如何管理生产操作中的工艺质量

很多产品的加工制造，都不可避免的会有一些非常重要的工序步骤是需要通过人工手动操作才能完成的，比如：螺栓旋紧...。而在面对大批量、多品类的生产需求时，有哪些技术能够帮助我们去管理和控制这些复杂的工艺流程呢？以及，在这个过程中如何能够有效的确保可靠的产品质量呢？

本期，我们就和大伙来看一款螺栓旋紧产品及其背后的产品质量管理系统。

事实上，BOSCH 从 2016 年开始就已经开始在各类展会活动中展示其 NEXO 螺栓旋紧产品和产品质量管理系统了。

当时展会上看到的画风应该是像上图酱婶的，官方将其命名为 AcitiveAssist，貌似就是车间里的两个工作台嘛。

有时，现场还会有产品组装的操作演示，使用的是 Rexroth 的 NEXO 电动工具。

然而，上面看到的两幅画面之间的关系，并不仅仅是 ActiveAssist 为 NEXO 电动工具的操作提供了一个工作台那么简单，在实际产品加工组装过程中，它们之间是会有大量信息和数据的交互动作的。

首先，ActiveAssist 操作台正前方的触摸显示屏和顶部左右两侧的投影仪，能够为产品的加工和组装提供实时的操作向导和步骤提示。

同时，ActiveAssist 上方的 3D 摄像机（扫描仪），能够实时追踪操作人员的手部动作和位置。

而其顶部的超声波传感器还能够实时监测工位中工具的具体位置。BOSCH 方面宣称其定位精度可达 10cm。

如果监测到操作人员的动作和工具的位置与工艺流程中的规定不符，那么 ActiveAssit 会通过显示屏给出相应的提示，或者通过联锁指令禁止电动工具的操作。

因此，ActiveAssist 实际上是通过屏幕显示、图像识别、位置追踪...等技术手段，实现了对产品加工/组装操作过程的管理，以确保操作人员能尽可能按照工艺流程所规定的位置、使用正确的工具、进行合理的操作。

再来说说这款用于螺栓旋紧的 NEXO 电动工具。

熟悉 Rexroth 旋紧产品的朋友知道，NEXO 其实是一款内置逻辑控制程序的电动无绳力矩扳手，因此它能够按照基于产品工艺要求所设定的应用参数自动完成螺栓的旋紧动作流程。

而新款的 NEXO 还集成了屏幕显示、反馈传感器和无线 Wi-Fi，不仅能够实时记录/显示螺栓旋紧操作的过程数据和状态信息，还能将它们反馈到后台的质量管理系统，用于对产品制造的工艺参数和操作流程进行分析和优化。

如果说 ActiveAssist 帮助实现了在产品加工/组装时对操作流程的的引导和管理，那么 NEXO 则是在具体的操作层面做到了对每一个加工动作的精准把控。

而对于制造企业来说，则基本上可以在不改变原有生产流程和工位布局的情况下，极大提升产品操作的应用体验和产线管理的运营效率。

例如：工人们无需再使用纸质的操作手册，而是根据显示屏提示的引导信息进行产品的加工/组装操作（如：拿一支 M6 x 16 的螺栓，将其旋紧至图中所示位置...等），产品批次和工艺流程的修改可以在各工位同步实时更新；同时，操作员在每一步加工/组装工序完成后，就能够即时获得操作过程的数据反馈。

此外，为了确保正确的操作，系统还可以在操作过程中，为当前操作提供多重的提示和联锁。

例如：AcitiveAssist 会基于设定的工艺参数，使用其投影仪灯光直观地为操作人员指示当前操作步骤的目标位置；并且 NEXO 工具只有在与操作人员的手部同时处于该操作区域时才能被激活。

而如果系统通过超声波和 3D 图像识别检测到 NEXO 或/和操作人员的手部动作在不在规定的操作范围内，NEXO 的螺栓旋紧操作是无法被启动的。

不难看出，上面谈到的 ActiveAssit 和 NEXO 组成的螺栓旋紧系统，更多的是帮助在产品加工/组装的过程中对各个工艺环节的操作进行监控和管理。不过，对于大部分制造企业来说，真正的挑战往往在于能否在生产制造过程中更早的发现并解决正在或将要发生的产品质量问题，因为这将会直接影响企业的生产效率和运营成本。例如：有些工厂每年需要旋紧上亿个螺栓，越晚发现问题，解决的成本就会变得越来越高，因此他们需要对生产过程中的每一个操作环节进行全方位掌控。

而为了能够应对这样的需求，十分有必要将产线上各工位产品加工的每一道工序的操作数据统统反馈汇总进行分析。基于 ActiveAssist 和 NEXO 反馈的工艺流程数据，用户在 BOSCH 演示的质量管理系统平台上能够看到的不仅仅是各个产品加工质量合格与否的指示（上图红色/绿色），还有 NEXO 每一次螺栓旋紧动作的过程（时间/角度/扭矩）曲线，这将有助于用户对问题发生原因进行快速深入的分析，以尽快采取有效措施防止问题的重复发生，并降低解决产品质量问题的总体成本。

此外，产品工艺专家可以基于上述质量管理系统提供的这些细节信息，和有关产线质量数据的历史趋势，进一步改进和优化工艺参数和操作流程，以帮助制造企业不断提升其产品加工的质量水平。

BOSCH 在其官方发布会上表示，其某制造企业用户在使用此项技术一年内，产线设备因质量问题而带来的停机时间和运营成本都比原来降低了 10% 左右。

不难看出，这套生产操作质量管理系统主要包括：自动化操作工具、无线网络通讯、人际交互、超声波定位、图像识别、数据库管理、报表展示和软件分析...等技术，而这其中的核心基础就是现场工具的控制技术，而在本案中其实就是 NEXO 对螺栓旋紧工艺的控制，整个系统中所有其他技术都是围绕着加工操作的应用场景展开的。换言之，如果需要对其他类型的操作工艺（如：焊接..）进行管理和监控，只需将这类智能工具设备（ 如：焊接...）通过无线网络接入 ActiveAssist 和质量管理系统的应用后台即可。

最后我想提醒注意的是，这种使用信息化技术对工艺操作流程进行管理的方法固然有很多值得学习和借鉴的地方，但在实际应用中必须根据自身情况（如：制造流程、加工工艺、产量、成本...等），多方面全面考虑，切不可盲目套用。而从目前的观察看，这类技术比较适合应用于那些有着高频次单一类型操作、且对操作质量要求较高的行业场合，如：汽车、摩托车、发动机、飞机制造...等。

以上内容纯属作者本人观点，如有吻合，纯属巧合。

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