基于产品关键特性的质量链管理模型研究

杜 微 莫 蓉 李 山 李 博

西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，西安，710072

0 引言

面对经济全球化和客户需求多样化、个性化的机遇和挑战，企业不仅要利用自身有限的资源形成并发挥核心竞争力，又要充分利用各类外部资源，实现内外资源集成和优化配置，市场竞争的模式从企业间竞争演变为基于供应链整体的群体竞争［1-2］。由于质量的形成和实现突破了一个企业的限制，所以质量管理也需打破传统的某一组织界限，在产品全生命周期范围内开展供应链整体的质量协同管理［3-4］。文献［5］指出，产品质量是在产品全生命周期形成并涉及整个企业的“全面质量”，是不断循环螺旋式提高的“质量环”（quality loop）。文献［6］研究了全球制造环境下的关键质量管理问题，认为本地公司的内部质量链和分布在全球合作者之间的互连构成了全球质量网络，提出了全球质量链概念，并在此基础上结合计算机技术和信息技术设计了基于Internet的全球质量链管理系统。文献［7］提出了一种基于语义Web服务的供应链协同和集成框架，可实现包括质量活动的各类业务流程合成。文献［8］分析了质量链管理信息系统开发和重构过程，提出了基于框架的质量链管理信息系统可重构的开发方法。文献［9］突破基于功能导向的传统质量系统建模思路，引入过程方法构建了制造企业集成化质量管理系统模型。现有研究多集中于质量链的基本概念和集成模式等方面，缺少对最终产品质量有决定影响的关键特性（key characteristics，KCs）信息在质量链系统中演化规律、协同机制和控制方法的研究。

本文提出了一种质量链概念模型和结构模型，重点分析了产品关键特性在质量链系统中的演化传递过程，设计了基于产品关键特性的质量链管理流程，最后提出了基于产品关键特性的质量链管理框架模型。

1 质量链概念与结构

1.1 质量链概念模型

原材料和零部件的采购、运输、制造、装配、分销直至将产品送到最终用户的过程形成供应链。在传统供应链关系中，每个企业只负责产品质量的一部分，企业之间的质量活动彼此独立进行。但产品质量的形成过程分布于供应链范围内，客观上产品最终质量由供应链全体成员共同保证和实现，因此质量管理模式需要打破单一企业质量管理的界限。在此背景下，本文提出一种质量链概念模型，如图1所示。

图1 质量链概念模型

质量链建立在供应链基础上，通过贯穿产品生命周期的质量流将供应链与顾客相连接。顾客给出需求信息，核心企业根据需求信息开展产品策划和生产组织（包括原料采购和安排生产等）。供应链协同工作（生产、装配、运输、分销、零售等），以物流为载体全面实现顾客满意的产品质量。

以质量流描述质量形成过程如下：产品部分质量（原材料、采购件和外协件等的质量）分别在质量链各成员企业内部形成，其质量特性伴随物流传递到下游企业，构成了下游企业产品质量的一部分。质量流不断地向下游企业传递，最后到达最终用户［10］。资金流与物流方向相反，由下游逆向返回上游企业。信息流则是在整个质量链范围内共享。以核心企业为主导的质量链系统，通过对信息流、物流、资金流的有效控制，实现质量流的有序、畅通、受控传递，最终实现整个质量链的不断增值。

1.2 质量链结构模型

质量链结构模型如图2所示，纵向质量链为企业内部质量链（简称内链），横向质量链为成员企业构成的外部质量链（简称外链）。质量链自底向上依次包括基础环境层、技术支持层、活动执行层和目标层四部分。企业内部质量链运行于基础环境层之上，在技术层的支持下，以“质量螺旋”为中心，循环螺旋式提高，直至实现质量链目标层制定的质量目标。为了实现质量链整体的优化，外部质量链应实现各层次的有效对接和高效协同。

图2 质量链结构模型

2 产品关键特性在质量链系统中演化分析

2.1 产品关键特性概念

产品质量是由产品特性指标集组成的［11］，产品特性是指构成产品最终质量的所有外在或内在的特性［12］。对于飞机、汽车等复杂产品，从原材料、零部件到产品的特性维度往往都非常高，有的零件的特性甚至高达数百个，包括材料成分、机械性能、力学性能、几何形状、表面特性等，每个特性都会对最终产品性能产生一定的影响。对所有产品特性进行识别和控制，在经济上和技术上几乎是不可能的［13］。按照主次矛盾原理以及帕累托“80／20”规则等，少数关键的产品特性决定了大部分用户需求［14］。对于产品的生产制造企业而言，必须在交付期内，以有竞争力的价格，向顾客提供高质量的产品和服务。关键特性是产品特性的子集，是矛盾的主要方面，对获得顾客满意的质量具有决定意义。抓住那些对产品最终质量具有显著影响的主要矛盾——即产品特性中的少数的关键特性，有利于质量链系统的优化组织，可集中有限资源高效地实现质量目标。

