淺析防錯(cuò)技術(shù)在汽車(chē)電子精益生產(chǎn)中的應(yīng)用

朱謹(jǐn)

大陸汽車(chē)電子（連云港）有限公司 江蘇省連云港市 222006

1 引言

防錯(cuò)（Poka-yoke）概念被認(rèn)知，是從20世紀(jì)60年代日本工程師Shigeo Shingo 介紹豐田生產(chǎn)運(yùn)行體系所闡述的。原意是“防呆”，指防止人為疏忽而造成的錯(cuò)誤。[1]

隨著社會(huì)生產(chǎn)力以及制造工業(yè)的發(fā)展，原有的一些人工勞作的方式逐漸變?yōu)榱税胱詣?dòng)化甚至全自動(dòng)化。產(chǎn)品生產(chǎn)中人的直接作用變小，所以防錯(cuò)的概念也有了一些延伸和擴(kuò)展。

在2016年發(fā)行的全球汽車(chē)質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)--IATF16949中，防錯(cuò)定義是“為防止制造不合格產(chǎn)品而進(jìn)行的產(chǎn)品和制造過(guò)程的設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)”。若從這個(gè)概念理解，防錯(cuò)涉及了影響到產(chǎn)品質(zhì)量的所有客觀因素，不僅是人員操作，還包括設(shè)備、模具、工裝、生產(chǎn)性原材料等實(shí)物因素。

防錯(cuò)是精益生產(chǎn)的重要組成部分，防錯(cuò)在生產(chǎn)中的本質(zhì)是一種通過(guò)追求自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的方法。防錯(cuò)運(yùn)用是“以人為本”，是為了輔助人、方便人、保護(hù)人，不僅是為了達(dá)成生產(chǎn)目標(biāo)，還可以對(duì)安全、人機(jī)工程等起到重要的作用。

目前對(duì)防錯(cuò)的研究主要集中講述在某方向或領(lǐng)域中如何實(shí)施具體的防錯(cuò)技術(shù)，例如，用在夾具設(shè)計(jì)中。[2]但對(duì)防錯(cuò)技術(shù)效用的評(píng)價(jià)，以及如何系統(tǒng)化的管理防錯(cuò)使其良好的運(yùn)行，這些方面研究的文獻(xiàn)不多。本文以汽車(chē)電子精益生產(chǎn)中防錯(cuò)運(yùn)用的成效，對(duì)其整理、總結(jié)，希望能對(duì)各同仁在防錯(cuò)管理工作起到借鑒作用。

2 防錯(cuò)計(jì)劃

防錯(cuò)計(jì)劃是對(duì)防錯(cuò)實(shí)施前的評(píng)估和規(guī)劃制定。防錯(cuò)在生產(chǎn)中應(yīng)用，要有目的性，要與經(jīng)營(yíng)或使用者目標(biāo)一致，以人為本，幫助生產(chǎn)達(dá)到零缺陷、零浪費(fèi)、零事故的目標(biāo)。

“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”，要做好防錯(cuò)，就是要有 第一把事情做對(duì)的理念，拋棄“差不多”的馬虎、敷衍的思想，克服“不太可能發(fā)生”的麻痹思想、“到時(shí)再說(shuō)”的惰性思想、以及盲目自信的自滿思想。

犯錯(cuò)是因“識(shí)力不足”，要做好防錯(cuò)，防錯(cuò)的應(yīng)用要基于客觀實(shí)際，把盡可能涉及的因素考慮進(jìn)來(lái)。防錯(cuò)計(jì)劃制定者們必須對(duì)客戶要求、產(chǎn)品特征、設(shè)備工藝、生產(chǎn)流程、人員技能結(jié)構(gòu)等有所了解，對(duì)實(shí)際問(wèn)題的弱點(diǎn)做對(duì)策，有的放矢。

防錯(cuò)計(jì)劃的制定需要有經(jīng)驗(yàn)的人或團(tuán)隊(duì)一起制定，同時(shí)結(jié)合系統(tǒng)性文件記錄的對(duì)策和經(jīng)驗(yàn)，識(shí)別需要防錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。常用的方法有頭腦風(fēng)暴和失效樹(shù)分析法（FTA，F(xiàn)ault Tree Analysis）。

頭腦風(fēng)暴對(duì)使用人員的技術(shù)知識(shí)門(mén)檻相對(duì)低一些，更容易實(shí)施。失效樹(shù)分析法更偏重于對(duì)產(chǎn)品和工藝非常了解的技術(shù)人員使用，需依據(jù)技術(shù)規(guī)范、工序步驟的順序和形成作用的因果邏關(guān)系進(jìn)行邏輯分析，識(shí)別出具體風(fēng)險(xiǎn)。失效樹(shù)分析法的優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)性強(qiáng)，效率也相對(duì)快一些。

防錯(cuò)計(jì)劃最終要體現(xiàn)在設(shè)備規(guī)格書(shū)和FMEA （Failure Mode and Effect Analysis。潛在失效模式和影響的分析）里，并傳遞到設(shè)備保全計(jì)劃和質(zhì)量控制計(jì)劃中。為設(shè)備裝置的實(shí)施、驗(yàn)證做輸入準(zhǔn)備。

防錯(cuò)計(jì)劃后的實(shí)施和應(yīng)用，要讓經(jīng)營(yíng)者體會(huì)到其價(jià)值所在，才能更好的支持其活動(dòng)。防錯(cuò)裝置追求經(jīng)濟(jì)性、可靠性、方便性、高效性的目標(biāo)，要避免畫(huà)蛇添足的過(guò)度防錯(cuò)。

3 防錯(cuò)技術(shù)的運(yùn)用

為了實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)的要求，一些防錯(cuò)技術(shù)也被廣泛研究和應(yīng)用。防錯(cuò)的技術(shù)手段，基于防錯(cuò)對(duì)象的物理特征，如材質(zhì)、顏色、形狀、重量、尺寸、等，并結(jié)合部件功能和應(yīng)用，采用機(jī)械、光學(xué)、電氣、力學(xué)、化學(xué)等技術(shù)手段識(shí)別區(qū)分、限定位置、規(guī)范順序等方法，確保準(zhǔn)確、有效、快速地實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。常用的技術(shù)有仿形、增加特別標(biāo)識(shí)、形狀不對(duì)稱、防錯(cuò)導(dǎo)向塊、顏色區(qū)分、傳感器、光纖等，稍復(fù)雜的配有微機(jī)、PLC進(jìn)行自動(dòng)化的邏輯判斷和執(zhí)行。[2]

防錯(cuò)技術(shù)雖然多樣化，其運(yùn)用主要是覆蓋兩個(gè)方向 ——前期預(yù)防發(fā)生、后續(xù)檢測(cè)圍堵，避免流出，簡(jiǎn)稱“前防后堵”。

2.1 防錯(cuò)技術(shù)運(yùn)用思路

防錯(cuò)思路以及主要內(nèi)容見(jiàn)表1。通過(guò)防錯(cuò)思路選擇適當(dāng)?shù)姆厘e(cuò)技術(shù)。

對(duì)此可以用滅火的案例作解釋說(shuō)明?？梢灾苯痈壮樾?，消除或移開(kāi)燃燒物，這就是“消”的思路；也可用滅火毯或滅火器，是因?yàn)楦綦x空氣或降低燃燒物溫度小于燃點(diǎn)，通過(guò)改變?nèi)紵龡l件滅火，就是“變”的思路；把燃燒處周?chē)米枞荚O(shè)施圍堵起來(lái)，防止引燃其它物品而擴(kuò)散災(zāi)情，這就是“圍”的思路。注意防火的預(yù)防標(biāo)識(shí)、火災(zāi)時(shí)的警報(bào)，都是“警”的思路。

2.2 防錯(cuò)技術(shù)的效用最大化

精益生產(chǎn)重視價(jià)值的增值，減少浪費(fèi)。防錯(cuò)作為一項(xiàng)精益生產(chǎn)中的實(shí)用方法，在應(yīng)用中發(fā)揮的最大效用是體現(xiàn)其價(jià)值的關(guān)鍵指標(biāo)。效用最大化是指物盡其用，期望達(dá)到一石二鳥(niǎo)，甚至一石多鳥(niǎo)的作用。防錯(cuò)技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中的主要作用見(jiàn)表2。

