中国质量万里行专家视点│何益海:质量工程技术体系与内涵

编者按 中国质量万里行专家委员会7月26日在京成立。市场监管总局党组成员、副局长蒲淳出席成立大会并讲话。中国质量万里行专家委员会由质量界、新闻界、企业界的45位知名专家组成。应会员企业建议,即日起我会官网和官微开通“中国质量万里行专家视点”专栏,发布委员会专家观点,以飨读者。


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中国质量万里行专家委员会何益海委员



质量工程技术体系与内涵


    按照工程的定义,工程是以某组设想的目标为依据,应用有关的科学知识和技术手段,通过一群人的有组织活动将某个(或某些)现有实体(自然的或人造的)转化为具有预期使用价值的人造产品过程。GJB1405-92给出了如下质量工程的定义:

     将现代质量管理的理论及其实践与现代科学和工程技术成果相结合,以控制、保证和改进产品质量为目标而开发、应用的技术和技能。

     从上面定义看出:管理与技术是质量工程的两个重要基石,缺一不可。如果离开质量工程技术的支撑,质量工程管理将成为空洞的理念与模式,如果离开质量管理的指导、集成和应用,质量工程技术将是无序的和离散的,难以形成合力。

     质量工程技术是在工业化进程中逐渐产生的,包括了一系列用于产品和过程质量特性的需求论证、设计分析、试验评估、检验控制和缺陷分析的理论和方法,这些理论与方法具有共性和通用的特征,普遍适合于大部分产品和过程,因此质量工程技术是质量工程师必须掌握的基础。

     但是,“质量工程”作为一门综合的、交叉的工程技术专业,其专业的技术内涵,尤其是它的技术体系,并没有一种较为权威的、系统的阐述。本论文在总结已有的质量工程、质量管理、可靠性、系统工程等研究成果的基础上,主要从“质量工程”技术基础的角度出发,力图研究提出其完整的技术体系,为促进“质量工程”专业的技术研究与发展提供参考,更能为质量强国战略实施提供必要使能技术支撑。

   1. 质量工程技术的内涵

   按照技术的定义,可以认为,所谓技术是人类在实践经验和科学原理基础上形成的关于改造自然的手段、工艺方法、技能体系的总和。

     质量工程技术是以系统工程理论为指导,以保证装备通用质量特性为目的的所有技术的统称,是实现装备“全系统全寿命全特性”质量管理的重要基础,是其它工程技术发挥效能的共性使能技术。

     质量工程要形成一种工程技术体系,要认识其内涵,应认识如下几方面。

    (1)质量工程技术的主要属性

     质量工程技术具有对象属性、过程属性与目标属性,如图1所示(以大型装备为例)。


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1质量工程技术的三维属性图


    如图1所示,对象属性、过程属性和目标属性的三维关系,是相互联系的整体。在过程属性,质量工程技术活动是分阶段进行的,各个阶段对应的目标属性虽然不同,但其最终目标是提高装备质量。在目标属性中,通用特性一般可以理解成狭义的质量特性,是对装备专用特性的约束与优化,一般包括:需求的适用性、设计的稳健性、生产的符合性、可靠性、维修性等。

     质量工程技术的三维属性图,具有系统性和整体性,突出表明了全面质量的概念在装备研制生产使用中的应用,这种特征对认识和理解质量工程的内涵具有重要的指导作用。

    (2)质量工程技术的主要组成部分

     按照质量工程技术的目标属性,可以看出,使装备专用质量特性和通用质量特性满足要求,是质量工程技术的根本目标,由此所采用的一系列手段、方法和技术即为质量工程技术的组成。

     因此,可以从目标属性出发,将质量工程技术划分为如下三个专业领域:

     ①质量管理技术:以控制通用特性与专用特性的波动为目标,支持指挥、控制和协调装备实现活动的技术,用于提高装备性能稳定性、符合性、降低质量损失、满足用户需求等;

     ②质量形成技术:主要用于提出和实现满足装备作战使用要求的通用质量特性指标的技术,用于设计和验证装备的可靠性、维修性、安全性、测试性、保障性、耐久性、环境适应性等;

     ③质量检测技术:检测技术是以材料、元器件、部组件等的一种或多种专用质量特性(如性能)的测量为目标,通过检查、测试、试验等方式确定其特性值的技术操作的程序与方法。

    (3)质量工程技术的主要特征

     ①质量工程技术的共性特征

     质量工程技术与其它专门的工程技术,如飞

行器设计工程、船舶工程等不同,质量工程技术是一种“使能”技术,传统的工程技术是用于实现装备的性能,而质量工程技术采用一些共性的、通用的方法和手段使这些装备的性能最大限度的发挥,即我们通常所说的发挥其效能。质量工程技术的目标属性必须依附于某一主体,也就是说其目标属性与对象属性是共同存在。

     ② 质量工程技术的综合特征

质量工程的技术工作是在全面质量下的有机整体,各组成部分之间、各单项技术之间可以互相融合。如:可靠性维修性保障性测试性安全性等技术的综合、面向过程能力的公差设计、提高可制造性的设计技术(DFM)、质量与可靠性集成技术(质量可靠性链建模技术、考虑过程质量的可靠性评估技术、面向质量的维修性技术等)等。尤其是在当前网络化与数字化的趋势中,质量工程技术的综合越来越成为一种必然。

