车间工序质量分布式测控系统的研究与实现
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摘要
产品质量的优劣,是衡量一个国家生产力发展水平以及技术、经济发展水平的重要标志。随着社会的进步和科学技术的发展,人们对产品制造质量提出了越来越高的要求。本文基于无锡威孚集团有限公司合作项目“柱塞进回油孔距离测量系统”,重点对其中的在线数据检测与质量控制系统的理论和技术进行了深入的研究。论文主要工作和取得的成果如下:
1.在分析威孚公司现有的制造加工信息系统和质量控制需求的基础上,研究了车间层质量测控网络模型,提出了一种能够提高企业质量管理水平、便于企业实施和操作的分布式质量测控系统的体系结构,讨论了SPC网络应用系统的组成和功能。
2.研究和开发了集产品质量特征数字化和分析处理于一体的SPC仪单元和数字采集部分等关键技术,由于在线测量的距离长短不一,本文在串口通讯技术和CAN总线技术的基础上,研究了短距离的多串口数据采集及长远距离的基于单片机硬件平台在SPC单元系统中的应用;
3.传统的统计质量控制SPC理论中对单工序能力的研究与应用比较成熟,本文将数据采集与过程控制无缝集成于一个系统中,利用常用的SPC分析图进行监测过程生产能力及工序能力的判断;
4.多元系统的研究已经进行了比较长的时间,而且也产生了多种方法,如主成分分析、逐步回归、多重回归、附加信息检验、多元过程控制图等等。但是多元质量特性过程能力分析和控制过程的研究的时间还不长,相比较一元过程能力分析过程来说还不系统,还没有形成一个系统的分析和评价方法,本文对多元统计方法T2和主成分分析法进行介绍,并使用多元质量控制与评价体系对某一实际的生产系统进行分析研究,具有一定的指导性作用。
5.以大批量生产的油泵油嘴柱塞精密偶件为对象,对上述理论研究结果进行了实际应用与验证。
The products quality assurance marks the development level of production capability, reflects technology grade and shows the economic growth rate of the nation. With the social development and improvement of science and technology, higher products quality is required more and more. This paper mainly researches the theory and application of online data detection and its quality control system based on the project "Distance Detection System on In-Out Oil-hole of Plunger Piston" cooperated with WuXi WeiFu Group, of which the main tasks and achievement list as below:
1. Based on the current manufacture information system and requirement of quality control in WeiFu Group, it researches the network model of detection and control system to design an architecture on the distributed quality measurement and detection system to improve the quality management and easily implement and operation for enterprises.
2. Researches and develops the SPC unit and data acquisition technology based on the integration of digitized characteristic and analyzing for products quality. According to the diverse distance online data, this paper researches the data acquisition on multi-serial communication ports for short-distance detection and develops the hardware platform of MCU for long-distance detection based on CAN-Bus.
3. As the traditional SPC theory is applied maturely for single process capability, this paper integrates the data acquisition and process control into one system to monitor and determine the process capability via SPC analysis graphics.
4. There are already many methods and researches on the multi-variant system such as Principle Element approach, Stepwise Regression, Multiple Regression, Additional Information detection, Multi-variant Process Control Chart, etc., but, it is not long for the researches on multi-variant quality process capability and control process, and it is not systemic compared to the single-variant process capability analyzing without an systemic analyzing and evaluation method. This paper describes the T2 method and Principle Element approach and applies to the real production system.
