面向军工产品的数字质量身份证构建方法研究

王美清，郑岳山

（北京航空航天大学 机械工程及自动化学院，北京 100191）

0 引言

随着军工产品复杂程度的不断增加和军工企业质量管理信息化的不断推进，实现军工产品的精细化质量管理已成为发展趋势。其中，实现基于架（件）次的产品质量问题快速定位与跟踪和全生命周期质量管理就是其具体体现。我国部分航空企业在承接波音和空客转包业务的同时，也引进了其先进的管理理念和方法，例如对飞机装配过程的管理由原来的基于批次的管理向基于架次管理的过度就是其中之一[1,2]。但对于飞机、卫星等复杂军工产品仅在装配过程中实现基于架（件）次的质量控制与管理是远远不够的，还应该延伸至产品的服务与维修阶段，只有对产品在使用阶段产生的质量问题进行快速跟踪与定位，并及时反馈给设计与生产部门，才能实现真正的细粒度的闭环质量控制。要实现上述目标，拥有可传递的基于架（件）次的完备产品质量信息是关键。

为了实现对已交付产品在使用维护中所产生质量问题的分析与追踪，中国航天工业总公司早在1997年就颁布了关于“产品质量履历书编写规定”的行业标准[3]。该标准详细规定了产品从装配开始到交付出厂前后的产品质量和性能状况所应包括的内容、编写的格式等，为实现交付产品质量信息的规范化提供了范本。但该标准是针对产品交付时需提供的纸质质量文档的要求提出的。虽然有相关的质量管理软件供应商在其软件中提供了生成电子版产品质量履历书的功能[4]，但标准中规定的内容和粒度已不能满足对产品质量精细化管理的要求。如：仅关注装配过程的质量、不关注零部件采购与加工制造过程的质量；关注自制件的质量，对外协件和外购件的质量关注不够；另外，履历书对产品质量信息的记录仍然是基于批次的，没有实现真正意义的按架（件）次精细化管理，同时，静态的质量履历书无法满足动态质量问题定位与跟踪的要求，这样就很难实现对安装在每份产品上的关键零部件的质量问题的跟踪与管理。

鉴于此，为了提高复杂军工产品对质量问题的快速定位与跟踪管理能力，本文提出了产品数字质量身份证的概念，在研究产品数字质量身份证信息组成的基础上，研究了其构建方法和实现技术，为实现军工产品质量管理精细化提供支持。

1 产品质量身份证及其组成

所谓产品质量身份证就是记录产品形成过程中产生的相关质量信息的载体，是产品质量信息的完整记录，它包括产品在研制、生产与使用维护全过程中产生的所有与产品质量相关的信息。为了适应质量管理不断变化的需求，产品质量身份证应具有开放性和动态适应性。

根据产品质量身份证的定义，产品的质量身份证应包含组成产品的零件、部件、最终产品及其使用维护的所有质量信息。产品质量身份证应

包括的质量信息及其对应的形成阶段如表1所示。

表1 产品各阶段质量信息汇总

其中，零件是组成产品的基本单元，对于部装和总装企业来说，零件的来源包括自制件、外购件和外协件。零件的来源不同，对应的质量信息内容也不尽相同。

1）自制件

自制件的质量信息应包括：原材料的出库复验信息，代料信息；加工过程中的工序检验信息（工序检验信息如果是计量值则应包括被测量的实测值及名义尺寸和公差值，如果是计数值则应包括加工零件的批次、批量与合格率、优良品率），返工/返修审理信息，设计/工艺更改信息，评估信息等，此外，如果是首件还应包括首件三检单，如果是关键工序还应包括三定表；对于关键件要给出唯一的零件编号和详细的工序检验结果记录，以便跟踪管理。

2）外购件

外购件的质量信息应包括：供应商信息、外购件的到货检验信息（到货检验信息中应包括检验批次和接收检验值以及合格率信息），出库复验信息，代用信息等，对于电子元器件还应包括失效信息和破坏性物理试验信息。