     ③质量工程技术的交叉特征

     质量工程技术是在全面质量管理基础上,广泛吸取当代科学和工程技术成果而产生和发展起来的一门现代综合性的交叉学科。它既与各专门工程技术相关,又用到了大量的应用统计技术、计算机软件技术,与之相关的还有材料学、力学等。同时,质量工程还是一项典型的系统工程,需要从系统的角度出发,运用信息论和控制论等技术方法,管理运行和体系达到最优状态,从而实现优化设计,优化管理和最优绩效的目的。

   2.质量工程技术体系框架

   所谓体系是若干有关事物互相联系互相制约而构成的一个整体。因此,可以认为,质量工程的技术体系是质量工程技术的各种方法,按照一定的分类形成的一个整体。这种分类体现了这些方法之间的联系。

     针对现代科学技术的体系结构,我国著名科学家钱学森从系统科学思想出发提出了矩阵式结构。该科学技术体系从横向上看有11大科学技术部门。即:自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、行为科学、人体科学、军事科学、地理科学、建筑 科学、文艺理论;从纵向上看,每一个科学技术部门里都包含着三个层次的知识:直接用来改造客观世界的应用技术(或工程技术);为应用技术直接提供理论基础和方法的技术科学(或基础技术);以及再往上一个层次,揭示客观世界规律的基础理论(或基础科学)。

     质量工程技术作为自然科学与系统科学的交叉学科,其学科技术体系也具有层次性,这种层次性反映了我们对质量工程技术的研究应用规律。为此,提出如图2所示的质量工程技术体系框图。

     如图2中所示,质量工程技术体系从专业领域可以划分为质量管理技术、质量形成技术与质量检测技术,每个专业领域又可划分为基础理论、专业方向、基础技术、应用技术、应用对象等。其中,基础理论、基础技术与应用技术构成其主要的技术体系框架,简述如下:

     ①基础理论层

     质量工程技术的基础理论是指依据应用统计理论与系统工程理论认知质量特性演化、质量波动、故障发生规律的理论体系。如:质量波动理论、故障学、变动统计学等。同时,由于质量工程技术的交叉特性,其基础理论也包括了其它专业的一些基础理论分支,如复杂系统理论、电子学、材料学、力学等。

     ②基础技术层

     质量工程技术的基础技术是指运用基础理论提高装备质量的一些共性的、基础的技术方法。这些技术方法的研究发展可以不局限于某些特定类型的产品,具有通用性,但这些技术最终必须通过应用技术的开发和应用作用于对象,即各类装备和产品之上。

     ③应用技术层

     质量工程技术的应用技术是指在基础理论与基础技术之上形成的工程应用技术。这些技术最终为形成装备全系统全寿命质量工程技术的标准与规范、工具与设备、组织与管理方法提供坚实的技术支持。是“质量工程”这门“使能”技术的最终体现。

   3.结束语

   本文从分析质量工程技术属性、组成与特征入手,明确了质量工程技术的内涵,进而借鉴现代科学技术的三层体系结构,从系统工程的角度首次建立了质量工程技术的体系框架。为了促进整个质量工程专业及技术体系的成熟,今后在大力推进应用技术实施的同时,研究重点应该在基础理论与基础技术方面多下功夫,为实施先进的质量管理战略奠定技术基础,更为质量强国战略实施提供必要使能技术和方法利器支撑。


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2质量工程技术体系框架



     参考文献

                [1] 于景元,钱学森的现代科学技术体系与综合集成方法论[J],中国工程科学,2001年第三卷第11期:10-18.

                [2] 栾恩杰 主编. 国防科技工业名词大典(综合卷)[M]. 北京:航空工业出版社等. 2004.

               [3] 杨为民主编. 可靠性维修性保障性总论[M]. 北京:国防科技工业出版社. 1995.

               [4] 康锐,王自力,装备全系统全特性全过程质量管理概论[J],国防技术基础,2007(4)25-29

               [5] 课题组,国防科技工业技术基础质量与可靠性专业技术体系研究报告[R],国防科技工业可靠性工程技术研究中心,2009.11

               [6] 何益海,戴伟 编著,康锐主审,《质量工程技术基础》(第2版)[M],北京航空航天大学出版社,2021.1

              [7] 赵宇,何益海,戴伟.《质量工程技术体系与内涵》[M],国防工业出版社,2017.5

 

  专家简介何益海,北京航空航天大学可靠性与系统工程学院教授、博士生导师,北航质量与工艺可靠性实验室创始人(http://qpr.buaa.edu.cn),某部委质量与可靠性专家组秘书、中国市场监管(质量)研究与教育联盟单位联系人,中国现场统计研究会可靠性工程分会常务理事、中国运筹学会智能工业数据解析与优化专业委员会理事、新时代质量管理体系认证专家。从事质量工程技术、工艺可靠性理论与技术等领域的教研工作。主持国家自然科学基金面上等项目10余项。主讲《质量工程技术》、《质量文化与技术素养》等本研课程4门,并在中国大学MOOC平台上线《质量工程技术基础》慕课(https://www.icourse163.org/course/BUAA-1461112171)。主编出版《制造过程可靠性理论与技术》、《质量工程技术体系与内涵》、《质量工程技术基础》(北京市精品教材)等专著教材,发表SCI论文40余篇(高引1篇),授权专利10余项。获国家科技进步二等奖、北京市高等教育成果一等奖、校优秀主讲教师等奖励20余项。担任3届本科班主任,培养研究生40余名。

 


发布时间:2022-09-16 来源: