刁家久,廖新琴,刁燦發(fā)
(1.重慶梅安森科技股份有限公司,重慶 400039;
2. 重慶博鼎建筑設(shè)計(jì)有限公司,重慶 400014;
3.寧波偉依特照明電器有限公司,寧波 浙江 315338)
機(jī)械防錯(cuò)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用探討
刁家久1,廖新琴2,刁燦發(fā)3
(1.重慶梅安森科技股份有限公司,重慶400039;
2. 重慶博鼎建筑設(shè)計(jì)有限公司,重慶400014;
3.寧波偉依特照明電器有限公司,寧波浙江315338)
本文介紹了防錯(cuò)技術(shù)的含義,闡述了防錯(cuò)技術(shù)的4大原理,并從管理和設(shè)計(jì)的角度討論防錯(cuò)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施,結(jié)合改進(jìn)實(shí)例介紹了防錯(cuò)技術(shù)的實(shí)施應(yīng)用,提出了企業(yè)在應(yīng)用防錯(cuò)技術(shù)應(yīng)關(guān)注的問題。
防錯(cuò)技術(shù);防錯(cuò)原理;設(shè)計(jì);應(yīng)用
隨著行業(yè)的多極化和多元化發(fā)展,現(xiàn)今我國的制造行業(yè)已邁入了多品種、小批量的生產(chǎn)作業(yè)模式。共線制造就存在著混裝、漏裝和加工錯(cuò)誤等潛在風(fēng)險(xiǎn),容易造成產(chǎn)品存在質(zhì)量缺陷等情況。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),員工往往會(huì)說:“我只是一時(shí)疏忽造成的意外而已,后續(xù)一定加強(qiáng)意識(shí)管理保證類似事件不在發(fā)生”??蓡栴}是:這種人為疏忽導(dǎo)致的異常靠加強(qiáng)意識(shí)管理真的能徹底杜絕嗎?企業(yè)能否真正實(shí)現(xiàn)“零故障”、“零缺陷”呢?
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和過程制造中,大多數(shù)人常常會(huì)抱著僥幸心理寄希望于裝配過程的管控和操作人員的專業(yè)度來掩蓋和糾正設(shè)計(jì)本身的問題。但是,任何環(huán)節(jié)都是以人操作為主導(dǎo)的環(huán)節(jié),質(zhì)量管理螺旋曲線所揭示的各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量活動(dòng),都要依靠人去完成[1]。人不能做到100%可靠的,依靠人為管控來徹底杜絕異常產(chǎn)生就并不具備可操作性。美國工程師Rook通過對(duì)23 000個(gè)有缺陷的部件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后得出約80%的缺陷都是由人為差錯(cuò)引起的。英國安全衛(wèi)生執(zhí)行局事故預(yù)防組等機(jī)構(gòu)認(rèn)為90%的事故是人為錯(cuò)誤造成的,因此減少人為錯(cuò)誤是企業(yè)管理的重要關(guān)鍵。為了對(duì)人為出錯(cuò)進(jìn)行控制,1961年,豐田公司提出Boka Yoke(Error proofing),即為現(xiàn)在的防錯(cuò)技術(shù)。豐田認(rèn)為:100%的檢驗(yàn)只能夠剔除廢品,但不能提高產(chǎn)品合格率,合格率的提高可以依靠有效的防錯(cuò)技術(shù),采用機(jī)器和程序控制方法,避免人為的失誤,杜絕或降低發(fā)生錯(cuò)誤的概率。
防錯(cuò)技術(shù)是指通過一種方法或程序,消除產(chǎn)生出錯(cuò)的條件或使出錯(cuò)的機(jī)會(huì)減到最低,它是一種在作業(yè)過程中采用自動(dòng)作用、報(bào)替、標(biāo)識(shí)、分類等手段,使作業(yè)人員不注意也不會(huì)犯錯(cuò)的方法。它不制造缺陷,是可預(yù)見并防止錯(cuò)誤發(fā)生的一種控制技術(shù),通過實(shí)施自動(dòng)化以防止異常發(fā)生,其目的就是要提高產(chǎn)品的合格率而不是為了剔除廢品。
