[发明专利]一种建立产品制造过程中质量波动源解释结构模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建立产品制造过程中质量波动源解释结构模型的方 法，属于质量与可靠性工程领域。

背景技术

波动是质量的大敌。传统的产品质量波动管理方法是运用SPC技术 判定过程输出质量特性的波动是否异常，然后利用因果图、故障树等质 量工具和图表，对“5M1E(人、机、料、法、环、测)”等导致质量波 动的因素进行分析，形成波动源S_i(i＝1,2,…，n)清单并加以改进。但对 于如何将众多的波动源放在一起考虑，确定影响关系和改进优先次序， 学术界和企业一直缺乏可量化的数学模型和计算方法支撑，结果是，虽 然波动源分类(因果图)和逻辑关系(故障树)很清楚，但改进优先次 序的选择和波动源间的层级关系很混乱。

产品制造过程的波动源分析可从四个层面开展：(1)供应链层面的 波动，如政治、法律、经济、产业环境等的波动；(2)企业层面的波 动，如资金、成本、人才等的波动；(3)产品层面的波动，如产品准 时交付率(OTD)、产品质量特性(如产品的功能特性、可靠性、维修 性、安全性、测试性、环境适应性、保障性、经济性、舒适性、环保性 等)的波动；(4)制造过程层面的波动，如过程输入参数(如标准、 图纸、原材料等)、操作输入和输出参数(如5M1E、进刀量、主轴转 速、定位基准、测量系统、温湿度、加工尺寸等)的波动。

有关文献对前三个层面的波动进行了一些研究，例如，周荣辅等分 析供应链质量形成的潜在影响因素和相互作用关系，提出供应链质量管 理改进的建议。谢刚等基于解释结构模型分析区域、自然资源、人均财 政收入等29个梯度因素，构建五级递阶结构区域经济梯度理论模型， 研究区域差异化。李卫红研究制造型企业品牌竞争力的17个影响因素 的关系，建立多级递阶结构模型，分析各层级关系和影响因素对品牌竞 争力的作用。王凤山等基于工程装备质量影响因素,构建多层递阶的质 量评价体系解释结构模型。陈亚青等^[5]建立航空事故的解释结构模型， 将航空事故的12种原因分为4个层次的要素并分析其关联影响；林维 等将零件图中几何要素的尺寸及位置关系转换为要素矩阵，研究零件定 位基准的选择问题；丁力平等基于解析结构模型,对产品综合关联关系 进行分解,构建和优化产品初始模块；张雷等基于复杂产品零部件连接 关系构建解释结构模型，研究零部件结构层次与拆卸序列规划方法。

对于第四个层面，即制造过程层面的波动源分析，学术界主要集中 在统计过程控制(SPC)、偏差流(SOV)理论等方向，研究数据驱动 的分析技术；生产现场则大多采用因果图等定性工具来辅助分析波动原 因，但由于没有形成波动原因诊断和影响因素间层级关系的多层递阶解 释结构，改进优先次序选择决策的量化支撑不够。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术的状况而设计提供了一种建立产品制 造过程中质量波动源解释结构模型的方法，该方法基于对产品制造过程 波动传递和累积模式、波动影响因素之间关系的分析，运用图论方法将 制造过程影响关系拓扑结构简化为有向图和邻接矩阵，基于布尔代数方 法编程计算可达矩阵，建立解释结构模型开展产品制造过程质量波动源 的分层分类，确定改进优先次序，以弥补经典SPC技术在波动控制过 程中只能报警、不能诊断的不足，以及因果图、故障树等传统分析工具 在诊断质量问题原因时缺乏量化模型和算法支撑的不足。

本发明关于“复杂拓扑结构→有向图→邻接矩阵→可达矩阵→解释结构 模型→工程应用”的建模方法和思路，适用于解决复杂系统的波动溯源问 题，形成的工程应用案例具有一定的推广价值。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种建立产品制造过程中质量波动源解释结构模型的方法，其特征 在于：该方法的步骤如下：

步骤一：基于产品的结构、特性类型、装配方式，建立质量波动沿 着产品结构树，依照“系统-分系统-组件-部件-零件”的路径进行分解传递 的流程和积累方式；

所述的特性类型包括产品的计量特性、计数特性、单一特性和多元 特性；