产品生命周期管理环境下汽车行业全面质量管理方法

  本文关键词：产品生命周期管理环境下汽车行业全面质量管理方法，由笔耕文化传播整理发布。

当前位置：首页 >> 经济/市场 >> 产品生命周期管理环境下汽车行业全面质量管理方法

2009 年 (第 31 卷 )第 6 期

汽　 　 　 车 工 程 Automotive Engineering

2009 (Vol 31) No. 6 .

2009118

[摘要 ] 　 针对汽车企业实施全面质量管理以进入国际市场的要求 ,提出产品生命周期管理环境下汽车行业全
<

br />面质量管理方法 ( PA ITQM ) 。首先基于过程要素及其映射关系分析 , 提出质量管理过程向工作流元模型映射的数 字化过程方法 ,并给出过程关系矩阵向工作流模型映射的数字化全过程模式 。然后基于上述方法提出过程驱动的 分层式参考管理模式 ,并给出 PA ITQM 方法在产品生命周期管理环境中实现的工具框架 。最后以实例说明 , PA IT2
QM 方法具有良好的标准符合性 ,能够有效提高汽车供应链企业全面质量管理的标准化水平和效率 。

关键词 :汽车行业 ; 全面质量管理 ; 产品生命周期管理

前言

逐步形成的全球汽车供应链要求执行统一的质 量标准 。为此 ,国际标准化组织统一多种相关标准 制定了面向汽车行业的全面质量管理规范 : ISO / TS [1] 16949: 2002 (以下简称为 TS 16949 ) , 我国等同采 用为 GB / T18305 —2003。为提高质量管理水平 、 全 面加强市场竞争力 , 满足进入全球市场的强制性标 准要求 ,我国汽车制造企业 (包含整车厂和零部件 　　3 国家 863 /C I S主题项目 ( 2007AA040503 )资助 。 M

driven multi2layer reference management mode is p roposed using above 2 entioned m ethods w ith a tool fram ework for m imp lementing PA ITQM method given. Finally, it is exemp lified that PA ITQM has good standard comp liance and can effectively imp rove the standardization level and work efficiency of TQM in automotive supp ly chain enterp rises . ( PLM ) Keywords: autom otive in dustry; tota l qua lity managem en t ( TQM ) ; product lifecycle managem en t

tal quality managem ent ( PA ITQM ) method is put for ward. Firstly a digital p rocess method is p roposed to map quali2 ty m anagement p rocess into workflow meta 2 model based on the analysis on p rocess factors and their m app ing rela2

tion, and a digital full2 rocess mode is p resented to convert p rocess matrix to workflow meta 2 p model Then a p rocess2 .

[ Abstract] 　 To meet the requirem ents of automotive enterp rises in i p lem enting total quality management m ( TQM ) for entering into international market, a p roduct lifecycle managem ent ( PLM ) 2based automotive industry to2

原稿收到日期为 2008 年 10 月 6 日 ,修改稿收到日期为 2008 年 12 月 15 日 。

PLM 2based Automotive Industry Total Quality M anagement Scheme
Geng Junhao, Zhang Zhenm in g, T ian X itian & J ia X ia oli ng a
Institu te of CA PP & M anufactu ring Engineering Softw a re, N orthw estern Polytechn ica l U n iversity, X i’ 　710072 an
[2] [3]

产品生命周期管理环境下汽车行业 3 全面质量管理方法
耿俊浩 ,张振明 ,田锡天 ,贾晓亮
(西北工业大学 CAPP 与制造工程软件研究所 , 西安 　710072)

厂 )实施 TS 16949 势在必行 。然而 TS 16949 全面 的管理范围 、 严格的过程控制 、 大量的记录管理以及 基于数据的决策等特点必然要求数字化方法的支持

才能达到较高的效率和质量 。当前质量管理数字 化技术研究主要集中在两方面 : ( 1 ) 基于 ISO 9001 标准构建全面质量管理 ( total quality managem ent, TQM )的整体模型和框架 , 如质量数据模型 、 质量保 [4 - 6] 证技术和质量控制模型等 ; ( 2 )各种质量工具单 元应用 ,如测量系统分析 (m easurement system analy2 sis, M SA ) 、 潜在失效模式及后果分析 ( failure mode