一個(gè)防錯(cuò)裝置若能依據(jù)目標(biāo)物本身特點(diǎn)設(shè)置，完全可以達(dá)到多個(gè)防錯(cuò)作用?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面考慮。

（1）根據(jù)目標(biāo)物體部件之間的先后關(guān)系或物體本身主要功能特征來(lái)設(shè)計(jì)防錯(cuò)，例如先后關(guān)系、局部與整體的關(guān)系。根據(jù)對(duì)象的先后關(guān)聯(lián)防錯(cuò)模型，假如若A是B的前置條件或重要組成部分，探測(cè)出A，就相當(dāng)于探測(cè)出B。假設(shè)，某產(chǎn)品是由 A、B、C 三個(gè)部件組成 ，見(jiàn)圖1。部件A和 C 都安裝在B 上，且先安裝A 后安裝C 。若在安裝C的工序中安裝一個(gè)傳感器來(lái)探測(cè)安裝C的前提條件是否已具備，有①和② 兩個(gè)位置可選。若安裝在①處只能探測(cè)B件有無(wú)，不能探測(cè)前道工序A件是否被安裝。若裝在②處，結(jié)合A、B關(guān)系，實(shí)現(xiàn)A順序?qū)﹀e(cuò)，B部件的有無(wú)進(jìn)行探測(cè)。

圖1 防錯(cuò)模型1

（2）根據(jù)對(duì)象的范圍（邊界）防錯(cuò)，假如若A的尺寸、重量等某特性比B 范圍大。則可利用邊界或差異區(qū)域進(jìn)行防錯(cuò)。假如A、B 為兩種產(chǎn)品，均可以安裝到某軸C上，見(jiàn)圖2，但A是正確的部件，B 則不是。防錯(cuò)傳感器可選擇的位置為③或④。④的位置明顯比③有優(yōu)勢(shì)，其既可以探測(cè)A 件有無(wú)，又可以區(qū)分A、B件的對(duì)錯(cuò)。該方法也可區(qū)分相似產(chǎn)品的混裝、錯(cuò)裝。

表1 防錯(cuò)思路及主要內(nèi)容

表 2 防錯(cuò)作用及主要內(nèi)容

圖2 防錯(cuò)模型2

（3）把并聯(lián)關(guān)系或各自獨(dú)立的關(guān)系，變?yōu)榇?lián)關(guān)系，起到多重防錯(cuò)或多重保護(hù)的作用。假設(shè)A和B 有關(guān)系，C和B也有關(guān)系，但A和C各自獨(dú)立，變成A和C同時(shí)存在才可以發(fā)生B。表示為A B ， C B 但A≠C ，變成A+C B。如廂式電梯，必須按下樓層指示健 ，同時(shí)電梯門(mén)要關(guān)閉后才可以升降。這種方法適用于安全性和防止工序遺漏上。

（4）把獨(dú)立或不相關(guān)的兩個(gè)動(dòng)作，變?yōu)榛槠鹗嫉拈]環(huán)關(guān)系。表示為A B，變?yōu)锽 A 。這種方式更強(qiáng)調(diào)A、B的順序性。例如某電子芯片，只有被測(cè)試通過(guò)了才可以在芯片上刻印追溯碼，同時(shí)只有刻完追溯碼，才可能啟動(dòng)下一個(gè)芯片的測(cè)試。不僅適用于安全性和防止工序遺漏上，同時(shí)一致性也可以用來(lái)信息追溯或計(jì)數(shù)。

（5）從防錯(cuò)裝置減少錯(cuò)誤損失或者風(fēng)險(xiǎn)的程度而言，其優(yōu)先原則有兩條：

a） 防發(fā)生優(yōu)于防流出。選擇措施時(shí)，杜絕問(wèn)題發(fā)生要優(yōu)于在問(wèn)題發(fā)生后的檢查。

b） 阻止錯(cuò)誤部件被使用優(yōu)于安裝后的自動(dòng)警報(bào)，而自動(dòng)警報(bào)又優(yōu)于目視檢查。

（6）防錯(cuò)一定要基于對(duì)問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，廣泛聽(tīng)取意見(jiàn)，特別是一線操作人員的反饋。好的防錯(cuò)技術(shù)是“接地氣”的、實(shí)用的。