目前,防錯(cuò)技術(shù)在制造行業(yè)應(yīng)用相當(dāng)廣泛,它是零缺陷管理的重要工具,已被廣泛應(yīng)用于各大過程制造商的質(zhì)量管理體系。它不僅可以使員工操作輕松,提升效率與產(chǎn)品質(zhì)量,而且可以消除作業(yè)危險(xiǎn),消除返工帶來的浪費(fèi),提供安全保障,對(duì)降低制造過程中的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)有著非常積極的作用。
防錯(cuò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式通常是用一套設(shè)備或方法使作業(yè)者在作業(yè)過程中可直接明顯發(fā)現(xiàn)缺陷或即便操作失誤后也不產(chǎn)生缺陷。有4種防錯(cuò)技術(shù),分別是:有形防錯(cuò)、有序防錯(cuò)、編組和計(jì)數(shù)式防錯(cuò)和信息加強(qiáng)防錯(cuò)[2]。在過程制造時(shí),可依據(jù)實(shí)際操作情況,充分考慮人的惰性和操作簡便性,靈活采用上述四種防錯(cuò)技術(shù)。
(1)有形防錯(cuò),指依據(jù)產(chǎn)品、設(shè)備工具的特殊屬性,采取形狀區(qū)別來實(shí)現(xiàn)的硬件防錯(cuò),在夾具上設(shè)置對(duì)應(yīng)的獨(dú)有形狀,使其它產(chǎn)品以及不合格品無法放置,從而預(yù)防錯(cuò)誤,適用于產(chǎn)品易混淆、尺寸不合格等場合。比如左右對(duì)稱件要考慮有明顯的區(qū)別特征,設(shè)置不同位置的安裝缺口;不同物品同時(shí)裝配時(shí),采用不同形狀的裝配加工口,或者采用形狀限位來防止錯(cuò)誤,發(fā)現(xiàn)不良異常時(shí)機(jī)器自動(dòng)停機(jī)。
(2)有序防錯(cuò),是針對(duì)操作步驟,對(duì)其順序進(jìn)行監(jiān)控防錯(cuò)。通過程序設(shè)計(jì),使操作上只能按照標(biāo)準(zhǔn)順序進(jìn)行,一旦有工序被遺漏或順序顛倒,就報(bào)警中斷或停止。適用于容易被操作工遺漏的工序場合以及對(duì)設(shè)備運(yùn)行順序的監(jiān)控,或利用旋轉(zhuǎn)的不可逆性、時(shí)間的不可逆轉(zhuǎn)性來實(shí)現(xiàn)防止錯(cuò)誤發(fā)生。比如可將單向旋轉(zhuǎn)特性應(yīng)用在檢票順序進(jìn)閘口,采用定時(shí)防錯(cuò)應(yīng)用在定時(shí)加熱、定時(shí)加料等制造過程中。
(3)編組和計(jì)數(shù)防錯(cuò),是通過分組或編碼的方式防止作業(yè)失誤的防錯(cuò)模式,利用數(shù)據(jù)的累加計(jì)量特性進(jìn)行控制,在程序中設(shè)置加工計(jì)數(shù),到達(dá)設(shè)定的頻次后,由程序自動(dòng)發(fā)出報(bào)警提示并自動(dòng)中斷操作,避免人為操作遺漏;并且只有在確認(rèn)實(shí)施后,設(shè)備才能恢復(fù)運(yùn)行,適用于定期停工檢查,刀具定期更換等工序。比如在沖壓沖床中可以通過設(shè)定編組和數(shù)量的定額,在PLC程序控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)。
(4)信息加強(qiáng)防錯(cuò),是通過在不同的地點(diǎn)、不同作業(yè)工序之間傳遞特定產(chǎn)品信息達(dá)到追溯的目的。用計(jì)算機(jī)軟件代替人工自動(dòng)核對(duì)工序信息,并和內(nèi)置的程序匹配使用,是常見的一種防錯(cuò)方法。在作業(yè)失誤時(shí)自動(dòng)提示,通常在核對(duì)檢查時(shí)使用。比如聯(lián)鎖裝置利用實(shí)現(xiàn)各類傳感器對(duì)產(chǎn)品屬性如尺寸、重量、顏色、頻率、電流電壓等進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),一旦發(fā)現(xiàn)不良品立即報(bào)警或停機(jī)。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和過程制造的管理中,防錯(cuò)的對(duì)象不僅是物體,同時(shí)還包括業(yè)務(wù)流程。