计算机辅助质量保证CAQ.ppt

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1、计算机集成制造系统概论,An Introduction to CIMS：Computer Integrated Manufacturing System(5),计算机集成制造系统概论,第一章 CIMS概述第二章 计算机辅助设计CAD第三章 计算机辅助制造CAM第四章 计算机辅助工艺规程设计CAPP第五章 计算机辅助质量保证CAQ第六章 现代企业管理信息系统第七章 CIMS中的计算机网络与数据库,计算机集成制造系统概论第五章 计算机辅助质量保证CAQ,5.1 CAQ概述5.2 CAQ系统5.3 质量检测方法5.4 CAQ中的计算机系统,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.1 CAQ概述,5.1.

2、1 CAQ概念CAQ:Computer Aided Quality-assurance/Quality-control质量：它是一件产品或一项工作的所有属性和特性的总和；它是利用这些属性和特性去完成一项规定功能的品质(能力)。1.概念CAQ的概念也有两种含义：(1)狭义地，CAQ主要指质量检测：CA检测准备：检测计划的构造与设计、NC代码检查及补充。CA检测实施：包括质量数据掌握、传感器、质量检测执行、控制系统、分析系统等。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.1 CAQ概述,5.1.1 CAQ概念(2)广义地，CAQ指全面质量管理/控制(TQM/TQC),其内容涉及从产品设计到产品制造、产品

3、发送的整个生产过程的质量管理活动：质量规划、质量检测、质量控制、质量代价评估、质量统计、质量趋势预测等等。质量系统的层次：CAT=QC=CAQ=QA/IQS=TQM/TQC=QFD/DFQ其中,CAT(Computer Aided Test)为计算机辅助测试、QC(Quality Control)为质量控制、CAQ(Computer Aided Quality Control)为计算机辅助质量控制、QA(Quality Assurance)为质量保证、TQM/TQC(Total Quality Management/Control)为全面质量管理/控制、QFD/DFQ(Quality Func

4、tion Deployment/Design for Quality)为质量功能配置/全质设计。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.1 CAQ概述,5.1.1 CAQ概念2.CAQ目的CAQ通过从产品设计、制造过程到使用过程的产品生命周期内系统地实施计算机质量控制，从而大幅度提高和保证产品质量，使企业借助这些质量标准占领更大的产品市场。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.1 CAQ概述,5.1.1 CAQ概念3.集成质量控制系统活动,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.1 CAQ概述,5.1.2 CAQ研究内容1.质量规划质量规划是指制定质量保证的方式和计划(测量参数、精度、测量顺序、质量

5、控制方法等等)。其研究内容包括：质量需求分析、质量改进方法、质量检测计划、质量控制计划、质量工作准备(地点、方式、时间等)、质量分析与预测。2.质量控制质量控制是一个管理过程，它包括对质量性能进行实际测试，再与标准比较，再修正等环节。质量控制研究内容包括：质量控制系统结构、质量控制设备配置、质量监控、质量信息模型、质量控制保证(检测、反馈、控制)等。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.1 CAQ概述,5.1.2 CAQ研究内容3.质量检测(CAT)方法通过计算机辅助测试系统对产品质量进行检测。其内容涉及：测量方法、数据采集、坐标测量机检测规程、零件信息描述、计算机测试语言、虚拟测试仪器、远程

6、测量等。4.质量代价评估虽然质量能创造效益，但质量控制也需要费用，若太高则工厂也承受不起，这就要求质量代价评估。其内容包括：质量检测代价分析、维修代价分析、最小费用质量控制。质量代价：缺陷/故障预防：10故障检测：50故障排除：40(赔偿：25;次品修补：75),第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.1 CAQ概述,5.1.2 CAQ研究内容,质量代价曲线,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.1 CAQ概述,5.1.2 CAQ研究内容5.可靠性管理通过提高生产设备、生产环节的可靠性来保证产品质量，其内容包括：产品设计可靠性、生产过程可靠性分析、可靠性保证体系(产品、生产线)、生产设备与过程的诊断