4 防錯(cuò)裝置的驗(yàn)證和維持

防錯(cuò)裝置的驗(yàn)證是測(cè)試其功能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。而維持是讓其防錯(cuò)功能不衰退或失效。

因?yàn)榉厘e(cuò)的效果受到加工、安裝尺寸、使用環(huán)境等多因素的影響。需要對(duì)防錯(cuò)裝置的效果進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。常用的方式有極限樣品、情景模擬、計(jì)數(shù)或計(jì)量型的統(tǒng)計(jì)分析、過(guò)程能力認(rèn)證等。

這個(gè)過(guò)程要完成防錯(cuò)清單，內(nèi)容包括防錯(cuò)驗(yàn)證方法和頻次，防錯(cuò)檢表或檢查項(xiàng)目。防錯(cuò)可以是獨(dú)立的專項(xiàng)檢查，也可以糅合至在日常設(shè)備點(diǎn)檢、定期設(shè)備維保，或者過(guò)程巡查等常規(guī)管理活動(dòng)中。以維持防錯(cuò)功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)或正確使用。

5 防錯(cuò)裝置的持續(xù)改善

防錯(cuò)裝置后續(xù)的使用中，也不是一成不變的。由于前期防錯(cuò)計(jì)劃不完全或使用條件的變化等，可能出現(xiàn)防錯(cuò)范圍的不足、防錯(cuò)效用低、過(guò)度防錯(cuò)，或成為生產(chǎn)效率提升的瓶頸等狀態(tài)。改善是讓防錯(cuò)裝置更完善、更實(shí)用于生產(chǎn)。所以，對(duì)于防錯(cuò)裝置需要經(jīng)常做一些現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，根據(jù)期望目標(biāo)定義一些評(píng)價(jià)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)。例如，表3是對(duì)防錯(cuò)裝置功能和風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，具體判斷方式，可用評(píng)分方式也可用是非的判斷。根據(jù)評(píng)估結(jié)果再?zèng)Q定是否對(duì)防錯(cuò)裝置進(jìn)行改善。

防錯(cuò)的持續(xù)改善，需要與系統(tǒng)性文件管理相結(jié)合，其最后的改善措施要更新在相關(guān)的系統(tǒng)文件中。例如，改善點(diǎn)需要更新防錯(cuò)清單、檢查表、FMEA、設(shè)備規(guī)格書(shū)等。系統(tǒng)性的文件管理保證了防錯(cuò)技術(shù)的統(tǒng)一性、標(biāo)準(zhǔn)化，也讓改善活動(dòng)能夠持續(xù)，改善效果不斷完善。改善報(bào)告可以作為經(jīng)驗(yàn)分享和教育資料的來(lái)源，為新的設(shè)備或工藝做好技術(shù)積累；為新的防錯(cuò)計(jì)劃提供經(jīng)驗(yàn)，預(yù)防問(wèn)題再發(fā)；同時(shí)可以啟發(fā)員工創(chuàng)新、再教育的作用。

表 3 防錯(cuò)項(xiàng)目評(píng)價(jià)表

圖3 防錯(cuò)的PDCA循環(huán)

6 結(jié)語(yǔ)

為使防錯(cuò)技術(shù)達(dá)到物盡其用的最大化效用，不能單獨(dú)依靠理論知識(shí)，防錯(cuò)自身的運(yùn)用需要系統(tǒng)性的管理，經(jīng)驗(yàn)的積累。利用PDCA的思想，把防錯(cuò)管理建立成計(jì)劃、實(shí)施、驗(yàn)證、改善為一體的循環(huán)運(yùn)行系統(tǒng)，如圖3所示。

大家不能僅把防錯(cuò)簡(jiǎn)單地認(rèn)作技術(shù)手段，還應(yīng)把其當(dāng)作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和質(zhì)量管理的重要方法，輔助員工易于操作、提高效率的方法。同時(shí)，制定相應(yīng)的管理制度，對(duì)防錯(cuò)改善提案和防錯(cuò)措施落實(shí)和維護(hù)方面也制定相應(yīng)的獎(jiǎng)懲措施，達(dá)到生產(chǎn)效益和員工滿意的雙贏結(jié)果。