?　 ? 570

汽　 　 　 车 工 程

2009 年 (第 31 卷 )第 6 期

effect analysis, FM EA ) 、 产品质量先期策划 ( advanced

。目前仍然缺 乏具有汽车行业特点 、 遵循 TS 16949 标准 、 提供系 统化的数字化全面质量管理方法 。 产品 生 命 周 期 管 理 ( p roduct lifecycle m anage2 ment, PLM )贯穿于供应链上的各个环节 , 能够对产 品生命周期的数据 、 、 、 技术 工艺 制造 、 流程 、 物料 、 维 修以及报废信息进行全面管理 , 其管理领域覆盖全 面质量管理应用范围 , 是全面质量管理的数字化支 [ 10 ] 撑平台 。因此文中基于 TS 16949 的管理原则和 要求 , 提 出 PLM 环 境 下 汽 车 行 业 全 面 质 量 管 理 ( PLM 2based automobile industry total quality m anage2 ment, PA I TQM ) 方法 , 结合行业特征给出组成 PA I
TQM 方法的数字化全过程模式 、 参考管理模式和工

p roduct quality p lanning, APQP )等

[7 - 9]

体系运作的核心方式 ,以便于将质量管理系统化 ,对 管理过程进行有序控制 。对比工作流的定义 : 为了 实现组织目标 , 有关业务活动依时序或逻辑关系相 互连接构成业务流程 ,在业务开展过程中 ,信息或任 务依据 组 织 规 范 在 参 与 者 之 间 传 递 、 理 或 执 处 [ 11 ] 行 ,可以看出过程方法在数字化系统中的表达实 际上就是工作流驱动的质量管理模式 。 PLM 系统的 工作流管理技术具有将过程方法数字化的平台能 力 ,其关键在于如何将 TS 16949 中的过程映射转化 为 PLM 系统中的工作流模型 ,使汽车行业所有质量 过程都能够得到明确的识别和有效实施 , 以此满足 顾客不断变化的要求 。 111 　 数字化过程方法及其元素 的特定要素 : 主体 、 、 、 客体 操作 关联和绩效 。 键要素关联起来 ,形成全面质量管理综合信息流 。 的及时率 、 漏检率 、 错判率 (绩效 /指标 ) 等来判断过

具框架 ,最后以应用实例说明了此方法的有效性 。

1 　PA I TQM 数字化全过程模式

过程方法是 ISO / TS 16949 的核心方法 , 其过程 的识别和描述采用乌龟图方式 。依据国际工作流管 [ 11 ] 理联盟 对 于 工 作 流 元 模 型 的 定 义 , 可 以 将 TS 16949 质量管理过程对应工作流元模型做如图 1 所 示的映射 ,并得到工作流元模型面向质量管理过程

TS 16949 要求以基于过程的方法作为整个质量

图 1 　TS6949 过程与工作流元模型映射

　　 主体指参与过程的人员或者组织 , 是过程的执

体之上 ,并在执行过程中使用必需的关联资源 ,最终 完成过程并取得相应的绩效 , 并根据过程关系确定 过程输出是否作为下一过程的输入 。上述过程称为 数字化过程方法 ,其不仅可将 TS 16949 过程完整映 射为工作流元模型 ,还可将人 、 、 、 、 、 机 料 法 环 测等关 图 2 为一个数字化过程方法实例 , 展示了粗粒

行者 ,对应于乌龟图中的“ 由谁做 ”并涵盖其能力 , 和技能等素质要求 。客体指主体通过过程直接作用 的对象 ,包括过程的输入和输出 , 对应于“ 要求是什 么 ” 交付什么 ” 和“ 。操作指主体施加于客体之上的 动作 ,既是主体的职责也是完成过程的必要手段 ,对 应于“ 用什么方法做 ”如设计 、 , 评审等 。关联指主 体为了完成对客体的实现而必须采用的相关外部资 源 , 对应于“ 用什么资源做 ”如采用何种设备 、 , 材 料、 、 软件 法规等 。绩效包含两个方面 , 对应于过程 分析中的“ 关键准则 ”一是评测过程是否有有效的 , 指标 ,如顾客财产保管完好率 、 设备完好率 、 综合废 品率等 ; 二是评测结果 ,如果绩效不合格则进行持续 改进 。可以看出 ,主体履行自身职责 ,施加操作于客

度的“ 产品监视和测量过程 ” 的各相关元素及其关 系 。质保人员 (主体 ) 依据各种规范 、 标准 、 指导书
(客体 /输入 ) 等对检测对象进行各种检验和试验 (操作 ) , 在检测过程中使用所需的量检具 、 试验器

具以及填写数据所需的电子表格 (关联 ) 等完成检 测 ,生成试验记录 、 报告 (客体 /输出 ) 等 , 依据检测

2009 (Vol 31 ) No. 6 .

