防錯技術(shù)在工藝與質(zhì)量管理中的探討與應(yīng)用

陳思濤 何 萍 朱志坤

（①中航工業(yè)成都飛機工業(yè)（集團）有限責任公司系統(tǒng)件廠，四川成都610092;②中國人民解放軍駐成飛公司軍事代表室，四川成都610092）

人為錯誤所占的比重很大，這是很多質(zhì)量學(xué)者和公司管理層很早就認識到的，而長期以來，一直被各大公司沿用的防止人為錯誤的主要措施是“培訓(xùn)和懲罰”，即對作業(yè)者進行大量培訓(xùn)，管理人員每每勸誡作業(yè)者工作要更加認真和努力。確實，通過培訓(xùn)，可以避免相當一部分人為錯誤，比如由對過程作業(yè)不熟悉、缺乏工作經(jīng)驗、缺乏適當?shù)淖鳂I(yè)指導(dǎo)所導(dǎo)致的錯誤，但由于人為疏忽、忘記等造成的錯誤卻很難防止。

隨著技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)今的市場秩序下，顧客對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越嚴格，企業(yè)對質(zhì)量觀的認識必須達到一個新的層次，即普遍將顧客的需求作為質(zhì)量符合的標準，才能使產(chǎn)品具有競爭力。因此企業(yè)必須以“零缺陷”為質(zhì)量目標制定各種質(zhì)量活動?！邦A(yù)防”是“零缺陷”質(zhì)量體系的特征，要求送到顧客手中的產(chǎn)品必須是完全符合要求的，而防錯技術(shù)正是實現(xiàn)早期預(yù)防檢驗的有力工具。

防錯技術(shù)是利用防錯裝置，防止人、材料和機器產(chǎn)生產(chǎn)品（或零件）缺陷，實現(xiàn)零缺陷的一種質(zhì)量工程技術(shù)。在產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)中，防錯技術(shù)是集成了自動化、自動檢測等先進技術(shù)，能有效地防止人為差錯，減少加工過程中產(chǎn)生的缺陷，以簡單的方法和手段，大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量。如圖1所示，防錯技術(shù)充分重視產(chǎn)品的源頭質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)差錯立即發(fā)出警告并及時糾正，將提高產(chǎn)品質(zhì)量建立在流程中而不是單純依靠檢驗保證質(zhì)量。防錯技術(shù)強調(diào)對過程和產(chǎn)品進行設(shè)計，使得差錯不會發(fā)生或者至少及早地檢查并糾正，使工作地點和日常工作程序（甚至產(chǎn)品本身）從設(shè)計上就能防止差錯，建立一個零缺陷的工作環(huán)境，從而避免在生產(chǎn)過程中發(fā)生由于疏忽、遺忘造成的人為差錯。

1 防錯的作用

如圖2所示，當在發(fā)生作業(yè)操作失誤時，如果沒有必要的措施，將會帶來一定的產(chǎn)品缺陷、返工、報廢等問題，從而導(dǎo)致成本增加，利潤降低;如果實施防錯技術(shù)，便可減少生產(chǎn)中人為差錯發(fā)生的機會，避免差錯形成缺陷，切實提高企業(yè)質(zhì)量管理與質(zhì)量改進工作的主動性，顯著提升企業(yè)的質(zhì)量競爭力，為企業(yè)帶來廣泛的經(jīng)濟收益，降低成本，增加利潤。

（1）操作動作輕松，提升效率與產(chǎn)品質(zhì)量。防錯法消除了工人操作困難的作業(yè)，防止失誤的發(fā)生，消除缺陷，可做到首次工作合格，消除返工與檢查，提高效率與產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）減少對技能的依賴，降低工人的工作強度。取代了依靠人為記憶等制度規(guī)范行為，降低人為問題的發(fā)生概率。降低工作人員的勞動強度，對其工作能力進行一定程度上的解放。

（3）消除作業(yè)危險，提供安全保障。防錯法能夠防止操作人員因為失誤或其他原因而引起的安全隱患，保障生產(chǎn)流程的正常運行。

（4）強化了操作的程序和順序，消除了產(chǎn)生不正確行為的選擇，消除了不經(jīng)意的錯誤。

（5）將操作人員的時間和精力解放出來，以從事更具有創(chuàng)造性和附加價值的活動，從而使員工通過更多的參與獲得成就感與滿足感。

（6）降低了質(zhì)量風險，優(yōu)化產(chǎn)品性能，提高顧客滿意度，獲得最大競爭優(yōu)勢。

2 防錯技術(shù)的實施原則

（1）排除原則:剔除會造成錯誤的原因。這是從源頭防止失誤和缺陷的方法，符合質(zhì)量的經(jīng)濟性原則，是防錯技術(shù)的發(fā)展方向。如通過產(chǎn)品及制造過程的重新設(shè)計，加入防錯技術(shù)。