7、、企业诊断、检测监控。6.质量报告与分析对质量检测与控制结果进行分析，并生成质量结果报告。质量分析的任务是判定是否、何处、何时出现故障(缺陷)，并对潜在故障(缺陷)进行预测；产品质量统计特性分析等。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.1 CAQ概述,7.QFD(质量功能配置)它是一种系统方法。它保证将顾客或市场来的要求精确地转移到产品开发每个阶段的有关技术和措施中去。其研究内容有：QFD质量屋、QFD关键文件、QFD工具、QFD方法等。QFD关键文件有：顾客要求总体规划矩阵、最终产品特征配置矩阵、过程计划与质量控制图、操作指南等。,5.1.2 CAQ研究内容,QFD质量屋,第五章 计算机辅助

8、质量保证CAQ5.1 CAQ概述,5.1.3 质量保证环生产过程各个环节都须有质量保证环节；在每个环节都有质量控制子系统，这些子系统集成在一起就构成了企业的质量保证系统。,质量保证环,质量保证系统与其他系统的接口,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.1 CAQ概述,5.1.3 质量保证环,计算机集成制造系统概论第五章 计算机辅助质量保证CAQ,5.1 CAQ概述5.2 CAQ系统5.3 质量检测方法5.4 CAQ中的计算机系统,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.1 CAQ系统设施1.CAQ硬件(1)控制设备：计算机、过程控制外设(如:A/D、D/A、磁盘、带、显示屏、

9、卡片(QC表)、控制器、数据处理外设等。(2)测量设备：传感器、仪表、检测仪器、测量夹具、测试台、坐标测量机、测量车系统、机器人。(3)通讯设备：网络系统,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.1 CAQ系统设施2.CAQ软件(1)系统软件：操作系统、编程辅助工具、测试语言工具、编辑程序、通讯软件、数据处理系统等。(2)应用软件：数据采集与获取、获取控制、数据评价与运算、QC趋势预测、自学习QC策略、销售评价、CAQ操作控制软件、CAQ规划与管理软件、QC代价估算软件、质量综合信息管理软件。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统分布式

10、递阶结构CAQ系统可分为三个层次：计划层、管理层、执行层。CAQ是由多控制环组成的闭环系统。1.计划层计划层位于工厂级。其主要功能包括制定质量计划与检测计划、综合质量指标统计与分析、使用过程质量信息管理等。(TQM)2.管理层管理层位于车间级。实现零件及产品分类统计分析与评价、质量成本核算、车间级质量信息管理和质量综合评价等。(QC),第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统分布式递阶结构3.执行层执行层位于检验站级。通过坐标测量机、带测量装置的NC机床、测量仪等质量数据的采集，实现测量装置及测量机编程以及加工设备的过程控制。(CAT+Control),第五章

11、 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统功能构成从系统功能上划分，CAQ系统由四个子系统构成：质量规划子系统、质量检测子系统、质量控制子系统、质量分析子系统。1.质量规划子系统(质量控制计划子系统)质量规划的任务是根据生产计划大纲、技术准备大纲和质量标准要求确定每种工件的检测计划(测试参数、公差和测试顺序)，制定检测规程、数据采样计划和NC检测程序，确定系统内存储的质量数据的类型及数量；确定质量控制方法等。质量计划制定是一项类似于工艺计划的工作。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统功能构成质量规划的方法分为两种：创成法和派生法

12、。(1)创成法：依照质量控制计划人员的工作过程，借助于适当组合的功能基元(质量控制基本环节和方法)来提出质量控制计划。(2)派生法：利用成组技术，采用查表方法从同类零件质量计划派生出质量控制计划。该法易于计算机化。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统功能构成2.质量检测子系统质量检测是CAQ系统实施的第一个环节，其任务是通过对生产过程、产品(工件)的质量参数、特性的检测等发现生产中何处、何时出现缺陷或故障，掌握产品质量状况。包括质量数据采集、计量仪器设备鉴定等。质量检测的相关因素为：检测范围、检测主题(目的)、检测时间点、检测方法、检测自动化程度、检测设

