基于ARM平台的工序质量分析与控制系统的研究与开发

重庆大学硕士学位论文基于ARM平台的工序质量分析与控制系统的研究与开发姓名：邵立欣申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：陶桂宝;王时龙20050501重庆大学硕士学位论文中文摘要I摘要制造业在我国国民经济中占有重要的地位，其对经济总量、吸纳剩余劳动力、出口创汇等方面都有不可低估的贡献。随着我国入世产业保护期期满以及全球经济一体化的加快，制造业将面临着更多的挑战与发展机遇。当前国内众多的制造企业质量管理水平落后，影响大规模生产效率和效益的决定性因素，如专业化分工、科学的生产管理、标准化、自动化等，都有待于进一步完善。面对上述现状，越来越多的业界专家和企业家认识到，中国制造业企业要实现腾飞和赶超世界先进水平，就必须真正实现企业管理现代化；企业要想加入全球产业链之中，就必须按照国际统一的质量管理标准和方法进行质量管理。现代质量工程中，经常采用的质量控制方法基本上是基于数理统计原理的。而对加工制造企业来说，产品质量控制主要是实现对加工过程的控制，称为工序质量控制(StatisticProcessControl)，简称SPC。SPC是企业实现质量目标的基本保证，目前我国众多制造企业基本上采取非在线、人工检测的工序质量控制方式，存在产品质量数字化水平低、质量数据的分析处理手段落后、效率低下等问题，已经远远不能满足现代质量工程对产品的要求。另外，随着计算机应用技术的飞速发展，使得SPC所需要的对大量数据实时收集、计算和分析可以借助于计算机和软件技术轻松实现，SPC已经成为企业质量管理必不可少的工具。而基于计算机网络的、集成的、在线检测的工序质量管理是企业质量管理的方向之一，也是当今企业信息化的重要内容，此问题的研究对于我国制造业的发展具有重要意义。论文针对以上分析，在我国SPC理论的应用还没有普及的情况下，综述了SPC理论及其具体的实施流程和方法。针对当前企业信息化的潮流和众多制造企业传统、落后的质量检测手段和企业的实际需求情况，利用现阶段较为先进的计算机和网络技术，研究了一种基于计算机网络的工序质量管理系统的体系结构、组成和功能，提出了一种能够提高企业质量管理水平、便于企业实施和操作的SPC网络系统，研究了网络系统的结构模型，并给出一个企业应用的具体实例。研究和开发了集产品质量特征数字化和分析处理于一体的SPC仪单元和数字采集部分等关键技术，并在详细阐述嵌入式技术的基础上，研究了基于ARM嵌入式硬件平台在SPC单元系统中的应用。关键词：质量管理，SPC技术，嵌入式系统，ARM，EOS重庆大学硕士学位论文英文摘要IIABSTRACTManufacturingplaysanimportantroleinourcountry’seconomy,andithasanenormouscontributiontoGDP,absorptionofsurpluslabor,exportandearnsincome.WiththeexpiringoftheprotectionforindustrieswhenenteringtheWTOandtheexpeditionoftheglobalization,manufacturingindustrywillbeconfrontedwithmoreandmorecompetitionsandopportunities.Nowadays,qualitycontrollevelofmanymanufacturingfactoriesislowbelowtheneed.Thecrucialfactorswhichinfluencetheefficiencyandbenefitsofthemassproductions,suchasspecializationdivision,scientificmanagementoftheproduction,standardizationandautomatization,areneedtobeimproved.Inthefaceofthesefacts,moreandmoreexpertsandenterprisersrealizedthatmodernizationofenterprisemanagementisthekeypointoftheChinesemanufacturingindustrytokeeppacewiththeadvancedenterprise;QualitycontrolaccordingtotheinternationalqualitycontrolstandardsandmethodsmustbetakeniftheChineseenterprisewanttobeamemberoftheglobalindustrychain.Inmodernqualityengineering,thewidelyusedqualitycontrolmethodisbasedonthesymboliclogicandstatistics.Whileformanufacturingfactories,productionqualitycontrolmainlypointstorealizethecontrolofthemachiningprocess,whichiscalledprocessqualitycontrolorSPC(StatisticProcessControl).SPCtechnologyistheguaranteeofthequalityaimoftheenterprise.Processqualitycontrolmethodofnon-onlineandmanualmeasureisthemainmethodthatmosthomemanufacturingfactoriestake,itremainstobelowdigitallevel,obsoletewayofqualitydataprocessionandlowefficiency,anditcannotreachthedemandofthequalityengineering.Inaddition,withthedevelopmentofthecomputertechnology,real-timedatacollection,calculationandanalysisofmassdatathatSPCneedscanbemadebythemeansofcomputersandsoftware.SPCbecomestobeanabsolutelynecessarilytoolofthequalitycontroloftheenterprise.OnlineandintegratedSPCtechnologybasedoncomputernetworkisboththefutureofthequalitycontroloftheenterpriseandtheimportanttopicofenterpriseinformatization.Theresearchisofgreatbenefittothedevelopmentofhomemanufacturingindustry.Basedonaforementionedanalysis,withthesituationofSPCtheoryisnotappliedwidely,thispaperconcernstoSPCtheoryanditsimplementaryflowandmethod.Aimedtotideofenterpriseinformatizationandthepracticalsituationofthetraditional重庆大学硕士学位论文英文摘要IIIobsoletequalitymeasuringmethod,usingtheadvancedcomputertechnologyandnetworktechnology,thestructures,constituteandfunctionsoftheSPCmanagementsystembasedoncomputernetworkisintroducedandamaneuverableSPCnetworksystemisproposedinordertoimprovequalitycontrolleveloftheenterprise.Thestructuremodelofthenetworksystemisanalyzedindetail,andapracticaluseinthefactoryisprovided.ThepivotaltechnologyoftheSPCcellanddatacollection,whichisintegratedbyproductionqualitydigitalizationandanalysis,isresearchedanddeveloped.TheapplicationoftheSPCcellbasedonARMhardwareplatformisintroducedaccordingtotheintroductionoftheembeddedsystemtechnology.Keywords:Qualitycontrol,SPCTechnology,EmbeddedSystem,ARM,EOS重庆大学硕士学位论文1绪论11绪论1.1现代制造业发展的背景及研究全面质量管理的意义制造业在我国的国民经济中占据着重要的地位，是经济发展的主要推动力。过去二十多年的中国经济增长，主要依赖于制造业的成长，从改革开发至今的二十多年中制造业的增加值在国内生产总值的比重一直维持在40%以上，国内财政收入的一半也来源于制造业。同时制造业吸收了接近一半的城市就业人口和农村剩余劳动力，在出口创汇方面制造业也是中国商品出口的主体，90年代以来，制造业的出口一直维持在80%以上，创造了接近3/4的外汇收入[1]。在当前经济全球化的背景下，我国制造业的战略定位已经超越了某类行业、某些企业、某些区域、某个阶段、某些环节的简单问题，甚至不仅仅是国内范围讨论的问题了，而已经成为一个全球性的问题。随着世界经济一体化进程的加快，全球经济正在进行着一场剧烈的战略性重组，在这个过程中，加入WTO后的中国以特有的持续高速增长的经济、巨大的市场潜力、低廉而丰富的劳动力资源，成为发达国家制造业大规模转移的首选之地。从比较优势来看，在贸易自由化和资源配置全球化的背景下，现在众多制造产业向中国的产业转移符合经济规律发展的趋势，也是中国制造业与世界接轨、提升国际竞争力的难得机会。然而要成为真正意义上的“制造强国”，应该既表现为占有世界制成品而且是高附加值制成品市场的相当份额，更应体现在拥有相当的技术知识产权和自主研发生产设备，同时还要拥有一大批在世界同类产业中的领军企业和著名品牌。这些企业以其具有竞争力的生产能力、新产品开发能力、技术创新能力、经营管理水平、著名品牌市场份额的占有等，在工业品制造和全球交易中拥有决定性的影响力。只有这样，中国才能实现从“制造业大国”向“制造强国”的转变，才能逐步缩小与发达国家的差距[2]。从当前国际制造产业发展的趋势来看，我国制造业正面临个性化、多样化需求和标准产品大量需求并存的局面。一方面，国际市场和一部分国内市场需求已经呈现多样化、个性化的趋势，国内制造业还不能充分适应；另一方面，我国标准产品的大批量生产方式的发展还不充分。对于后者，影响大规模生产效率和效益的决定性因素，如专业化分工、科学的生产管理、标准化、自动化等，还需要进一步完善。因此，市场和我国的国情要求企业在满足用户个性化需求，主动推进生产方式向小批量、多品种发展的同时，也需要继续通过先进的管理技术和生产方式，高效低成本地生产价廉物美的产品，满足国内外市场的需要。面对上述现状，越来越多的业界专家和企业家认识到，中国制造业企业要实现腾重庆大