防错技术在摇臂装配过程中的应用

吴经纬

【摘 要】防错是指利用特定的装置或方法来防止人为错误，以达成产品零缺陷为目的一种技术，进而有效提高产品质量以及客户满意度，本文对某摇臂装配线的过程进行研究，探析多种防错技术的应用

【Abstract】Poka-Yoke refers to use specific devices or methods to prevent human error to achieve the goal of zero defects， so as to effectively improve product quality and customer satisfaction. In this paper， the assembly process of a rocker arm is studied and the application of various poka-yoke techniques is discussed.

【关键词】物理防错；流程防错；目视化；自动感应报警；质量改进

【Keywords】 physical poka-yoke； process poka-yoke； visual inspection； automatic induction alarm； quality improvement

【中图分类号】TB472 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）02-0158-03

1 引言

有资料表明，人为因素和大部分的系统失效有直接关系，是人就总会出错的，实际上无意识的错误一直是可能并不可避免的，然而能在出错阶段获取到信息并采取相应的措施，那缺陷就不会发生了，防错技术应运而生。丰田的新乡重夫先生于1963年提出了Poka-Yoke（防错）的概念，Poka在日本语中指下围棋时走了一招臭棋，Yoke的意思即为防止，衍生出防止错误发生这一概念。在工业生产环境中，防错主要指在产品生产过程中，对可能出现的缺陷进行事前预防，事中避免，事后拒绝，将质量建立在生产过程中，而非使用检验手段对产品进行判断性检测，既能避免资源浪费，又能有效保证稳定的质量输出[1]。

2 防错技术的概念

作为预防性检测方法中最重要的一环，防错技术主要是利用电子或机械装置以及流程规

定来实现控制缺陷的目的，根据最终的防错效果，防错技术可以分为三个等级：

①在缺陷发生前防止，保证无缺陷产品产生，这是最理性的防错方式；

②缺陷发生后在本工序即被发现并剔除，保证缺陷不流向下道工序；

③下道工序拒绝缺陷品，即缺陷品不能在下道工序继续生产。

防错装置的设计纷繁复杂，既有物理上的，利用光，电，机械，热，位置等原理，也

有流程上的，利用过程管理设计的方法，在设计初期将可能的缺陷消除。总结而言，有以下几大原理：断根原理，保险原理，自动原理，相符原理，顺序原理，隔离原理，复制原理，层别原理，警告原理，缓和原理。[2]本文主要对某发动机摇臂装配线的防错分析，详细解释阐述各类相关原理

3 问题分析及定义

某摇臂制动器装配过程质量问题频发，造成重大客户投诉及罚款，为解决此问题，生

产团队专门组建改善小组，对过往历史数据进行分析，并重新回顾了PFMEA，对高风险失效模式进行分析，制定改善措施，其中，防错是最主要的应用，下文将根据防错的10类原理，进行一一举例说明

3.1 断根原理

断根原理为将会造成错误的根本原因排除，一般理解为在流程或设计上可能的错误进行消除，是最好的防错方式。

问题描述：如下图1所示，此摇臂象足处有一背紧螺母固定象足，装配过程中要求给螺母上3～5N.m的扭矩以保证象足高度能够调整到位，装配后由于客户需求，又需将扭矩松开以利于客户安装，摇臂装配后需用高压清洗机对产品进行喷淋清洗，由于此时扭矩已松开，高压清洗液极易将背紧螺母冲掉，客户处多次投诉发现产品无螺母。

防错方式：对工序进行变更，装配工序完成后不松开螺母，先直接进行高压清洗，以保证螺母不会掉落，待清洗完成后再松开螺母，然后直接包装。

3.2 保险原理

保险原理即为双重防错，以两个动作同时完成才能进行下一步动作。

问题描述：摇臂生产过程中有一孔径尺寸为关键特性，需要進行100%测量并录入SPC系统，观察到产线员工有时为了降低不良率和完成产能，会将尺寸超差的产品流入下道工序。

防错方式：在SPC系统中设计报警消除程序，尺寸超差后，系统自动弹出报警框，普通员工没有报警消除权限，无法进行下一步测量，必须联系领班，由领班分析并记录超差原因，输入高权限密码后才能对报警进行消除。

3.3 自动原理

以光学，力学，电学等原理定制的传感器来判断设备是否要执行下一步动作。

问题描述：如下图2所示，摇臂球头销安装过程中，需要在球头销孔内先放一片垫片，然后再放置球头销，但由于垫片较小且表面有油，容易两片粘在一起，安装过程中或漏放垫片，或多放垫片，造成球头销安装高度超差，虽然后道工序能够探测，但是返工造成工时损失较多。