3）外协件

外协件的质量信息应包括：外协厂商信息、外协件的到货检验信息（如果是批量外协，应记录外协批次、合格率和关键工序的实测值；如果是单件或小批量外协则除记录外协批次外，还应记录检验实测值和合格率，是否让步接收，是否存在返工/返修等）；对于工序外协，则应记录外协厂商、外协工序的加工实测值，外协过程中的返工与返修信息等；此外，还应记录外协件的代料情况、设计和工艺更改情况、评估结果等信息。

另外，产品质量身份证中所包含的信息不是一成不变的，它与企业的产品质量保证体系和程序文件要求密切相关，并随着企业质量保证体系和质量保证方法的改变而变化，具有一定的动态性。

2 产品质量身份证的构建方法

由产品质量身份证的组成可以看出，这些信息主要来自企业的采购检验部门、加工生产部门和售后服务部门，产品设计和工艺设计的质量也是通过上述过程信息得以具体体现的。这些信息分别由企业的采购管理系统、生产质量管理系统和售后服务管理系统进行管理和维护。

目前，在这些信息的管理中，无论是采购、生产制造还是售后服务一般都是以批次为单位进行组织与管理的。采购质量信息一般挂接在采购BOM(Bill of Materials)上；零部件的加工、装配和整机装配的质量信息都是挂接在产品制造BOM的各节点上的；售后使用与维护信息也是按产品型号成批来进行管理的，产品合格证是按批来进行发放的。这种数据的组织与管理方式是面向生产过程的，对面向架（件）次的产品质量问题定位与跟踪分析的支持不够。因而，也无法构建出面向单个产品的质量身份证。

要构建出面向单个产品的质量身份证，必须要在产品装配阶段提供针对每一个部件和整机的配套表，在该配套表中应详细列出组成该部件或产品的所有元素，即零件、组件或部件，尤其是在生产加工过程中按单件进行管理的关重件的件号等编码信息。这样才能构建出针对某一具体产品的质量身份证。产品（部件）的配套表必须提供如产品型号、产品名称、产品图号、产品批次号以及产品件号等信息。

对于在生产过程中按批次进行管理的零部件，应提供批次信息，对于在生产过程中按单件进行工序过程管理的零部件则应提供批次信息和产品的件号。

由于组成产品质量身份证的质量信息来自于不同的管理系统，且处于产品生命周期不同阶段质量信息的存储与管理方式也不尽相同，如何对存储于不同系统，以不同方式和线索进行管理的质量信息进行抽取与整合就成为构建产品质量身份证的关键。产品质量身份证的构建方法示意如图1所示。

其具体构建过程如下：

图1 产品质量身份证构建示意图

1）以某一产品的整机装配配套表为线索，向下递归到部件配套表，由部件配套表再递归到子部件配套表，直至到组成子部件的所有零件。这样就构建起了一棵针对某一具体产品的质量信息树的框架；

2）以信息树中的产品编码信息（产品编码包括：所属型号+批次号+件号，若在生产过程中是按批进行质量控制的，则可以没有件号）为线索，从生产质量管理系统和采购管理系统中抽取表1中所列的质量信息，从而构成一棵针对某一具体产品的初级产品质量信息树；

3）在初级产品质量信息树的基础上，提供各节点的信息添加功能以适应使用和维护过程质量管理的需求，同时，对信息树上各节点（除叶节点）提供质量信息的向下挖掘和统计分析功能，如提供对从某一节点及以下的所有零部件质量信息的分类汇总和钻取功能，进而构成具有可扩展性和动态适应性的产品质量身份证。

3 原型系统开发

基于上述产品质量身份证的构建过程方法，在本实验室原有的QQ-JG集成质量管理系统的基础上，设计开发了产品质量身份证生成子系统。QQ-JG集成质量系统包括采购质量管理、生产质量管理和售后服务质量管理等多个子系统。

3.1 功能设计

产品质量身份证子系统包括质量信息的注册与配置，产品质量树的构建，质量信息操作，质量身份证的打包输出等功能。其中：

1）质量信息的注册与配置：该功能提供对不同类别和属于同一类别的不同质量信息内容的注册与配置功能，从而可以根据需要对上下游用户提供不同粒度的可定制的产品质量信息。

2）产品质量树的构建：该功能提供根据选定的产品配套表构建层次化的产品质量树的功能，在构建产品质量树的同时根据已确定的被注册和配置的质量信息进行选定产品质量信息的抽取。