耿俊浩 ,等 : 产品生命周期管理环境下汽车行业全面质量管理方法

?　 ? 571

图 2　 数字化过程方法实例

程是否合格 (绩效 /结果 ) , 是否需要变更进而持续 改进 。 112 　PA I TQM 数字化全过程模式 从数字化过程方法可看出 , 过程的实现依赖于 主体 、 客体等过程核心因素 ,也必须得到关联等资源 性辅助因素的有效支持 ,同时还需要有职责划分 、 评 测与改进等管理因素来促进过程的实现 , 所有过程 必须围绕产品展开 。为得到符合质量要求的产品 , 不仅需要规划从市场营销直至产品的售后服务等直 接面向客户的产品全生命周期的核心过程 , 还必须 规划支持产品目标实现以及确保以上过程有效运行 和持续改进的支撑性过程 。因此 , 全面质量管理过 程可以分为 3 个方面 : 顾客导向过程 ( customer2 2 ori ented p rocess, COP ) 、 支持过程 ( support p rocess, SP ) 和管理过程 (managem ent p rocess,M P ) 。在产品生命 周期中直接面向顾客 , 以实现顾客需求而具有增值 能力的过程 ,称之为顾客导向过程 。支持性过程是 指那些支持顾客导向过程功能的技术活动 , 如设备 维护 、 工装管理 、 文件控制等 。管理过程是指那些由

组织的管理者实施的支持顾客导向过程功能的管理 活动 ,如质量体系策划 、 内部审核 、 持续改进等 。过 程是相对概念 , 一个过程根据需要可以拆分为多个 子过程 ,同时各个过程之间根据输入输出之间的关 系 ,可以形成互相联结的过程网络 。在质量手册中 , 采用过程关系矩阵来表达各个过程之间的关系 。基 于数字化过程方法 , 以不同过程之间的输入输出关 系和对支持性资源 、 过程管理等方面的共同需求 ,可 以将过程关系矩阵转化为工作流模型 ,如图 3 所示 。 在 PA I TQM 方法中 , 流程模型以 COP 为核心流程 , M P和 SP 流程为其提供支持性输入 , 形成面向产品 生命周期的数字化全过程模式 。

2 　PA I TQM 方法与框架
211 　PA I TQM 参考管理模式

汽车行业全面质量管理需要跨越众多职能领 域、 覆盖产品整个生命周期 、 管理各种质量文件和过 程相关数据 ,因此需要一种合理的总体规划方式用

图 3　 数字化全过程模式

?　 ? 572

汽　 　 　 车 工 程

2009 年 (第 31 卷 )第 6 期

于指导全面质量管理系统的规划 、 开发和部署 。文 中依据产品在生命周期中流动所涉及的各种参与要 素 ,提出过程驱动的分层式参考管理模式 。 分层式参考管理模式分为 4 层 。第 1 层为管理 对象层 ,管理对象包括文件和记录 ,用于识别和明确 过程的输入和输出 , 评测过程是否有效 。文件指质 量手册和程序文件 , 记录指依据文件而在过程中产 生的任何文档和数据 , 如 APQP 实施计划 、 PPAP 文 件 。第 2 层为管理范围层 , 用于识别过程的系统边 界 ,促进过程的最大独立性 ,确保过程无推诿 。管理 范围分为管理职责 、 资源管理 、 产品实现和测量分析 改进 4 部分 。第 3 层为管理过程层 , 是参考管理模