遵循上述4個(gè)防錯(cuò)技術(shù),就可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和操作過程中消除錯(cuò)誤源,實(shí)現(xiàn)只生產(chǎn)合格產(chǎn)品的目的。使用不同的防錯(cuò)技術(shù),在設(shè)計(jì)和制造過程中會(huì)有不同的效果,最終的有效性等級(jí)可以分為3類:①經(jīng)過防錯(cuò)設(shè)計(jì)后,完全不會(huì)產(chǎn)生不合格品,防錯(cuò)等級(jí)最高,對(duì)應(yīng)上述的“有形防錯(cuò)”;②經(jīng)過防錯(cuò)設(shè)計(jì)后,不合格品在本工序可以被檢驗(yàn)出,防錯(cuò)等級(jí)次之,對(duì)應(yīng)上述的“有序防錯(cuò)”與“編組和計(jì)數(shù)防錯(cuò)”;③經(jīng)過防錯(cuò)設(shè)計(jì)后,不合格品在后工序可以被檢驗(yàn)出,防錯(cuò)等級(jí)更低,對(duì)應(yīng)上述的“編組和計(jì)數(shù)防錯(cuò)”和“信息加強(qiáng)防錯(cuò)”。因此,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中進(jìn)行防錯(cuò)技術(shù)時(shí),要考慮防錯(cuò)技術(shù)的防錯(cuò)效果等級(jí)和便利性原則以及實(shí)現(xiàn)的難易程度進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。
防錯(cuò)技術(shù)的根本是預(yù)防錯(cuò)誤,追求最終的產(chǎn)品零缺陷,它的最終目標(biāo)和FMEA控制是一致的。因此,在現(xiàn)在的設(shè)計(jì)和制造過程中,F(xiàn)MEA的RPN評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已成為防錯(cuò)技術(shù)效果的重要評(píng)價(jià)參考,實(shí)施效果評(píng)價(jià)也可以依據(jù)FMEA系統(tǒng)中RPN(Risk Priority Number 風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù))的評(píng)價(jià)值來作為評(píng)估。如果防錯(cuò)方案能將FMEA的RPN風(fēng)險(xiǎn)值降低,則該防錯(cuò)技術(shù)實(shí)施有效,風(fēng)險(xiǎn)值降低越多則防錯(cuò)技術(shù)越優(yōu)異。反之,如果RPN沒有得到有效的降低,則該防錯(cuò)技術(shù)實(shí)施無效。
按照實(shí)施的對(duì)象和工序劃分,可分為設(shè)計(jì)防錯(cuò)和過程防錯(cuò)。最有效的防錯(cuò)設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)階段就要融入防錯(cuò)技術(shù),通常做法是在開發(fā)設(shè)計(jì)階段DFMEA就融入防錯(cuò)手段,在工藝流程設(shè)計(jì)PFMEA階段考慮制造過程的防錯(cuò)應(yīng)用。具體步驟為:①在流程設(shè)計(jì)時(shí)市場顧客的管理需求,在設(shè)計(jì)階段就融合到質(zhì)量管理體系的過程支持中;②在過程制造中,應(yīng)考慮潛在的不良發(fā)生而進(jìn)行預(yù)防性防錯(cuò)設(shè)計(jì),通過防錯(cuò)裝置和工藝設(shè)備來實(shí)現(xiàn)防錯(cuò);③防錯(cuò)技術(shù)也是動(dòng)態(tài)的進(jìn)化過程,它不是一勞永逸的,需要隨著產(chǎn)品需求和特性的變化而不斷改進(jìn)?;谏鲜?個(gè)步驟,形成了一種全方面的生產(chǎn)過程的防錯(cuò)技術(shù)管理流程,見圖1。
圖1 防錯(cuò)技術(shù)的管理流程圖
