，使用Adam算法獲取最優(yōu)參數(shù)，通過構建完成的變速箱裝配過程質(zhì)量預測模型對最新采集到的關鍵質(zhì)量特性樣本數(shù)據(jù)進行預測，輸出模型預測結果，質(zhì)量預測的界面如圖8所示。當預測出變速箱質(zhì)量異常時，系統(tǒng)會把預測結果輸入到知識圖譜，然后點擊不合格品，處置措施欄中會給出該質(zhì)量問題的具體原因、應急方案及該質(zhì)量問題的具體處理措施，在知識圖譜里面可以清晰地看出與該問題相關的因素和處理措施，給相關人員提供了可視化界面，有較強的可解釋性，同時可以實現(xiàn)對后面變速箱裝配過程的事前控制，質(zhì)量控制界面如圖9所示。

3結語

為解決變速箱制造企業(yè)的裝配過程質(zhì)量數(shù)據(jù)利用率低和裝配過程質(zhì)量控制難的問題，設計并開發(fā)了變速箱裝配過程質(zhì)量控制系統(tǒng)，本文詳細闡述了該系統(tǒng)的功能模塊、系統(tǒng)硬件框架和系統(tǒng)軟件框架，實現(xiàn)了基礎信息配置、產(chǎn)品質(zhì)量項管理、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量預測、質(zhì)量控制和看板管理等各個功能，并在生產(chǎn)過程中驗證了該系統(tǒng)的有效性和可行性。

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作者：王贊贊 單位：合肥工業(yè)大學機械工程學院