防错方式：如下图2所示，安装时将摇臂固定在一夹具上，操作员将垫片放入孔内后，打开启动开关（不打开则无法进行下一步球头销安装步骤），设备上的距离传感器会伸入孔内，接触垫片后测定此时垫片所在高度，在PLC程序中与初始设定值进行对比，若高度偏低，则自动报警漏垫片，若高度偏高，则自动报警多垫片。

3.4 相符原理

相符原理即为在下一步动作前检查是否与要求相符。

问题描述：如图3所示，摇臂产品在安装控制阀孔是需要顺序将控制阀，大弹簧，小弹簧手动装入孔内，之后自动安装设备会用卡簧和垫片封住控制阀孔，此道工序最大风险就是控制阀，大弹簧，小弹簧漏装。endprint

防错方式：在手动装入控制阀，大小弹簧后，增加一道自动照相机检测工序，对控制阀孔拍照，通过光学感应系统与默认的图片进行对拼，如图4所示，判断是否有漏装零件，只有经过照相机检测的产品才能进行卡簧与垫片的安装。

3.5 顺序原理

以特定方式避免工作或流程顺序错误。

问题描述：摇臂在装配和测试过程中一共经历6道不同工序，其中装配3道，测试3道，由于装配测试机为半自动化设备，每道工序间的产品流转为操作员转移，进而造成漏工序及工序顺序颠倒的问题。

防错方式：在装配工序前对产品本体进行激光二维码刻字，每个产品的二维码都含有一个不同的序列号，之后装配测试工序每道工序必须先对产品进行扫码才能进行相关动作，PLC程序会对扫码的序列号进行自动对比判断是否漏工序或颠倒工序，比如工序1完成后直接将产品移动到工序3操作，设备会自动探测到工序2漏操作并报警。

3.6 隔离原理

隔离原理是通过将不同物料进行区分以防止混料等情况发生。

问题描述：在上文相符原理提到的控制阀孔安装过程中，照相机检测只能区分控制阀有

无安装，但是控制阀一共有3种不同类型，外形尺寸大致相仿，只是根据功能性不同在局部尺寸有所区别，此控制阀是采购件，由于供应商对物料管理未做好，经常出现不同型号控制阀混在一起情况，但三种型号控制阀都能装进孔内且照相机无法区别。

防错方式：根据三种型号控制阀局部尺寸的区别设计取料工装夹具，只有符合摇臂型号的控制阀可以通过工装夹具，其他型号控制阀都不能通过工装夹具，工装夹具与PLC相连，每次操作员需通过工装夹具取一颗控制阀，工装夹具传输给PLC一个电信号，设备才能进行下一步动作，以此保证控制阀的使用正确性。

3.7 复制原理

对于要求做重复多次的工作，通过复制的方式，保证结果一致性，防止错误。

问题描述：客户要求产品本体需要激光刻字，同时产品的包装袋上需要贴好纸质标签，由于每个产品都有一个对应的独立序列号，靠人工去将产品和标签一一对应，难度较大，极易搞混。

防错方式：将激光刻字机与标签打印机串联，每个产品激光刻字后，打印机直接读取刻字机的刻字信息，同步输出对应标签，刻字完后直接包装并贴标签。

3.8 层别原理

层别原理是指设法区别不同的工作防止做错。

问题描述：装配时有三个不同尺寸的螺母需要上扭矩，同时有三把不同的扭矩扳手在现场，但是外形基本类似，经常发现拿错扳手。

防错方式：将三个扭矩扳手标识蓝，黄，绿三种颜色并按使用先后顺序排列，在作业指导书上标注每个螺母对应的颜色，以保证操作员装配时使用正确的扭矩扳手。

3.9 警告原理

警告原理其实是上述多种原理探测到异常情况后以声音或光学或设备停止等方式通知操作员，一般为蜂鸣或灯光闪烁等形式。

3.10 緩和原理

很多情况下考虑到错误发生的概率极低或完美的防错成本极高，一般会采用缓和原理，即防错方法不能完全杜绝错误的发生，但是能够在很大程度进行防止或降低错误发生后的危害性。

4 方案验证及结论

将上述防错方法在摇臂装配线实施后，观察3个月数据，产品不良率由 12000PPM降至800PPM，产品质量表现大幅度提升。

当前竞争激烈的市场环境下，质量的好坏是在判断一个品牌是否优秀中占有极大比例，而生产过程中的防错是一种成本低，见效快，简单易行的方案，本文对摇臂装配线的防错研究对于制造型行业有一定的借鉴意义。

【参考文献】

【1】高焕明，王爱民，陈华伟，等.面向机加与装配混合生产系统的建模与仿真技术[J].机械工程学报，2010，46（19）：5-8.

【2】卞永波. FMEA与防错技术在润滑油生产中的应用[D].天津：天津大学研究生院，2014.endprint