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一、Quality 4.0的定义:两大视角与混合整合
视角1:Industry 4.0关联型定义核心观点:Quality 4.0是Industry 4.0技术在质量管理中的应用,代表观点包括:
Aldag & Eker(2018):传统QM(QC/QA/TQM)与新技术(ML/ 云计算/大数据/ IoT)融合,实现价值链互联互通;
Jacob(2017):借技术杠杆将QM提升至“功能+运营卓越”,帮助企业扩大市场份额、增强品牌认知;
Küpper et al.(2019):“Industry 4.0数字技术在质量管理的应用”,推动质量从“单一团队任务”变为“全员责任”。
视角2:质量管理独立演进型定义质量管理经历四个阶段,Quality 4.0 是第四阶段,具体演进如下:
演进阶段 | 时间 | 核心特征 | 代表方法 |
质量控制(QC) | 1920s-1940s | 分离不合格品,基于抽样统计 | 统计质量控制(SQC)、控制图 |
质量保证(QA) | 1950s-1970s | 标准化流程,预防缺陷 | 流程文档化、ISO9000雏形 |
全面质量管理(TQM) | 1980s-2010s | 全组织参与,覆盖客户 /供应商 | 戴明14点、六西格玛、MBNQA |
Quality4.0 | 2010s至今 | 预测性质量,技术驱动全价值链 | 实时监控、AI预测、大数据根因分析 |
关键差异:Quality 4.0从“事后分析(如TQM的历史数据复盘)”转向“事前预测(如实时预测缺陷)”,且需QM专家主导(非IT人员)。
作者认为,Quality 4.0是一种扩展型质量管理方法,通过将新兴技术与传统质量实践(QC、QA、TQM)整合,以扩大质量管理范围并提升质量活动的绩效与效率——既承认Industry 4.0的技术支撑,也强调质量管理的独立演进属性。
二、Quality4.0的核心特征、技术与应用
1.三大核心特征
检验自动化:使用X光、激光扫描、CT等非破坏性工具,结合传感器实时检测全量产品(替代传统抽样),减少人为误差,实现“零缺陷”生产;
结果分析智能化:通过大数据+AI挖掘“隐藏变量关系”(如设备参数与缺陷的关联),实现“预测性质量”(而非传统的事后纠正),提前规避缺陷;
全价值链整合:借助 CPS(信息物理系统)将检验/分析结果实时反馈至设计、生产、供应商等环节,实现跨工厂、跨部门的信息共享与流程调整。
2.四大关键技术
技术类别 | 核心功能 | 代表工具 / 技术 |
大数据(Big-Data) | 挖掘质量相关隐藏变量,支持预测分析 | AI、ML、深度学习 |
互联互通(Connectivity) | 连接人 / 机/产品/ ERP系统,实时传输数据 | RFID、IPv6、IIoT(工业物联网) |
协作技术(Collaboration) | 实现客户/员工/供应商的多向协作 | 区块链(产品追溯)、社交媒体(客户反馈) |
数据呈现(Data-presentation) | 可视化展示质量信息,辅助决策 | AR(增强现实)、智能屏幕、移动 APP |
3.六大应用领域
制造:传感器实时监控生产过程,减少检验时间与成本,提升制造精度;
研发(R&D):虚拟仿真测试产品设计,结合客户反馈优化研发方向,提升设计质量;
售后(Service & After-sale):产品内置传感器反馈现场性能数据,指导客户操作或优化产品设计;
采购:实时追踪供应商质量问题,通过仪表盘展示供应商绩效指标,提升供应链质量;
物流与销售:大数据预测需求,联动供应商调整产能,避免库存积压或短缺;
决策:实时展示质量指标,模拟不同决策场景,选择最优方案,降低质量成本。
三、Quality4.0的挑战与未来研究方向
1.三类核心挑战
人力资源挑战:需“懂QM +懂技术”的复合型人才(如解读AI分析结果的QM专家),现有人才技能缺口大;
组织变革挑战:当前Quality 4.0多由IT团队主导,QM团队仍聚焦传统方法;且需以成熟的传统QM为基础(如TQM),避免 “技术先行、基础薄弱”;
技术与管理挑战:数据可靠性(如客户社交媒体反馈的准确性)、网络安全(Industry 4.0共性问题)、传统QM与新技术的适配性(如ISO 9000如何整合AI工具)。
2.未来研究方向
构建Quality 4.0转型战略框架,指导企业从传统QM过渡;
开发Quality 4.0readiness 评估工具(类比Industry 4.0评估工具);
探索Quality 4.0与六西格玛、ISO 9000、EFQM等传统QM工具的整合路径。
四、研究结论
Quality 4.0是质量管理的“新趋势”,而非“替代者”——传统 QM(QC/QA/TQM)是其基础,新技术仅为赋能手段;
核心价值在于将质量管理从“反应式(Reactive)”“主动式(Proactive)”升级为“预测式(Predictive)”,实现全价值链质量优化;
目前仍处于理论探索阶段,需通过“完善科学基础+开发落地工具”推动实践,帮助企业提升竞争力与客户满意度。
五、Quality4.0的关键技术在“质量控制与分析”环节影响
本质改变体现在“覆盖范围、响应速度、决策逻辑”三个维度:
维度 | 传统质量管理技术 | Quality4.0关键技术 |
覆盖范围 | 抽样检验(如 SQC 的样本推断总体),易遗漏缺陷;仅覆盖生产环节 | 全量检验(传感器实时检测所有产品);覆盖设计、采购、售后全价值链 |
响应速度 | 事后响应(如发现缺陷后返工),周期长(小时 / 天级) | 实时响应(CPS 实时调整流程)+ 事前预测(AI 提前规避缺陷),周期短(分钟 / 秒级) |
决策逻辑 | 基于历史数据统计(如控制图分析过去趋势),依赖人工判断 | 基于实时大数据 + AI 挖掘隐藏关系(如设备温度波动与产品缺陷的关联),实现 “数据驱动 + 智能决策” |
这些改变使质量管理从“被动补救”转向“主动预防”,从 “局部优化”转向“全局协同”,大幅降低质量成本与缺陷率。
来源:Sader, S., Husti, I., & Daroczi, M. (2021). A review of quality 4.0: definitions, features, technologies, applications, and challenges. Total Quality Management & Business Excellence, 33(9–10), 1164–1182. https://doi.org/10.1080/14783363.2021.1944082
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