5.As an example, this paper researches the plunger piston of lubricant pump and jet nozzle to apply and verify the theories mentioned above
1.在分析威孚公司现有的制造加工信息系统和质量控制需求的基础上,研究了车间层质量测控网络模型,提出了一种能够提高企业质量管理水平、便于企业实施和操作的分布式质量测控系统的体系结构,讨论了SPC网络应用系统的组成和功能。
2.研究和开发了集产品质量特征数字化和分析处理于一体的SPC仪单元和数字采集部分等关键技术,由于在线测量的距离长短不一,本文在串口通讯技术和CAN总线技术的基础上,研究了短距离的多串口数据采集及长远距离的基于单片机硬件平台在SPC单元系统中的应用;
3.传统的统计质量控制SPC理论中对单工序能力的研究与应用比较成熟,本文将数据采集与过程控制无缝集成于一个系统中,利用常用的SPC分析图进行监测过程生产能力及工序能力的判断;
4.多元系统的研究已经进行了比较长的时间,而且也产生了多种方法,如主成分分析、逐步回归、多重回归、附加信息检验、多元过程控制图等等。但是多元质量特性过程能力分析和控制过程的研究的时间还不长,相比较一元过程能力分析过程来说还不系统,还没有形成一个系统的分析和评价方法,本文对多元统计方法T2和主成分分析法进行介绍,并使用多元质量控制与评价体系对某一实际的生产系统进行分析研究,具有一定的指导性作用。
5.以大批量生产的油泵油嘴柱塞精密偶件为对象,对上述理论研究结果进行了实际应用与验证。
The products quality assurance marks the development level of production capability, reflects technology grade and shows the economic growth rate of the nation. With the social development and improvement of science and technology, higher products quality is required more and more. This paper mainly researches the theory and application of online data detection and its quality control system based on the project "Distance Detection System on In-Out Oil-hole of Plunger Piston" cooperated with WuXi WeiFu Group, of which the main tasks and achievement list as below:
1. Based on the current manufacture information system and requirement of quality control in WeiFu Group, it researches the network model of detection and control system to design an architecture on the distributed quality measurement and detection system to improve the quality management and easily implement and operation for enterprises.
2. Researches and develops the SPC unit and data acquisition technology based on the integration of digitized characteristic and analyzing for products quality. According to the diverse distance online data, this paper researches the data acquisition on multi-serial communication ports for short-distance detection and develops the hardware platform of MCU for long-distance detection based on CAN-Bus.
3. As the traditional SPC theory is applied maturely for single process capability, this paper integrates the data acquisition and process control into one system to monitor and determine the process capability via SPC analysis graphics.
4. There are already many methods and researches on the multi-variant system such as Principle Element approach, Stepwise Regression, Multiple Regression, Additional Information detection, Multi-variant Process Control Chart, etc., but, it is not long for the researches on multi-variant quality process capability and control process, and it is not systemic compared to the single-variant process capability analyzing without an systemic analyzing and evaluation method. This paper describes the T2 method and Principle Element approach and applies to the real production system.
5.As an example, this paper researches the plunger piston of lubricant pump and jet nozzle to apply and verify the theories mentioned above
引文
[1]同淑荣.制造质量控制与质量功能配置的集成研究.西北工业大学博士学位论文,1999
[2]段桂江等.面向现代制造企业的集成质量系统模型[J].中国机械工程.VOL.10,No.3,292-294,1999