產(chǎn)品的質(zhì)量是制造出來的,更是設(shè)計(jì)出來的,因此在設(shè)計(jì)階段還要考慮產(chǎn)品制造的方便性和操作性。具體做法是:在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)階段,將顧客的需求作為設(shè)計(jì)的輸入要素,與產(chǎn)品設(shè)計(jì)同步實(shí)施DFMEA,通過DFMEA的量化評(píng)分,將RPN風(fēng)險(xiǎn)度較高的環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)修正,從而在源頭上進(jìn)行防錯(cuò)杜絕。在過程設(shè)計(jì)階段,采用PFEMA的過程失效模式和后果分析進(jìn)行RPN評(píng)分,對(duì)生產(chǎn)過程的RPN風(fēng)險(xiǎn)值較高的工序和環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)和修正,或者增加其他的防錯(cuò)技術(shù)來起到預(yù)防和檢驗(yàn)不合格品的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)缺陷的杜絕和管控。
不同工序的防錯(cuò)實(shí)施方案不同,主要依靠現(xiàn)場工作人員的經(jīng)驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)和實(shí)施,各個(gè)防錯(cuò)方案之間缺乏共性,這在很大程度上妨礙了防錯(cuò)技術(shù)的推廣實(shí)施,導(dǎo)致目前行業(yè)內(nèi)難以看到有標(biāo)準(zhǔn)化的步驟指導(dǎo)員工如何實(shí)施。經(jīng)過筆者在企業(yè)管理中大量實(shí)踐和觀察總結(jié),發(fā)現(xiàn)不同的管理工序,不同的設(shè)計(jì)開發(fā)階段均可以按照?qǐng)D2的標(biāo)準(zhǔn)7步法進(jìn)行實(shí)施。
具體為:
第1步:識(shí)別現(xiàn)有缺陷和潛在風(fēng)險(xiǎn)。出現(xiàn)缺陷后,考察缺陷的歷史。用FEMA (潛在失效模式分析) 的方法對(duì)過程進(jìn)行分析,找出可能發(fā)生失誤的地方。
第2步:缺陷分析,找到問題的根源是關(guān)鍵,進(jìn)行因果圖分析以評(píng)估根本原因,用質(zhì)量七大管理工具和“5W1H”找出根本原因。
第3步:提出防錯(cuò)方案,用頭腦風(fēng)暴、激發(fā)小組成員產(chǎn)生大量的有創(chuàng)意的點(diǎn)子的方法??捎梅厘e(cuò)裝置數(shù)據(jù)庫檢索相關(guān)的防錯(cuò)裝置,確定所需用到的防錯(cuò)技術(shù)。
第4步:依據(jù)RPN風(fēng)險(xiǎn)值,評(píng)估選擇最優(yōu)的可行方案,據(jù)此提出實(shí)施計(jì)劃。
第5步:方案實(shí)施盡可能解決當(dāng)前的需求問題。并用“破壞性的試驗(yàn)”來驗(yàn)證防誤措施是否有效,可以縮短調(diào)試時(shí)間及時(shí)得到反饋。
圖2 防錯(cuò)技術(shù)實(shí)施的7步法
第6步:運(yùn)行和評(píng)估收集RPN數(shù)據(jù)并與實(shí)施前相比較,確保防錯(cuò)措施不會(huì)引起其它問題。只有通過PPAP(生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序)方式的驗(yàn)證,方可使用。
第7步:標(biāo)準(zhǔn)化和推廣對(duì)防錯(cuò)過程進(jìn)行評(píng)審,對(duì)過程和結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、歸檔并補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫,并進(jìn)行推廣使用。
上述的7個(gè)步驟,是一種通用的防錯(cuò)步驟實(shí)施法則,既可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的防錯(cuò)階段使用,也可以在過程控制階段使用。