式的核心层 ,用于确保所有关键过程得到有效识别 和有序关联 ,并以数字化全过程模式组成过程网络 , 实现全面质量管理的过程驱动 。第 4 层为管理工具 层 ,针对不同管理范围提供相应的数字化工具 ,以提 高过程执行的效率和质量 , 如管理职责需要质量规 划等相关工具 ,资源管理需要设备管理 、 人员管理等 相关工具 , 产品实现一般需要 CAD /CAPP /CAM 等 CAX 相关工具 ,测量分析改进则需要统计分析相关 工具来实现诸如统计过程控制等质量管理要求 。过 程驱动的分层式参考管理模式如图 4 所示 。主要过 程可在粗粒度上划分为图 4 所示的 16 种 。

图 4 　PA I TQM 过程驱动的分层式参考管理模式

从方法上识别和执行过程 ,分配职责与资源 ,判定过 程是否有效或达 到预 期结 果 。同 时 , 也 必须 基于
PLM 全面而完善的人员 /资源 /流程 /数据管理功能 ,

提供满足上述模式所要求的数字化工具 , 从而达到 方法与工具的统一 。
PA I TQM 工具依据参考管理模式中的管理范围 划分为管理职责工具 、 资源管理工具 、 产品实现工具

和测量分析改进工具 。 PA I TQM 工具框架如图 5 所 示 。 PLM 文档控制与数据管理功能可以实现质量管 理对象的控制 ,如文件版本管理 、 批准与受控 、 记录 标识 、 时效控制等 。 PLM 流程管理能够实现过程驱 动的质量管理业务运作 。在 PA I TQM 系统中 , 管理 职责由基于 PLM 权限管理和流程建模功能的质量 项目规划与评审管理 、 过程识别与组合 、 职责分配管

212 　PA I TQM 工具框架

数字化全过程模式和分层式参考管理模式能够

理等工具实现 。资源管理由制造资源管理 、 人员 /培 训管理等工具实现 。测量分析改进由内审管理 、 过 程 /产品 /服务数据分析等工具实现 , 其数据分析过 程更多依赖于 W inSPC 等统计过程控制质量工具或 者 SPSS等统计分析软件实现 。通过与这些外部工 具集成 ,可以实现诸如曲线拟合 、 回归分析等基于数 学方法的数据分析 ,并得到相应的图形化分析结果 。 产品实现工具是 PA I TQM 工具框架的核心 , 主 要工具有产品策划阶段的 APQP、 工程设计和工艺设 计阶段的 FM EA、 试生产阶段的 M SA、 ( statistical SPC p rocess control,统计过程控制 ) 以及批量生产前的
PPAP ( p roduction part app roval p rocess, 生产件批准

程序 )等面向产品生命周期的 5 大工具 。 APQP 工 具将产品实现作为项目进行管理 , 提供协同工作环 境 ,组成由工程 、 、 、 制造 材料 采购 、 质量 、 销售 、 服务 、 供 方和顾客代表参与的“ 横向职能小组 ”实现质量 ,

2009 (Vol 31 ) No. 6 .

耿俊浩 ,等 : 产品生命周期管理环境下汽车行业全面质量管理方法

?　 ? 573

图 5 　PA I TQM 工具框架

控制的多方论证与同步工程 。 FM EA 工具用来编制 和管理 DFM EA、 EA 及其数据 。 FM EA 过程涉及 PFM 大量的控制计划和工艺数据 , 因此需要和 CAPP 集 成 ,其卡片的编制也可以采用 CAPP 可视化卡片填 写功能实现 。M SA 工具对测量系统的分辨率和误 差进行分析 ,确定测量系统的统计特性 。M SA 过程 需要大量的计算 , 需要在系统中定制相应的计算公 式进行测量数据的自动计算 。 SPC 工具对生产过程 中的动态质量数据进行绘图和统计分析 , 了解工序 过程的稳定状况并及时预警 。 SPC 过程需要和 W in2 SPC 等质量工具或者 SPSS / SAS 等统计分析软件集 成 ,提高分析效率和质量 。 PPAP工具实现试生产完 成后对前期 APQP过程的总结 ,并形成 PPAP文件包 交付顾客批准 。 PPAP 过程需要确认文件的规范性 和有效性 ,并能够按照顾客要求的格式进行文件打 包和数字化交付 。 质量管理工具需要和其它 PLM 工具集成 , 如和
CAPP 集成以自动关联特定工序进行控制计划和失