[3]F.George et al.SPC in Low-Volume Manufacturing:A Case Study[J].Journalof Quality Technology.VOL.23,No.4,143-157,1991
[4]袁清坷,王海燕.CIMS中的集成质量系统及其关键技术[J].计算机集成制造系统CIMS.No.6,52-54,1997
[5]段桂江等.CIMS环境下集成化计算机辅助质量系统框架模型研究[J].计算机集成制造系统CIMS.No.5,25-28,1997
[6]徐种等.先进制造中的在线质量控制方法[J].哈尔滨理工大学学报.Vol.3,No.3,pp.64-67,1998
[7]郎志正.质量管理及其技术和方法[M].北京:中国标准出版社,2003.9
[8]韩俊杰,史忠科.塑料管材生产质量控制研究[M].西北工业大学,2004.1
[9〕梁国明.ISO9000族标准常用统计技术方法43种.北京:中国标准出版社,2004.3
[10]陈俊芳.质量管理学[M].北京:中国标准出版社,2004.8
[11]钟伦燕,韩俊,刘红.统计过程控制技术原理和应用[M].北京:电子工业出版社,2001.10
[12]周纪萝,茹诗松.质量管理统计方法北京[M]:中国统计出版社,1999.9
[13]杨光.集成质量系统与质量管理过程技术研究[M].大连理工大学,2004.7
[14]张一鸣,李国喜.集成化质量管理系统的设计研究[M].国防科技大学,2004.3
[15]陈国铭.SPC-4统计质量控制[M].北京:中国石化出版社,1995.3
[16]尹红,余忠华.面向加工过程的六西格玛质量管理系统开发与应用研究[M].浙江大学,2003.11
[17]2004年中科院院长陆币祥在第五界中国机械士程学会年会暨大连市科协首届学术年会上的讲话:21世纪中国制造业ICI临的挑战与机遇.大连。
[18]陈俊芳.质量管理学.北京:中国标准出版社,2004.8
[19]刘海英.基于计算机技术的工序质量控制系统研究[J].中国机械工程,2003.13
[20]闫伟国.网络化制造模式下DNC关键技术研究:(基于Can总线的车间DNC集成系统研究)
[21]张根宝.现代质量工程[M].机械工业出版社.2000.7
[22]钟伦燕,韩俊,刘红.统计过程控制技术原理和应用.北京:电子工业出版社[M],2001.10
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[24]蔡纯之.SPC控制图技术在生产线质量控制中的应用.机械制造[J],2003.7
[25]袁普及,周燕飞.基于成组技术的质量控制的研究.南京航空航天大学学报[J],2003.3
[26]Grant EL,Leavenworth RS.McGraw-Hill Book Company,Statistical Quality Control[M].6thed.New York:1988
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[28]赵宁,韩东,宗福季.CUSUM,GLR,GEWMA以及RFCuscore控制图监测稳定过程均值漂移的效果比较.应用概率统计[J],2005.4
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[33]乐清洪.智能工序质量控制的理论与方法研究.西北工业大学博士学位论文.2002.7
[34]刘浩.指数加权移动平均控制图在实验室中的应用及与其他质控图比较.环境监测与管理技术[J].2006.2
[35 王海宇,徐济超,杨剑锋,常广庶.基于APL的EWMA图优化设计.系统工程理论方法应用[J].2006.2
[36]刘轶芳,迟国泰等.基于GARCH-EWMA的期货价格预测模型.哈尔滨工业大学学报[J].2006.9
[37]zhao Ning,Han Dong.Comparision of CUSUM,GLR,GEWMA and RFCusorse in Detecting Mean Shifts of Stable Processes.Applied Probability and Statistics[J].2005.11
[38]2006年中国现场总线及工业以太网市场研究报告.中国工控网(www.gongkong.com).
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[40]陈一雷,王俊杰.工业以太网的研究与发展.低压电器[J].2002.5
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[42]富珍.统计过程控制(SPC)技术在质量管理中的应用研究及实现[D],武汉理工大学硕士学位论文,2006,2
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[44]Yu Ding.Modeling and analysis of stream-of-variation in multistage manufacturing process[D].A dissertation submitted in partial fulfillmen of the requirements foe the degree of Doctor of Philosophy(Mechanical Engineering) in the university of Michigan,2001
[45]Christoforos Charalambous,Turaj Tahmassebi,Khalil Hindi.Modeling multi-stage manufacturing systems for efficient scheduling[J].European Journal of Operational Research,2000(122),329-338
[46]Qiang Huang.Stream-of-variation modeling and analysis of multi-operational mechanical process[D].A dissertation submitted in partial fulfillmen of the requirements foe the degree of Doctor of Philosophy(Mechanical Engineering) in the university of Michigan,2003
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[59]成媛媛,曹然,咎涛.基于Matlab的机械加工尺寸的建模与预测[J].机械 2004,31,33-35
[60]张维刚,廖兴涛,钟志华.基于逐步回归模型的汽车碰撞模型多目标优化[J].机械工程学报,2007,43(8).142-146
[2]段桂江等.面向现代制造企业的集成质量系统模型[J].中国机械工程.VOL.10,No.3,292-294,1999
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[60]张维刚,廖兴涛,钟志华.基于逐步回归模型的汽车碰撞模型多目标优化[J].机械工程学报,2007,43(8).142-146