（2）替代原則:利用更確實的方法來代替，使過程不過多依賴于操作人員，從而降低由于人為原因造成的失誤（占失誤的部分）。可以大大降低失誤率，缺點在于投入過大，另外由于設(shè)備問題導(dǎo)致的失誤將無法防止。方法是運用機器人技術(shù)或自動化技術(shù)等替代原有的手工操作過程。

（3）簡化/容易原則:使作業(yè)變得更容易、更合適、更獨特，或共同性以減低失誤。適合化、共同化、集中化、特殊/個性化，流程越簡單，出現(xiàn)操作失誤的概率越低，但簡化并不能完全防止人為缺陷的產(chǎn)生。方法是合并生產(chǎn)步驟，實施工業(yè)工程方法進行改善工作流程。

（4）異常檢查原則:雖然已經(jīng)有不良或錯誤現(xiàn)象，但在下一過程中，能將之檢查出來，以減少或剔除其危害性。方法是使用計算機軟件、防錯裝置等，在操作失誤時予以報警。

（5）緩和影響原則:作業(yè)失誤的影響在其波及生產(chǎn)的過程中，用某些方法使其緩和或吸收。如運用保險絲的作用進行過載保護等。

3 防錯技術(shù)的實施原理與應(yīng)用案例

3.1 程序化的保險原理與應(yīng)用案例

（1）保險原理

即是需要兩個或兩個以上動作共同或按順序執(zhí)行才能開始后序工作，或者制定操作程序流程化，設(shè)計必要的防錯檢查表格，按順序逐步進行，從而減少或避免錯誤的發(fā)生。

（2）典型應(yīng)用案例

隨著世界航空產(chǎn)業(yè)的競爭日益激烈，航空產(chǎn)品性能的日益提高，對其質(zhì)量的要求也越來越高。目前，數(shù)控加工已經(jīng)成為航空零件的重要加工手段之一，隨著數(shù)控加工航空零件向著大型化、復(fù)雜化、高價值、高風險等特點發(fā)展，對數(shù)控加工零件的質(zhì)量控制要求也越來越高，而數(shù)控加工的準備階段也是影響其數(shù)控加工質(zhì)量和效率的一個重要方面，其質(zhì)量過程控制直接決定著產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，單純事后檢驗便不能有效防止質(zhì)量問題的發(fā)生。

為此，質(zhì)量工程人員會同軍代表及專業(yè)廠質(zhì)控人員、工藝技術(shù)人員、操作工人對數(shù)控加工過程中影響質(zhì)量的因素，通過魚刺圖、直方圖等數(shù)理工具和風險分析方法進行了全面、深入的統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn):在零件進入批量生產(chǎn)，加工程序相對成熟穩(wěn)定時，有近90%故障是人為因素造成，其中又有近70%的故障是由以下8個方面因素造成:指令輸入、參數(shù)輸入、刀具使用、工裝使用、設(shè)備使用、零件裝夾、設(shè)備功能運用和坐標設(shè)置等人為疏忽帶來的質(zhì)量問題。

針對導(dǎo)致數(shù)控加工質(zhì)量問題的這8方面的主要因素，通過不斷的調(diào)查、分析，反復(fù)探討、充分醞釀，總結(jié)并提煉出了具有數(shù)控加工質(zhì)量控制特點的科學(xué)控制方法——“八步檢查法”，如圖3所示。該方法要求在數(shù)控加工的每一個工步或工序，操作工人在零件加工之前按“八步檢查法”逐一進行認真自檢，確認正確后填寫《數(shù)控零件過程質(zhì)量控制表》的相關(guān)欄目，經(jīng)復(fù)核人員確認后，提交檢驗專檢。經(jīng)檢驗人員檢查驗證后，工人方可啟動機床加工。如果經(jīng)檢驗不正確，應(yīng)重新進行八步檢查過程直至正確為止，從而保證了數(shù)控加工的質(zhì)量和準時交付率。

通過“八步檢查法”的實施應(yīng)用后，我單位數(shù)控加工的產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著的改善，其相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖4所示;同時，加工效率即準時交付率也得到了極大的提高。

3.2 斷根原理與應(yīng)用案例

（1）斷根原理

即斷絕形成錯誤的條件，從根本上排除造成錯誤的原因，使錯誤不會發(fā)生。如在進行產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計等工作時，剔除會造成錯誤和缺陷的原因，從源頭防止差錯“蔓延”或缺陷產(chǎn)生。據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在各個階段產(chǎn)生的失誤給產(chǎn)品帶來的損失率如圖5所示，例如在產(chǎn)品的概念設(shè)計階段，一個極小的錯誤將會帶來500倍的成本損失。