2.2 产品关键特性在质量链系统中的演化

在产品生命周期范围内，产品关键特性在质量链系统中是分层逐级演化的，如图3所示。其中，需求分析阶段针对用户需求，结合法律法规要求（如安全性、环保等）形成策划级KCs以指导后续研制；概念设计阶段依照策划级KCs，综合考虑整体功能、总体布局、性能指标、外观和人机等方面的因素，形成产品级KCs；详细设计阶段根据产品结构树的层次关系，将产品级KCs继续演化为组件级、零件级KCs。生产制造阶段需明确零件制造工艺，可再向下演化为特征级或工艺级KCs，将其反馈补充至产品关键特性集合。在产品装配阶段，需参考装配方法，分析误差传递路线，确定影响装配质量的KCs，若出现装配质量问题，立即分析原因，修正或者补充新的装配级KCs，或更换工装夹具，修改装配方案。产品生命周期内KCs的识别、确定、控制和反馈活动是在质量链系统内完成的，其演化过程体现了产品质量目标的实现过程。

图3 产品关键特性在质量链系统中的演化模型

3 基于产品关键特性的质量链协同管理

3.1 质量链协同的内涵

质量链不同于传统的仅注重企业内部的质量保证，而是要求以顾客满意为共同出发点，通过有效集成各成员企业的优势资源，优化产品全生命周期的质量形成过程，以充分发挥质量链系统的“1＋1＞2”的协同效应，最终实现质量链整体最优。因为构成质量链的各个企业无法单独向最终用户提供完善的产品或服务，所以虽然各个企业在质量链中所处地位不同，但仍是构成质量链系统的不可或缺部分。质量链的协同包括内部质量链协同和外部成员企业之间质量链协同两部分，具体包括质量链系统的战略目标协同、产品生命周期内的质量活动协同、质量标准规范协同、质量信息协同等。产品关键特性的质量信息协同是指产品关键特征在质量链系统高效有序传递，是质量链管理重要内容。

3.2 基于产品关键特性的质量链管理流程

基于产品关键特性的质量链管理流程模型如图4所示。核心企业借助QFD（quality function deployment）等技术针对用户需求开展产品设计过程的KCs识别，自制件的KCs进入内链管理系统，由外部链成员负责的KCs则进入外链管理系统。内链管理系统首先根据设计过程识别的KCs，结合序贯试验等技术进行产品制造过程的KCs识别。在生产制造过程中进行基于KCs的工程过程控制（engineering process control，EPC），即通过对过程参数的调整来实现过程输出KCs信息与目标的偏差的反馈控制，同时进行基于KCs的统计过程控制（statistical process control，SPC），即以统计理论为基础监测过程输出KCs信息，保证制造过程质量稳定。此外，在线质量诊断为过程突发问题的快速处理提供支持。而外链管理系统则根据外链KCs的输入，首先结合供应商能力评价数据进行合作伙伴筛选，再经风险评估后对备选质量链成员企业进行优选，完成质量链的构建。质量链运行期间通过对成员企业的质量链节点KCs监测，及时捕获和分析处理质量链异常，以及调整或重构质量链。最终产品汇聚了外链和内链的产品系统质量，以最终产品和过程质量的分析评价进行质量链综合效益评价，完善供应商评测数据。

图4 基于产品关键特性的质量链管理流程模型

4 基于产品关键特性的质量链管理框架

综合以上研究，本文提出一种基于产品关键特性的质量链管理框架模型，如图5所示。基于KCs的质量链管理框架包括顾客需求信息向KCs映射转化公共模块、内链管理和外链管理两个主要子系统。顾客需求信息向KCs映射转化公共模块通过定性和定量分析相结合的方法，将顾客需求信息转化为策划级或产品级KCs信息，该模块功能是否有效对于整个质量链系统是否能够达到顾客满意的质量目标具有决定意义。面向产品生命周期的KCs管理系统以产品关键特性的定义、分类、分解演化规律等为理论基础，以产品关键特性的识别、确定、控制和反馈的具体方法为技术支撑，作为内链管理的核心，以工作流、Web Services等为具体实现技术完成产品生命周期内KCs信息在质量链系统（内链和外链）的跟踪管理和高效协同处理。基于KCs的质量（外）链管理系统包括两个子模块：基于KCs质量链构建模块通过备选成员KCs实现能力评估、风险评估和基于KCs的成员企业优选等三个核心功能进行质量链的构建；质量链维护管理模块通过集成质量链KCs在线／离线监测、质量链运行分析评价和异常诊断与重构等三个核心功能进行质量链的运行维护管理。