13、备。检测方法：接触测量(如用坐标测量机)、非接触测量、人工输入。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统功能构成质量检测步骤：(1)识别产品：确定被测对象；(2)传感器定位：传感器在被测对象上准确接触、定位；(3)采集测试参数或变量：测试环节、数据采集；(4)评定测试结果：对测试结果进行简要判断、评价；(5)计算质量指标：往往运用统计手段计算；(6)输出测试结果：将测试结果显示、打印出来。图形终端或绘图机是常用的输出外设。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统功能构成3.质量控制子系统(质量评价与控制子系统)质量是一件产

14、品或一项工作的所有属性和特性的总和。质量控制的任务：对质量性能进行实际测试，再与质量标准比较，如必要则修正和控制加工过程，使之达到质量标准。其内容包括：外购件质量评价、工序控制点质量评价与控制、产品设计质量评价、售后产品质量分析、质量成本分析、企业质量综合指标统计分析等。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统功能构成,集成质量控制原理,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统功能构成质量控制内容：(1)干扰源确定：在被控情况下进行加工运行的生产设备或过程是控制环的一部分。干扰加工过程的原因一般来自人、机器、材料、加工方法等

15、。(2)采集：质量控制采集系统决定被控变量实际值。(3)比较：将被控变量与从预定的质量规范或标准给定值进行比较。(4)校正：根据偏差计算出新的操作变量，并采取修正步骤来调整加工过程。(5)控制：质量控制器的功能由制造计划、生产调度系统或由一台自动执行机构完成。(6)修补：通过自动化质量控制来缩短质量控制反应时间，及早修正缺陷。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统功能构成4.质量分析子系统(质量信息管理子系统)（1）质量分析任务：对企业生产过程中(过去的)质量活动与状况、产品质量、质量控制结果数据进行分析；产生质量分析报告；并对今后的质量保证方法和系统提出

16、进一步的建议。质量分析还包括质量代价分析、质量综合信息管理等。（2）质量分析报告内容：财务部门提供的文件、供应商的文件、工件的加工过程记录、产品(成品)记录等。（3）质量报告种类：质量检验报告、测试系列报告、故障/缺陷报告、质量分析报告、质量分析与建议等。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.2 CAQ系统,5.2.2 CAQ系统功能构成,质量分析与报告子系统内容,计算机集成制造系统概论第五章 计算机辅助质量保证CAQ,5.1 CAQ概述5.2 CAQ系统5.3 质量检测方法5.4 CAQ中的计算机系统,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.3 质量检测方法CAT,5.3.1 接触测量接触测量法

17、用于高精度测量，并多用于对温度、振动、压力、尺寸(长度)等参数的测量。其中尺寸测量是使用最多的。1.坐标测量机坐标测量机是最常用的工件尺寸测量设备，而且一般都是三个轴，称之为三轴(维)坐标测量机。三维坐标测量机按测量原理分为三类：感应式、光学式或机械式。坐标测量机按控制方式又分为两类：手工操纵测量机、数控(CNC)测量机。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.3 质量检测方法CAT,5.3.1 接触测量坐标测量机基本原理：测量机靠探针测头接触被测工件(对象)进行测量。坐标测量机有一个基准笛卡尔坐标系，探针测头相对坐标系移动；被测物体可以任何位置及方位放置在工作台上而形成工作坐标系；用数学方法可

18、将探针测头在工作坐标系的点坐标转换为其相对于基准坐标系的位置；从而测定物体在基准坐标系中的位置和尺寸。坐标测量机精度可达0.1um。测头上探针的种类：机械探针、带电阻线路的探针、自带开关的探针、一维探针、二维探针、三维探针、万向探针等等。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.3 质量检测方法CAT,接触测量2.用机床进行尺寸测量借助专用的外围测量设备及夹具也可以使用机床定位算尺结合二维或三维探针测头进行尺寸测量。机床测量法主要功能：监测加工极限情况、磨损补偿。根据基准面确定工件位置、根据基准点补偿尺寸变化(热变形、受力变形等)、进行尺寸的自动检查。3.测量机器人将测量探针安装在机器人手臂上，在