3）质量信息操作：该功能为用户提供给对处于产品质量树上不同层次节点质量信息的分类统计、向下钻取和挖掘、添加等操作，并为用户提供质量信息的多视图展现。

4）质量身份证的打包输出：该功能可以将所生成的产品质量信息树打包输出为一个EXCEL文件供不同系统间的信息集成或信息重用。同时，还提供了PDF格式的产品数字质量身份证的输出功能，以便随产品一并交付用户。

3.2 信息模型设计

产品质量身份证生成子系统将注册的质量信息内容分为三类：主信息、从属信息、子信息。主信息就是包含有产品节点信息并会独立纳入到节点统计中的质量信息，如不合格审理单；从属信息是包含有产品节点信息但同时又隶属于其它质量信息并且不会纳入节点统计的质量信息，如返修信息可以隶属于不合格审理单；子信息就是没有产品节点信息，完全依附于某个主信息或者从属信息的质量信息，如返修明细表。由于主信息和从属信息具有高度的相似性，特此使用一张信息表存储这两类信息，并通过此表中的“主表字段”、“本表关联主表字段”两个字段信息来区分这两类信息。

图2 质量身份证系统核心部分E-R图

图2为质量身份证系统的主实体-关系模型（E-R图）。其中，产品配套表中包含了某特定产品中所包含的所有零组件信息，一张产品配套表代表一个产品节点（部件或者零件）。一个产品节点可以拥有多种类别产品质量信息（如生产质量信息、采购质量信息等）。一类产品质量信息包含多个产品质量信息内容（如生产质量信息包含返修信息，代料信息等）；一个质量信息内容可以包含多个子信息，同时也可以包含多个其他质量信息内容（从属信息）。

从图2可以看出，为了能够达到动态抽取某产品质量信息的目的，就要对质量信息内容进行详细的注册，如“质量信息表名”、“产品编码字段”的注册等。这样就能够通过产品配套表中提供的每个产品节点的编码来提取出所注册的产品质量信息的内容，从而可以将包括采购、零件加工、部件装配、整机装配、整机测试、使用维护等产品生命周期各阶段的质量信息进行全方位的整合，为动态生成产品质量身份证提供数据基础。

图3 QQ-eID系统运行界面

3.3 系统开发

产品质量身份证生成子系统-QQ-eID的开发采用了Java2平台企业版(Java2 platform Enterprise Edition,J2EE)环境下的浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）架构。系统表示层采用JSP(JavaServer Pages)和Servlet处理页面的显示和显示逻辑控制；业务层由会话Bean(SessionBean)和DAO(Data Access Object)组成，是整个系统的核心。质量身份证的生成采用java的iText组件（iText是用于操纵及生成PDF文档的一个Java类库）来实现。图3为系统运行界面。

4 结论

本文针对军工产品质量管理在向精细化方向迈进中存在的质量信息对产品质量问题快速定位与跟踪支持不足的问题展开研究，提出了产品数字质量身份证的概念，给出了数字质量身份证的定义、内容组成和构建方法。该方法以产品、部件配套表为线索，将隶属于其上的产品、部件和零件的质量信息进行整合与配置，从采购质量管理、生产质量管理和售后服务质量管理系统中抽取相应的质量信息，从而构建出了针对某一特定产品的产品数字质量身份证。在上述思想方法的指导下，设计开发了产品质量身份证生成子系统QQ-eID，该子系统已在某军工企业进行了试用，取得了满意的效果，为用户快速跟踪和定位产品质量问题提供了有效的工具支持。

[1] 周旭娜,范玉青,梅中义.基于数据集成的生产计划控制系统[J].机械工程师,2008,11:16-18.

[2] 燕宜军,叶文华,杨雨图.基于AO的飞机架次管理系统研究与开发[J]. 企业管理与信息化,2007,36(1):1-4.

[3] 产品质量履历书的编写规定,QJ2999-97中国航天工业总公司航天工业行业标准,北京:1997.

[4] 并捷EMIS5.0产品介绍.http://www.e mis.com .cn/chanpin.htm.