图5 基于产品关键特性的质量链管理框架模型

5 结语

本文将产品关键特性概念融入质量链管理体系，提出了基于产品关键特性的质量链管理模型，该模型有利于质量链管理集中于少数关键的质量信息和过程。以基于产品关键特性的质量链管理模型为指导，把握内外链管理主线，通过优化配置内外链资源，提高质量链系统快速构建和优化重构能力，不断完善质量链系统，对于最终实现顾客和质量链成员全体满意的质量链整体效益最优目标具有重要意义。建立基于产品关键特性的质量链管理体系是对现有质量链管理理论的进一步丰富。产品关键特性的识别、确定、控制与反馈实现方法，质量链系统中顾客需求信息向KCs映射转化机制和具体方法、基于产品关键特性的成员企业优选方法、质量链运行分析评价方法、质量链异常处理机制及快速重构技术是基于产品关键特性的质量链管理系统的关键技术，是未来的研究方向。

［1］Ketchen D J，Giunipero L C.The Intersection of Strategic Management and Supply Chain Management［J］.Industrial Marketing Management，2004，33（1）：51-56.

［2］Hale K，Hartley J L.A Replication and Extension of Quality Management into the Supply Chain［J］.Journal of Operations Management，2008，26（4）：468-489.

［3］秦现生，梁工谦，王润孝，等.质量管理学［M］.北京：科学出版社，2004.

［4］Zhu Kaijie，Zhang R Q，Tsung F.Pushing Quality Improvement along Supply Chains［J］.Management Science，2007，53（3）：421-436.

［5］Juran J M，Godfrey A B.Juran’s Quality Handbook［M］.5th ed.New York：McGraw-Hill，1999.

［6］Chin K，Duan Guijiang，Tang Xiaoqing.A Computer-integrated Framework for Global Quality Chain Management［J］.Int.J.Adv.Manuf.Technol.，2006，27：547-560.

［7］宋庭新，黄必清，熊健民，等.语义 Web服务在业务协同与供应链集成中的应用［J］.中国机械工程，2008，19（4）：410-413.Song Tingxin，Huang Biqing，Xiong Jianmin，et al.Application of Semantic Web Services in Business Collaboration and Supply Chain Integration［J］.China Mechanical Engineering，2008，19（4）：410-413.

［8］徐岩，谢强，谭立静，等.质量链管理信息系统重构［J］.武汉大学学报（工学版），2004，37（5）：125-128.Xu Yan，Xie Qiang，Tan Lijing，et al.Reconfiguration of Quality Chain Management Information System［J］.Engineering Journal of Wuhan University，2004，37（5）：125-128.

［9］段桂江，唐晓青.基于过程方法的制造企业质量管理系统模型研究［J］.中国机械工程，2005，16（24）：2207-2211.Duan Guijiang，Tang Xiaoqing.Modeling of Quality Management System for Manufacturing Enterprise Based on Process Method［J］.China Mechanical Engineering，2005，16（24）：2207-2211.

［10］景平，黄中鼎.面向供应链的质量管理模式和方法研究［J］.改革与战略，2009（2）：64-66.Jing Ping，Huang Zhongding.Research on the Mode and Methods of Supply Chain-Oriented Quality Management［J］.Reformation ＆ Strategy，2009（2）：64-66.

［11］邓军，余忠华，吴昭同.产品质量与过程质量的映射研究［J］.中国机械工程，2010，21（17）：2070-2074.Deng Jun，Yu Zhonghua，Wu Zhaotong.Research on Mapping between Product Quality and Process Quality Based on Extension Theory［J］.China Mechanical Engineering，2010，21（17）：2070-2074.

［12］林志航.产品设计与制造质量工程［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［13］张根宝，纪富义，任显林，等.面向产品制造过程的关键质量特性免疫预防控制模型［J］.计算机集成制造系统，2011，17（4）：791-799.Zhang Genbao，Ji Fuyi，Ren Xianlin，et al.Immune Prevention and Control Model of Key Quality Characteristics Oriented to Manufacturing Process［J］.Computer Integrated Manufacturing Systems，2011，17（4）：791-799.

［14］Rezayat M.Knowledge-based Product Development Using XML and KCs［J］.Computed-Aided Design，2000，32（5／6）：299-309.