3　 应用实例
采用 PA I TQM 方法 ,基于国产 PLM 系统 CAXA V5,实现了汽车行业全面质量管理解决方案 。方案 通过 CAXA V5 包含的 EB、 PDM、 CAPP、 V5 V5 V5 M P ,实现了质量控制过程中各种文件的编制和管 M 理的功能 ,通过 CAXA V5 的数据模型定制 、 工作流 定制 、 表单定制 、 卡片模板定制 、 公式定制以及通用 集成接口 , 实现了过程建模 、 质量管理以及与 SPSS 的集成等功能 。图 6 展示了上海纳铁福传动轴有限 公司应用 PA I TQM 方法的一个 APQP 实例 , 实例零 件为等速万向节传动轴中的实轴零件 。 首 先 通 过 与 CAPP 集 成 , 在 CAPP 中 进 行 DFM EA 和 PFM EA 卡片的编写 , 并依据控制计划进 行试件生产 ,然后应用 M SA 工具在制造过程中对测 量工具进行测量系统分析 , 并采集工序数据 , 利用
SPC 工具以及与 SPSS集成功能 ,采用正态分布的曲

效分析 ,编制 FM EA 卡片等 。上述基于 PLM 的工具 集形成 PA I TQM 系统 。 PA I TQM 系统还需要和相 关管理信息系统集成 , 如 ERP、 SCM 等 , 以获取资源 信息 、 客户信息等数据 ,同时也能够和供应链其它企 业的 PA I TQM 系统进行集成 , 交换质量相关数据 , 形成面向供应链的质量控制生态系统 。

线拟合方式进行工序误差分析 ,得到工序能力系数 。 最后以 PPAP工具将过程相关文件形成 PPAP 文件 包 ,对其进行统一管理并交付给客户 。然后根据分 析结果适当调整前面的过程 ,持续改进 。目前 CAXA
V5汽车行业全面质量管理方案已在上海纳铁福、 湖

南亚新科 、 大连创新等汽车企业获得成功应用 。

?　 ? 574

汽　 　 　 车 工 程

2009 年 (第 31 卷 )第 6 期

图 6　 基于 PA I TQM 方法的 APQP应用实例

参考文献
[ 1 ] 　 International O rganization for Standardization. ISO / TS 16949 — App lication of ISO 9001: 2000 for Automotive Production and Rele2 vant Service Part O rganizations[ S ]. Switzerland, 2002. agement System Requirements ISO / TS 16949 [ J ] . Foundryman, 2003, 96 ( 5) . [ J ]. 北京航空航天大学学报 , 2006, 32 ( 10) . 2002 Quality Management System s2Particular Requirements for the

[6]　 王美清 ,唐晓青 . 产品协同设计质量控制模型研究 [ J ]. 计算机

集成制造系统 , 2006, 12 ( 5) .
[ 7 ] 　Sivaji A. Measurement System Analysis[ C ]. Third IEEE Interna2 tional Workshop on Electronic Design, Test and App lications, IEEE Computer Society W ashington, DC, USA , 2006. [ 8 ] 　George P, George T Process Failure Modes and Effects Analysis . ( PFMEA ) 2 A Structured App roach for Quality I p rovement in the m eration of Lean Thinking[M ]. New York: McGraw 2 ill, 2005. H [ EB /OL ]. http: / /www. wfmc. org, 1995. [9]　 朱志刚 ,张忠能 ,凌君逸 . APQP质量模块的研究和设计 [ J ]. 计

[2]　 陈君宁 ,胡婷 . 对汽车制造企业推行 ISO _TS16949 的探讨 [ J ].

科技管理研究 , 2004 ( 1) .

[ 3 ] 　Hardim an P. Development of the Global Automotive Quality Man2 [4]　 唐晓青 , 胡云 , 王雪聪 . 面向 产品生命周期 的质量 数据模 型 [5]　 叶明海 ,赵敏 . 缺陷汽车产品召回的批次性质量追溯方法 [ J ].

算机工程 , 2004, 30 ( 1) .

汽车工程 , 2006, 28 ( 6) .

[ 10 ] 　M ichael G Product L ifecycle Management: D riving the Next Gen2 . [ 11 ] 　Workflow Management Coalition. The Workflow Reference Model

Metal Form ing Industry [ J ]. Journal of Failure Analysis and Pre2 vention, 2005, 5 ( 2) .



  本文关键词：产品生命周期管理环境下汽车行业全面质量管理方法，由笔耕文化传播整理发布。