19、程序控制下，探针沿工件表面移动，自动读出参数(工件与基准坐标系的关系)并输入计算机系统。机器人测量具有很大机动性，适用于多品种工件的测量。(尤其是大型工件测量)。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.3 质量检测方法CAT,5.3.2 非接触测量由于接触测量既麻烦又费时，人们又开发了非接触遥测方法。1.利用激光测量利用激光可测量工件尺寸和表面完整性。例如，通过激光束发射、反射、准直射投在工件上，再用透镜、光敏器件收集透过来的余光，并记录余光强度。通过计算发射光强与收集光强的差值可算出工件的直径，其测量精度可达0.5m。2.利用线性光敏二极管阵测量其测量精度取决于管阵象素数目(密度)。3.利用声

20、音分析进行测量该法适用于研究产品振动特性的场合。利用声信号的发射与拾取测量物体的振动特性。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.3 质量检测方法CAT,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.3 质量检测方法CAT,5.3.3 人工输入法还有很多产品质量参数不能用或不宜用现有设备测得，这些参数必须由人来测量、记录、输入(通过键盘或其他输入装置)。如工件表面的划痕、测量装置的磨损、质量趋势等等。,计算机集成制造系统概论第五章 计算机辅助质量保证CAQ,5.1 CAQ概述5.2 CAQ系统5.3 质量检测方法5.4 CAQ中的计算机系统,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.4 CAQ中的计算机系统,5

21、.4.1 质量控制用的多级计算机通常的质量控制系统采用三级计算机结构：管理级计算机、主计算机、微计算机。1.管理级计算机(上层)管理级计算机负责完成质量控制的管理功能。它管理用户关于产品的质量验收要求，并把它与本企业所设计的产品质量作比较，从而进行质量管理。管理计算机的典型质量控制功能：支持质量规划；监控产品和零件的质量；计算质量成本；根据产品开发过程管理长、短期测试主文件；监测竞争对手产品的可靠性数据；加工能力行为研究；质量报告表生成；质量综合信息管理等。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.4 CAQ中的计算机系统,5.4.1 质量控制用的多级计算机2.主计算机(中层)该级计算机负责质量控

22、制设备的功能完备性，完成统计计算。主计算机典型质量控制功能：质量指标计算、质量趋势分析、优化测试参数、开发/存贮/改变测试程序、测量设备的协调/功能测试/误差识别、识别测试数据的误差、测试数据分析、积累统计数据、确定最多/最贵的缺陷、数据通信。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.4 CAQ中的计算机系统,5.4.1 质量控制用的多级计算机3.微计算机(下层)该级计算机负责具体的质量检测与控制功能，直接与产品有关，专用性较强，多采用微机控制。微处理机在测试中的应用功能为：(1)系统控制功能：启停机、中断处理、操作转换、自动标定仪器、启动诊断仪器/程序。(2)人机交互与控制数据I/O：人工操作程

23、序、程序编辑、测试程序执行、设备监控、报警。(3)测试程序操作与控制：测试仪器的驱动/初始化，测试过程控制、测试数据处理。(4)测试数据处理：测试数据筛选、统计处理、偏移修正、线性化、标准化、比较处理、趋势分析等。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.4 CAQ中的计算机系统,5.4.2 计算机质量控制系统体系结构与实施方法CAQ系统的实施方法有多种：自顶而下、由底向上、上下结合等。在系统实施时要考虑的因素也很多，主要包括：质量管理原则、系统成本、实施难易、软件规模、系统复杂性/速度/可靠性/柔性、设备种类等等。实施CAQ系统时，可采用不同计算机体系结构。1.独立并行式计算机结构CAQ系统中的