結(jié)合企業(yè)的自身特性和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),現(xiàn)今防錯(cuò)技術(shù)的設(shè)計(jì)已從單一的防錯(cuò)升級(jí)到了配合軟件控制、PLC編程等判斷技術(shù)的綜合性防錯(cuò)。防錯(cuò)技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中,逆向思維是一種值得優(yōu)選和借鑒的防錯(cuò)設(shè)計(jì)思路。
逆向思維指的是思維向?qū)α⒚娴姆较虬l(fā)展,從問題的相反面進(jìn)行思考各種有利的支持條件和資源,確定這些影響因素后再單獨(dú)考慮如何限制這些資源和條件,從而實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)的目的。例如:將“制造過程如何不出安全事故”的命題采用逆向思維轉(zhuǎn)變?yōu)椋骸爸圃爝^程如何才能出安全事故”后,就能尋找到更多的資源和潛在因素。在工業(yè)化制造操作中,采用逆向思維找到潛在因素后,運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)更能避免人為錯(cuò)誤,采用光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)等原理來限制某些動(dòng)作的自動(dòng)執(zhí)行或不執(zhí)行,避免錯(cuò)誤發(fā)生。
在電氣元件企業(yè),員工通常需要對(duì)電氣元件做電壓擊穿試驗(yàn)。電壓擊穿試驗(yàn)是在高壓條件下測(cè)試,為了保證測(cè)試人員的安全就需要采取絕緣措施,如戴絕緣手套、穿防護(hù)服和腳踩絕緣膠墊等等,這同時(shí)就導(dǎo)致了操作流程復(fù)雜、動(dòng)作不輕便靈活等;另一方面,員工在交貨期的壓力下為了提高效率就需要快速切換模,快速的夾取金屬頭子。有的員工從輕便靈活和快速切換模的角度出發(fā),經(jīng)常貪圖便捷不帶絕緣手套操作,很容易導(dǎo)致裸手碰到金屬頭子發(fā)生觸電事故。以往的管理辦法是培訓(xùn)和懲罰,但并不能杜絕問題的重復(fù)發(fā)生。以此為例的RPN分析見表1。
表1 電壓擊穿試驗(yàn)的操作風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)分表
從表1可看出:經(jīng)過PFMEA分析,員工在做電壓擊穿測(cè)試時(shí),因?yàn)橥鼋^緣防護(hù)而造成測(cè)試人員被觸電的風(fēng)險(xiǎn)度為144分,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過40分,屬于高風(fēng)險(xiǎn),必須立即進(jìn)行改善。
為了降低RPN的風(fēng)險(xiǎn)值,我們結(jié)合逆向思維的方式,找到了引發(fā)員工觸電的根本原因:不帶手套直接進(jìn)行操作。對(duì)此,采用了2項(xiàng)防錯(cuò)技術(shù):一是在測(cè)試前進(jìn)行由另外1人檢查,避免有人忘記做絕緣保護(hù);二是采用電路的連鎖控制原理開發(fā)了一種電子器件耐高壓測(cè)試用安全保護(hù)裝置[2]。將高壓測(cè)試放在封閉的透明測(cè)試箱內(nèi),并在測(cè)試箱的蓋子兩邊緣設(shè)計(jì)了聯(lián)動(dòng)開關(guān),聯(lián)動(dòng)開關(guān)直接控制測(cè)試電源的輸出。只有放下蓋下才能觸發(fā)聯(lián)動(dòng)開關(guān)進(jìn)行輸電測(cè)試,當(dāng)有人誤打開測(cè)試蓋時(shí),聯(lián)動(dòng)開關(guān)就自動(dòng)觸發(fā)切斷測(cè)試電源,保證開蓋無電壓,徹底杜絕了觸電的錯(cuò)誤。通過設(shè)施的防錯(cuò)裝置,進(jìn)行了PFMEA重新評(píng)價(jià),見表2。
表2 采用防錯(cuò)技術(shù)后電壓擊穿試驗(yàn)的操作風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)分表
