Flask Web开发--1.多租户SPC质量分析系统设计

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前言

今年在全民防疫的情况下,春节基本上除了购买必要的生活必须品,基本上没有出过门,趁着这个1个月的时间把最近工作中学到有关SPC,田口方法的知识,开发成一个工具软件,同时学习一下Python Flask的web开发知识,这个系列文章主要讲解如何应用Flask开发一套云端SPC统计过程,田口正交实验分析工具,有兴趣的同学可以到http://www.qualitydo.cn体验。
Flask Web开发--1.多租户SPC质量分析系统设计_第1张图片

目前主要的功能包括:

  • SPC统计过程分析
  • DOE之田口正交实验
    后续有时间再加入其他质量分析相关的工具

业务需求

SPC是常用的品质分析工具,借助的是统计学中知识对产品生成过程中的测量数据进行分析,形成控制图,从而分析产品工艺的品质问题,
从用途来分可以分为:

  • 分析用控制图:分析用控制图一般用在新产品、新零件的分析验证阶段。
  • 控制用控制图:控制用控制图,一般用在批量生成阶段,监控批量产品,零件的品质状况。

从数理统计的角度分类可以分为

  • 计量型控制图:此类控制图数据有X-Rbar,X-Sbar,MR,一般对于如:长度,宽度,温度等可具体测量的参数进行分析
  • 计数型控制图:此类控制图有P,NP,C,U,一般用于对于产品不良,缺陷数量,比率的统计分析

田口正交实验,是一种DOE实验设计方法,对于影响产品品质的多因子,多水平问题按照正交的方式进行实验设计,可以通过较少的实验次数,获得理想的结果,相比于全因子实验,实验次数可以有效的降低,从而显著降低实验成本,对于品质分析是一个非常有效的方法。

传统的品质分析工具,如minitab等,使用起来相对比较复杂,企业中的品质人员,需要学习数理知识,软件的使用;而且基本都是本地单机部署,实验报告不方便及时部署,不能通过手机的移动终端访问。本软件希望开发一个部署在云端,无需部署,简单易用,符合现代设计的专业工具,方便品质人员使用。

通过上述的业务分析,产品的设计需求如下:

  • 多用户部署 ,不同企业只需注册即可开通软件功能,企业内部具有权限管理能力,典型的Saas模式;
  • 多语言,现代企业员工往往会具有不同的国籍,设立不同的生产基地;
  • SPC数据导入功能对于分析用控制图,提供数据导入的接口,用户可以将数据形成固定格式Excel表格进行导入;
  • SPC实时数据录入功能对于控制用控制图,需提供数据接口,共用户实时输入数据,本软件使用标准的Json接口;
  • 数据的图表显示,如计量型控制图中需要提供数据是折线图样本分布图正态分布图正态检验图,计数型控制图中,需要有柏拉图
  • SPC控制图相关参数的计算 如UCL,CL,LCL;
  • 工程能力计算 CPK,PK等参数的计算;
  • 实时数据分析能力 对于控制用控制图,需对实时输入的数据进行分析,并通过实时图表显示。
  • SPC判定规则对于控制图,可以自动进行SPC控制规则判定,对于判定异常的的数据点在图表中进行标注,提示用户异常。
  • 10.田口正交实验 需要对不同种类多因子,多水平的试验按照不同的正交表进行试验设计,并录入数据,模式相同,但每个种类对应的录入表达确不一样,可以考虑使用代码生成器,通过模板来生成代码
  • 田口正交实验需根据录入的实验结果,生成不同的因子响应图,同时对于实验设计的望大,望小实验数据提供推荐

系统架构

根据业务需求,将系统按照如下架构进行设计,开发工具采用Flask框架
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数据库:此应用中主要的功能对非实时性的,这部分数据使用MySql数据进行存储,但对于在线SPC数据是实时通过接口输入,我们采用redis进行缓存,以保证此部分功能的实时性要求
基础模块:由于SPC,田口方法一般都是针对特定的产品,料件工艺等参数进行分析,这些产品,料件一般都会附带基础信息,如是哪台设备加工的,哪条生成线生成的,原料是来源于哪个供应商等,以便实验结果出来后有针对性的进行问题解决,但这里只是作为SPC的属性参数,所以并未做深入的功能开发,这部分包括:

  • 设备
  • 实验室
  • 生成线
  • 供应商
  • 客户
  • 不良(defect,defect type)
  • 单位(unit)

功能模块:主要的业务功能,包括:

  • 权限管理,数据的权限管理,不同的企业用户有不同的数据,故需要根据用户显示不同的数据;对于企业内部可以自己添加不同角色的用户
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  • QBOM,针对产品,零件设计对应的QBOM,对产品根据需要分析的参数进行组织
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  • SPC,数据导入,不同类型控制图的绘制,实时控制图
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  • 田口方法,按照田口方法形成向导性的田口实验设计,最终形成实验报告
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  • 接口,实时SPC的数据输入接口,提供Json格式的输入接口

Flask软件包

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上图为本软件开发过程中使用到的软件包,后续文章将逐步进行说明介绍。

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