24、各个计算机独立并行运行、相互之间无数据通信。该类系统造价低，实施容易、系统简单，也易于扩充，但集成性不好、系统协调能力差、只有当各测试间无连接关系，且不需对测试数据进行集中存贮和评定时才考虑此结构。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.4 CAQ中的计算机系统,5.4.2 计算机质量控制系统体系结构与实施方法2.集中式计算机由一台计算机负责全部测试仪器的控制，并负责质量控制。该类系统造价高(软件开销大)、实施难度适中、系统性强，但系统可靠性不好，柔性差，测试反应速度慢。适用于集中测试场合。3.分布式计算机多台具有监控功能的计算机通过串/并行总线、网络相连，分布控制方式。该类系统的特点介于前二者

25、之间，其系统复杂性中等、可扩充性好，可靠性高、响应速度快、柔性也良好，系统性好，但系统造价高，实施不易。尽管如此，由于此结构符合于测试类型繁多、测试地点分布的企业特点，因此，在CIMS企业中被采用最多。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.4 CAQ中的计算机系统,5.4.2 计算机质量控制系统体系结构与实施方法,环形总线传递数据的多级质量控制系统,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.4 CAQ中的计算机系统,5.4.3 计算机测试语言为了支持计算机自动质量测试与控制过程，要求编程语言能够控制测试设备、管理数据的I/O并完成统计计算。在计算机控制的测试系统中使用的编程语言包括：1.面向机器的语

26、言面向机器的语言包括：汇编、宏指令、程序块。该类语言多在微机上采用。优点：速度快、占用空间小，直接控制外设。缺点：麻烦，不利于统计计算及控制算法的实现。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.4 CAQ中的计算机系统,5.4.3 计算机测试语言2.系统编程语言它以公式形式表示问题，如：PLZ、MPL、PL/M等。优点：适于复杂运算，可表达结构合理的编程模块。缺点：不能支持I/O，不能满足实时要求。3.实时语言这是专为计算机过程通讯、过程控制而设计的语言，如：PEARL、PTL、ADA等；它们支持实时交互、任务通信、简单I/O及易于完成的数学运算。优点：易学、易用、实时性好、方便对测试设备的控制。

27、缺点：占用空间大。,第五章 计算机辅助质量保证CAQ5.4 CAQ中的计算机系统,5.4.3 计算机测试语言4.扩充的科学计算语言该类语言在通用高级语言中增加了子程序调用以支持过程I/O通讯、二进制计算，包括：RT FORTRAN、RT BASIC。优点：通用性强，适用于实时性不高的测试场合。缺点：速度慢，空间大。5.面向用户的语言它们是基于宏指令、公用程序块概念的程序模块语言(图示化积木式语言)。它们可根据应用自由结合。常用的模块有：测试周期控制、测试极限值、测量数据采集、被测参数控制、平均值计算、趋势分析、测试协议、数据的图形显示等等。优点：简单，易学，易调试缺点：柔性差，空间大。,第五章

28、 计算机辅助质量保证CAQ5.4 CAQ中的计算机系统,5.4.3 计算机测试语言6.面向测量应用的语言面向测量应用的语言主要有两种：(1)测量(自动编程工具)APT语言：CNC机床用的APT语言也可用于控制坐标测量机检测工件尺寸。测量扩充型APT语言扩充一些测量功能：坐标变换、选择测量角，修正位移、选择接触点数目、计算平均值、计算零件与图纸偏差、测量结果输出等。(2)ATLAS语言(ATLAS-Abbreviated Test Language for All System)：是由IEEE认定的测试专用语言标准，用于处理几乎所有测试问题，其中包括测试鉴定、监测、连接/拆开测试仪器、用程序检验仪器、测试曲线与基准曲线比较、显示/打印测试结果、辨别/记录测量数据等功能。,计算机集成制造系统概论第五章 计算机辅助质量保证CAQ,5.1 CAQ概述5.2 CAQ系统5.3 质量检测方法5.4 CAQ中的计算机系统,第五章 思考题,CAQ的主要研究内容是什么？CAQ系统是怎样构成的？请阐述CAT的主要方法。请阐述CAQ中的多级计算机系统及其主要功能。,计算机集成制造系统概论第五章 计算机辅助质量保证CAQ,