從表2可看出:由于增加新的防錯(cuò)裝置后可以確保不因?yàn)閱T工故意未做絕緣防護(hù)造成的觸電風(fēng)險(xiǎn),因此影響度為0,最終RPN的風(fēng)險(xiǎn)度從使用防錯(cuò)技術(shù)前的144分降至0分,說明該項(xiàng)防錯(cuò)技術(shù)的實(shí)施非常優(yōu)異。從企業(yè)管理的角度來講,這項(xiàng)防錯(cuò)技術(shù)的成功不僅可以減少安全事故的發(fā)生,降低因擔(dān)心安全導(dǎo)致員工工作狀態(tài)不佳的局面,也能帶來高昂的員工士氣,對(duì)提高企業(yè)的系統(tǒng)管理水平起到重要的作用。
防錯(cuò)技術(shù)注重預(yù)防,是一種解決人為出錯(cuò)而造成設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造缺陷的有效方法,是在設(shè)計(jì)階段就考慮潛在的出錯(cuò)并用提前設(shè)計(jì)防錯(cuò),通過RPN值對(duì)防錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行實(shí)施前后的分析比較,從而確定最優(yōu)的防錯(cuò)技術(shù)方案,杜絕人為出錯(cuò)。防錯(cuò)法能最大程度的避免不良的發(fā)生,不僅可以減少不良品的流出,還可以降低因擔(dān)心質(zhì)量不穩(wěn)定而增加的額外資金投入,可以明顯的獲得經(jīng)濟(jì)上的效益,對(duì)提升企業(yè)的生產(chǎn)管理和產(chǎn)品質(zhì)量管理起到重要的作用。
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Discussion on the design and application of mechanical fault protection
Discussion on the design and application of mechanical fault protection
Diao Jiajiu1Liao Xinqin2Diao Canfa3
(1.Chongqing Mei An-senSci&Tech CO.,LTD., Chongqing 400039, China;
2. Chongqing Bo Ding Architectural Design Co., LTD., Chongqing 400039, China;
3. Ningbo Violet Lighting Electric Co. LTD., Ningbo 315338, Zhejiang, China)
This paper introduces the meaning ,the four principle of error-proofing technique, and to discuss the application of error-proofi ng technique and management from the view of design. And this article combines the improved introduced application of error proofi ng technique, arisesthe enterprise should pay attention to the problem of error prevention technology in application.
error-proofi ng technique; error-proofi ng principle; design; application
F406.3
1009-797X(2016)17-0029-04
ADOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.17.006
(R-01)
刁家久(1985-),男,高級(jí)質(zhì)量工程師,注冊(cè)質(zhì)量經(jīng)理,中級(jí)工程師,主要研究方向?yàn)榧夹g(shù)研究和設(shè)計(jì)開發(fā)改進(jìn)工作,已申請(qǐng)并擁有發(fā)明專利8項(xiàng),實(shí)用新型專利6項(xiàng),1項(xiàng)外觀專利,先后承擔(dān)2個(gè)省(市)級(jí)項(xiàng)目,已公開發(fā)表國家級(jí)4篇論文,1篇被EI收錄。
通訊郵箱:dqy102030@163.com
2016-07-28