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防错的五类方法和五大原则

时间:2022-08-01 14:32来源:未知 作者:admin 点击:

制造企业对防错技术有着广泛而迫切的需求,“防错”的概念对产品设计和制造过程设计很有实际意义,日本许多工厂大量采用非常简单而实用的防错装置,并将其干百次的反复应用,日复一日长期坚持,出现了质量奇迹:每百万零件不合格数(PPM)下降至个位数甚至为零,产品质量显著提高。

例如一条洗衣机生产线上就有300多个防错装置,每一个装置既能在产生差错前停止机床工作,又能迅速地将信号反馈给操作者以检查潜在的问题。如果我们在贯标工作中认真学习防错经验,大量应用并持之以恒地实施,定能显著提高产品质量,降低生产成本,增强顾客满意,使贯标工作达到新的水平。

在工作现场的复杂环境中,许多事情可能导致错误,每天都可能产生废品。废品就是最大的错误,如果没有被发现则将导致顾客抱怨。为了成为世界水平的竞争者企业不仅要从理念上采纳ISO 9000/IATF 16949的理论,而且还要从实践上最大限度地降低废品率,提高顾客满意度。

各种失误在生产制造过程中随时随地都可能发生,其结果是造成产品缺陷和质量损失。防错技术的应用,可以有效避免或减少失误的发生,从而降低质量损失。所谓防错就是为防止不合格品的发生,在产品的设计和制造过程的设计开发中采用的技巧和方法。

 

 

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防错运行

 

 

由于设计人员的失误造成的差错,会导致产品缺少应有的功能或参数不合理,这类差错会导致产品的固有缺陷,有时会造成极严重的后果。

例如:汽车制动油管的设计差错,造成交通事故;洗衣机的电路绝缘防护设计差错,造成漏电事故……还有一些设计的失误,虽然不能算作差错,但是也会给产品的制造和使用带来一系列的困难。诸如:难以加工、容易混淆、维修不便等,这些设计失误增加了出现差错的机会,从而增加了产品制造和使用的风险。

试想,一个操作人员每天进行同样的装配工作上百次千次甚至上万次,如果产品设计和过程设计开发不能防止提前预防装配错误的发生,就算是万分之一的概率,操作人员稍微不留神,错误就发生了。

因此,必须在产品制造之前,产品及过程设计阶段就要采取防错,进行防错的设计,提前预防装配过程中可能发生的错误,要求为可制造性/可装配性而进行的防错。

 

 

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防错管理的“PDCA”

 

 

 

 

防错管理,是由防错设计、防错的实施、防错验证和防错经验教训的沉淀四个环节,共同组成的“P-D-C-A”闭环过程

其中,防错设计又包括:错误识别、方案设计、方案评估,防错流程的执行过程中需要一系列的工具进行支撑。在防错设计阶段,会使用到DFMEA和PFMEA分析,可利用以往成功的防错经验、可使用头脑风暴的灵感,还可以使用5Why、鱼骨图等质量分析工具。

在防错实施阶段,会利用控制计划、标准化作业等将防错的要求纳入标准化作业和跟踪监控范围;在防错验证阶段,需要利用产品试错、产线试错、OK/NG样件等方式对防错装置的有效性进行验证,对于防错装置可能出现的防错装置失效,应建立应急计划,并根据防错验证的结果,作为制定对防错装置实施的预防性维护计划。

 

 

3

 

防错的五类方法和五类原则

 

一、有5种类型的错误防止方法:

 

1. 失效-安全装置(Fail-safe devices)

互锁顺序(Interlooking sequences):保证在前一个操作顺利完成前,下一个操作不能开始;

预警与中断(Alarm and cutoff):将在过程中出现法场情况时被激活;

全部完成信号(All-clear signals):将在全部补救措施完成后被激活;

防傻型工件夹紧装置(Foolproof):保证工作的一部分只能被固定在一个位置;

限位机械装置(Limiting mechanisms):用来保证工具不能超过某一位置或数量。

 

2. 传感器放大(Magnification of senses)

用来增强人的视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉和肌肉力量,如:光学放大、多重视觉和听觉信号、监控危险过程的遥控以及用图片代替文字等等。

 

3. 冗余(Redundancy):用作保证质量的附加措施

多重确认码(Multiple-identify codes):例如防止产品混淆的条码和彩色码;

 

4. 倒计数(Countdown)

组织读出数据和信息过程来让错做程序保持并行,以便检查每一个步骤,如航天器发射,它还在手术操作和焊接中被有效应用。

 

5. 特殊检验、控制装置(Specialchecking and control devices)

如计算机检查信用帐号,无效帐号被拒绝,及时的反馈被提供。

 

二、有5个错误防止原则:

  • 消除:将可能错误消除在过程和产品被重新设计的过程中;
  • 替代:是进入更可靠的过程的一个变更;
  • 简单化:将过程运行变的更简单化,也更可靠;
  • 检测:使错误在下一步操作前被发现;
  • 缓和:是将错误的影响降低到最低。

 

