纵观全球,各个先进企业都已经将数据分析、“用数据说话”作为提高质量管理水平、决策水平的重要依据。所谓“千里之行,始于足下”,数据采集与有效整合是所有“数据驱动的决策”的基础和第一步。
对广大制造型企业而言,不论是进行实时SPC制程风险监控和定位、还是进行深入的制造数据分析(Manufacturing DataAnalytics), 完整和可用的数据都是必不可少的“基础原料”。此外,及时、准确的数据采集还能帮助我们实现“快速响应质量控制(QRQC)”——当制程风险刚刚发生或者即将发生时,我们就能立刻发现并采取相应的措施,将风险消除在萌芽状态。
目前,我国大部分企业在制程和质量检验数据采集方面的现状是:有的还将测量数据记录在纸质的表格中,尚未形成电子化数据采集(EDC: Electronic Data Capture); 有的数据采集仍然采用手工方式进行,既效率低下,又容易出错和被篡改;有的数据仍然处于各种仪器生成的格式多样的电子文件中,如.log文件、txt文件、excel文件、.dmo文件、.dat文件等等,这些数据文件不仅格式多样,而且a).散落在几十甚至上百台电脑硬盘的各个角落里; b). 每个文件中,并不是所有的数据都对我们有意义; c). 这些文件中往往只有数据,而缺乏对数据起码的属性标记。d. 形成数据孤岛,使数据和及其隐含信息的共享成为不可能完成的任务。
很多企业都拥有面向不同主题的系统和数据库,比如面向财务和订单管理的ERP系统及其数据库,面向制造执行的MES系统及其数据库,面向HR的人力资源管理系统及其数据库等。但在精益生产、六西格玛、持续改进被广泛推广的今天,却很少有企业拥有面向持续改进的“持续改进数据中心”。如果企业能够面向持续改进相关的报告、监控、分析、改进和预测等应用整合企业数据,建立“持续改进数据中心”,对于推动持续改进是很有帮助的。
对企业管理和数据分析而言,单纯的一个测量值(比如0.5mm)是没有太多意义的,我们还必须知道其是什么产品、哪个质量特性的测量值,此外我们还需要知道它产生的时间、测量人是谁,使用的是哪一台测量仪器,最好还能知道其所属的那个被测工件是由哪一台生产设备在哪个工序上生产的,当时操作员是谁,使用的夹具(或反应液)是哪一种等等。QuAInS系统存储于“持续改进数据中心”的数据,能尽最大可能确保数据相关属性的完整性和可用性,并通过一套同步机制,保持数据的时效性。数据的完整性和可用性还包含另外一层含义,那就是在数据分析(或者说统计学)意思上的完整性和可用性,比如异常值的考察、样本量的多少、合理的分组和子组大小、取样频率等等,QuAInS也会在系统建设时在这些方面给出建议。
实际中,数据采集往往是一个费时、繁琐、无趣的工作,好在现在这一过程基本上都可以自动完成。
对于具备开发的通讯接口的测量仪器和设备,QuAInS的用户只需在测量完成后轻按按钮或者通过扫描条码即可将数据轻松无误地采集到持续改进数据中心,同时,对过于异常的数据,QuAInS会自动提示操作员进行确认是否测量操作有误。目前,系统已经能支持近100种仪器和设备通过通信接口的自动数据采集。
而对于各种格式的数据文件,QuAInS也能够自动地将所需的数据挑选出来,并与事先定义的属性进行匹配后自动存储到持续改进数据中心。由于各种设备输出的数据文件格式多种多样,为提高兼容性,QuAInS提供了多种事先定义好的格式模板供用户参考,只要文件格式与模板之一相同,即可轻松事先数据自动采集,无需人工干预。而对于与模板格式不同的特别数据文件,也只要基于模板进行稍许开发即可。
对于需要从其他数据库中抽取的数据,系统能够按照事先指定的规则,通过通讯协议自动地在后台进行数据获取、匹配和整合,并确保这种通讯的稳定性和可靠性。而对于确实需要进行手动输入数据的场合,QuAInS提供了易用的界面供用户使用,用户每完成一次数据的输入,数据光标将进行自动跳转,用户可以设置自动跳转的方式和数据是否自动保存的条件。
而有些比较智能的可编程仪器,比如一些实用光学原理的激光测量设备,他们本身具备很强的通用测量能力,但面向不同的产品测量需求时,却需要根据产品本身的特点定制特定的测量程序,以提高测量和数据采集的效率。对于这种情况,QuAInS同样具备很强的开发能力。下图是某可编程测量仪器面向特定测量场合的测量原理说明,但需要特定的程序开发才能实现高效的测量和自动数据传输。
图:某测量仪器的特定测量程序
在QuAInS中,用户可以对数据输入操作进行灵活的设置。除了上文中提到的光标跳转方式之外,用户还可以根据需要筛选多次测量中所需的合适数值作为最终测量值(比如筛选偏离基本值最大的等)、设置自动保存的组数、以及需要测量值本身、测量值相反数或者测量值的绝对值等等。
图:灵活的数据输入设置
每一个用户对数据的操作权限都被严格地管理,以确保正确的数据只能在正确的时间被正确的用户访问。比如有的用户只能输入数据、有的用户只能查看数据、有的用户还修改数据、部分用户还能删除数据等,而且对每个用户所能触及的数据范围都有严格的管理机制。
图:数据访问权限设置
由于数据都统一存储于数据中,质量管理和质量分析人员对数据的取用变得非常容易。我们可以随时查询指定时间段内指定产品和参数的数据,将这些数据导出成Excel数据文件; 还可以快速、自动地生成各种质量报告,如质量检验报告、过程能力报告等,无需任何手动对数据进行处理的工作;导出的数据,我们可以很方便地用质量管理统计分析软件(如Minitab等)进行进一步的分析,探索质量改进的机会和空间。这些,都可以帮助我们大幅地节省时间,提高效率。
图:数据查询和导出界面
图:自动生成质量报告
总之,QuAInS的数据采集平台能够帮助企业采集和整合制程及质量检测数据,提高效率和仪器使用效率,节省宝贵的时间和人力,并为在此基础上的SPC质量实时监控、原因分析、改进和预测提供可用的“原料”。其曾帮助一家企业实现98.5%以上测量数据的自动采集。