1. 设备上的防错装置技术应用

在汽车配件的制造过程中,设备上的防错装置技术应用主要有以下几类:

 

(1) 定性的防错

通过图像识别技术,光电、限位、接近开关的逻辑控制技术等来完成防错。

  • 即时摄片比较:区分装配零件的方向是否正确;
  • 传感器感应检测:机加工自动线根据不同产品型号的外形变化,传感器将感应到的信息反馈给后面的加工工序,使后面的工序调用对应的加工程序,实施相应的加工内容;
  • 加工孔探测:在机加工线中的钻孔或攻丝后的工位,对加工孔的断刀检测及切屑冲洗;
  • 硬靠山:认准工件的前后流向,如在缸体加工自动线的进料口,利用缸体前后端面的宽度差异,设定硬靠山,保证缸体进入机加工线时前端面流向在前
  • 硬探头:检测零件的不同型号,实施不同的装配或加工工艺,如用探头探测零件的外形,实施不同的装配,如硬探头探测缸孔,区分3.0L或3.4L缸体;
  • 导向挡块:区分零件的输送导向;
  • 光栅防错:通过光栅的检测控制,达到工件是否摆放到位
  • 夹具防错:控制装配零件在夹具上的摆放是否到位来防错。

 

(2) 定量的防错

通过测量探头感应或经过气电转换的测量技术(气体流量转换成电量)来达到防错的目的,如:

  • BTS刀具长度检测:CNC加工中心刀具检测可防止错误长度的刀具安装在刀库中,防止加工过程中的断刀现象,减少加工首件或加工过程中的废品出现;
  • 定位面气孔压力检测:确认工件正确到位的防错措施;
  • 泄漏测试:汽车配件如缸盖、缸体的油道以及水道的在线测试等,控制泄漏件流入下道工序;
  • 随线检具直径测量:这在机加工自动线中镗孔及铰孔后的工位应用较广,达到100%控制不合格产品的出现;
  • 扭矩控制:汽车配件如很多螺栓固定的拧紧程度均通过扭矩枪来控制。

 

(3) 颤动功能的防错

通过颤动机的颤动,使零件随着不断的颤动并输送至判别零件的方向正确与否处,只有零件处于正确的位置方向时,才能进入送料轨道;

 

位置方向错误的零件则掉入零件颤动料箱里,从而达到预防零件的进给方向错误,避免工件报废的目的,如:缸体凸轮轴衬套的方向验证,防止衬套压反;缸体水道闷盖的压装方向防错等。

 

2. 物料防错

工件盛放器具的防错:加工完成的产品盛放实施防错技术,有方向性地定置摆放,预防工件相互碰撞,保证加工零件的表面质量;

色标防错:装配区域零件的盛放料架,使用色标防错。

 

3. 人工防错

(1)建立标准的操作SOS:如加工过程中的成品、待制品、待处理品、料废、工废等下线零件必须马上按照各类零件的处理规范挂上不同颜色的识别标签,刀具设定正常使用耐用度,防错装置建立TPM、PM维护保养制度等;

 

(2)刀具安装防错:操作工按照刀具换刀规范进行调刀,如核对刀具号、长度类刀具进行长短比较等,预防出现由调刀中的差错造成的不合格零件;

 

(3)工件目检、测量防错:操作工按照检验频次目检、测量工件加工中及毛坯本身存在的缺陷,把不合格工件剔除出来,在本工位上使其离线。

 

三、根据防错的效果,防错技术可分为如下三个等级:

 

(1) 不制造缺陷的防错,即不可能制造出坏零件,可能损坏的零件数为零;

(2) 不传递缺陷的防错,即不可能将坏零件传递到下一工位;

(3) 不接受缺陷的防错,即后续工位不接受坏零件。

 

防错技术的理想状态是不制造缺陷的防错,这是最主动、最经济、可预见并防止错误的控制技术。

 

如加工前的探头探测、导向限位、传感器感应等的防错就能达到不制造缺陷的目标。

但是由于可能出现的缺陷或造成的原因不同及机床功能布局等原因,因此避免不了采用其他两种不传递缺陷的防错和不接受缺陷的防错的防错技术,这也是最被动、最昂贵的防错措施。

 

CNC加工中心及机加工自动线钻孔工位在本工位对刀具加工后的断刀检测,能达到不传递缺陷的目标;自动线中的钻孔、 攻丝加工后面的探测工位的探测防错就只能达到不接受缺陷的目标。

 

四、防错装置的验证

使用新的防错装置时,必须进行功能准确率的验证,预防差错率。只有通过PPAP(生产件批准程序)方式的验证,方可使用。

 

防错系统的正常运作是实施、验证、维护的过程,在其应用中必须保证:

 

(1) 确认防错系统运转正常

实际生产中,对防错装置必须进行定期的维护与验证。如:缸体、缸盖的泄漏量检测,对泄漏测试机每天必须进行工件的泄漏量核定与验证;同样,生产线的各种防错装置均需进行定期的维护验证,确认防错功能正确运作。

 

(2) 确认人为因素处于受控状态

对防错系统的验证过程,验证检查记录必须存档,如有差错必须采取必要的措施进行规范的修正;实施防错验证的操作工必须确保操作工经过培训并且培训内容记录已存档;保证防错系统达到预期的检验能力,验证流程有效地按照计划处于受控状态。

 

 

4

 

如何推行防错?

 

 

 

▲防错推行流程图

第一步,成立防错小组,俗话说“闻道有先后,术业有专攻”,专业的事要交给专业的人做,用擅长于防错的人做,小组成员应包含设计、工艺、生产、品质等相关人员。

 

 

 

第二步,发现问题,来源于:

a . 以往产品或类似设计缺陷导致防错失效;

b . 零部件供应商、总装生产、服务店、用户反馈等反馈的问题;

c . 产品设计标准;

d . 产品/设计FMEA;

e . 分析SPC数据;……

第三步,分析错误原因。对已经存在的人为错误进行分析,找出错误原因所在,以及这些错误可能造成的后果进行预测分析。确定根本原因是对应用防错技术以消除缺陷至关重要的。找出缺陷发生的源头,用质量管理七工具和5Why方法找出根本原因。

 

▲因果图

第四步,制定解决问题的基本方案。头脑风暴是一种可以激发产生大量的有创意的点子方法。也可利用工厂相似的防错装置。错误预防是通过产品设计、装配辅助措施等只允许以正确的方式进行生产活动的方法,实际生产要确保在产生错误的环节(缺陷来源)就直接将错误探测出来。

第五步,评估选择正确的解决方案。防错方案的评估和选择,应当遵循“简单、高效、低成本”的原则,对于防错的投入产出分析,对方案进行成本/效益分析,评审行动方案,选择最优方案,在此基础上提出实施计划。

然后确定工序上的更改,选择合适的防错装置,制定责任及时间表,分配所需的资源。要站在产品的生产周期的角度来评判,局部和静态的思维会阻碍正确决策的形成。对于设计无法满足防错(成本、产品平台化、复杂生产工艺)进行工艺控制防错。

方案评估时应考虑:

a . 产品功能、结构设计增加防错;

b . 制造过程中工艺防错。

第六步,实施方案。在实施方案过程中,要不断根据实际的情况进行调整,并不断地进行改进还完善,实现方案的利益最大化。

第七步,运行和评估。收集数据与实施前相比较。

第八步,标准化和推广。对防错过程进行评审,前面的过程和结果进行总结,建立防错案例数据库,探讨方案能否复制、推广其他类似产品,特别要注意标准化,它包括:(更多资讯,请关注公众号:百家管理)

a . 为新的系统/装置建立文档、图纸;

b . 更新现有文档,清理无用的文档;

c . 重新评估现有的工作程序(包括操作、维护、检查等)并进行必要的修定对相关人员进行培训。

建立防错数据库,为以后新项目/产品进行防错。数据库来源于:

a . 以往产品或类似设计缺陷导致防错失效;

b . 以往生产经验,总结出常见的人为错误;

c . 零部件供应商、总装生产、服务店、用户反馈等反馈的问题;

d . 产品设计标准;

e . 产品/设计FMEA;……

 

5

 

优秀防错推行展示

 

目前较先进的制造企业均在使用防错技术,以零缺陷为工作导向,不断学习、灵活运用防错防呆原理,在生产制造过程中不断挖掘、分析、改造,实施了一大批防错防呆改善,有效避免了生产过程中错误的出现,提高了产品质量,开始将失效案例总结归纳,编写成设计规范或技术点检表,来杜绝错误的发生,比亚迪的主动防错文化正在逐步形成。

汽车工程研究院,在项目启动时就策划防错,产品设计阶段,从方案自评-项目评审-防错小组校核-试制车辆实车验证,试制量产时持续改进,最后将设计及生产对设计过程评估的风险问题进行改进和控制,形成防错设计规范。

各工厂根据产品制作成防错手册,用于新项目/产品设计与过程问题解决指南。

某国内知名汽车公司车灯工厂防错管理,收集整理产线生产过程常见装配问题,对问题点进行分析总结,编制防错清单,从根源上防止问题发生,产品结构问题总结形成工艺规范,为新车型作为评审依据。工装设备问题总结形成技术标准,未后续新制作工装、设备作为评审依据。

某国内知名汽车公司饰件工厂,各个产品形成产品工程手册,为产品设计、工艺设计制造问题解决指南。

 

 

6

 

结语

 

防错对于零缺陷质量管理来说是注重预防,能够在过程中最大限度地避免不良的发生,这对于追求高质量的产品品牌以及实现低成本的精益生产都非常有效。

防错不仅是一项系统工程,而且是实现零缺陷的有效手段,更是以预防为主的零缺陷质量管理体系中的核心组成部分,它几乎已成为质量源于制造的同义语。在进行产品设计和生产线设计时,只有在正确评估各种失效模式的风险程度和充分调查客户需求的基础上,准确地对关键工序、关键步骤进行防错设计,才能取得事半功倍的效果

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