（2）典型應(yīng)用案例

在航空制造企業(yè)中，產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、附加價值高，因此，避免成批故障成為了質(zhì)量控制非常重要的一個方面。對于控制成批故障來說，從源頭和生產(chǎn)過程控制是首要的，但是其涉及的面較廣，需要設(shè)計、工藝技術(shù)、生產(chǎn)、質(zhì)控等各部門的共同努力才能完成;對于中間環(huán)節(jié)的控制，具體到工藝質(zhì)量的控制，也是一個極其重要的環(huán)節(jié)。工藝工作是生產(chǎn)制造的技術(shù)基礎(chǔ)，是保證生產(chǎn)能力和產(chǎn)品制造質(zhì)量的基礎(chǔ)，是批產(chǎn)品質(zhì)量一致性和穩(wěn)定性的重要保證。如圖5所示，工藝過程設(shè)計的錯誤將直接導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)的成批故障或報廢，給企業(yè)帶來極大的成本損失，并無法按時按量交付產(chǎn)品零件。

因此，工藝過程設(shè)計應(yīng)該最大限度地控制失誤，斷絕工藝過程設(shè)計階段和生產(chǎn)階段形成錯誤的條件。

工藝過程設(shè)計的主要工作就是消化設(shè)計圖紙，按工藝流程編制制造大綱（FO）、數(shù)控加工說明書、建立工藝數(shù)模及相應(yīng)的數(shù)控加工程序等工藝文件。而這些工藝文件又是企業(yè)生產(chǎn)的依據(jù)和保障，工藝文件的正確性就顯得十分重要了。工藝技術(shù)文件中小到一個符號、一個數(shù)據(jù)都很關(guān)鍵，比如機械制造工藝文件中的尺寸要求、形位公差要求，數(shù)控加工程序的代碼、數(shù)控加工坐標系、數(shù)控加工刀具參數(shù)等。尤其是零部件的精加工，工藝文件的正確與否直接影響到產(chǎn)品的制造質(zhì)量和生產(chǎn)安全。如圖6所示，工藝技術(shù)人員在編制工藝規(guī)程FO時，未仔細按產(chǎn)品藍圖檢查尺寸，錯誤地將尺寸22和16標反，操作工人按工藝規(guī)程FO所標尺寸加工，造成零件成批報廢，給單位帶來巨大的經(jīng)濟損失。

所以，從事工藝工作必須嚴謹認真，詳細反復(fù)核對編制的技術(shù)文件、資料等，確保本企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)資料的正確、準確與有效可行。

3.3 自動原理與應(yīng)用案例

（1）自動原理

即用各種方式來限制某些動作的執(zhí)行，以避免錯誤發(fā)生。如:對工裝設(shè)備增加必要的防錯裝置，使得工裝、設(shè)備具有自動糾錯的功能，對操作的正確性進行實時的檢驗判斷，發(fā)現(xiàn)錯誤便可立即停止，并提示操作者操作出錯，直到操作者重新操作正確，才能進行下一步的工作。圖7所示，當工件裝反后，便不能安裝好工件。

（2）典型應(yīng)用案例

例如，我單位某項目中的一個零件，如圖8所示，是一個進口精密鑄造零件，年產(chǎn)量大約在600件左右，附加價值高，如發(fā)生故障將會帶來巨大的經(jīng)濟損失。零件特點是:底座上4－φ5 mm孔關(guān)于Y軸對稱，但關(guān)于X軸卻是不對稱的，因此在車工工序中加工中間大孔，以此4－φ5 mm孔中的1對對角孔定位設(shè)計的車床夾具，操作工人在裝夾工件時，時有工件裝反而造成工件內(nèi)槽與基準端面的尺寸不穩(wěn)定，并且，工件的裝夾時間長，大約需要5～8 min每件，效率較低。

根據(jù)實際生產(chǎn)加工現(xiàn)場的深入了解并分析，發(fā)現(xiàn)其造成加工尺寸不穩(wěn)定、裝夾慢的原因是操作工人在裝夾工件時，需要花大量的時間去辨認工件的裝夾基準。經(jīng)研究分析，應(yīng)用防錯技術(shù)的原理，提出了此夾具的改進措施，重新設(shè)計并改進此工件的車床夾具，增加了相應(yīng)的防錯銷，如圖9所示。實踐證明，應(yīng)用此車床夾具在進行工件裝夾時，只能按照一個方向安裝，工件裝夾快捷方便，裝夾時間大約每件3～4 min即可，大大節(jié)約了工件的裝夾時間，提高了工作效率，并且工件裝夾穩(wěn)當可靠，加工質(zhì)量穩(wěn)定。

3.4 相符原理與應(yīng)用案例

（1）自動原理

即通過檢查動作或結(jié)構(gòu)的符合性來防止錯誤的發(fā)生。

（2）典型應(yīng)用案例

在數(shù)控加工過程中，使用刀具和對刀操作是加工出合格工件最重要的一個要素。在實際生產(chǎn)現(xiàn)場，常常有操作工人將對刀原點、刀具補償弄錯，造成工件超差或報廢，更有可能導(dǎo)致刀具與數(shù)控機床發(fā)生碰撞等嚴重后果。為此，在數(shù)控加工車間的生產(chǎn)現(xiàn)場，便應(yīng)運而生地出現(xiàn)了圖10所示的防錯裝置，在工裝上設(shè)置防錯塊，避免操作人員找錯原點無法檢查造成質(zhì)量問題。

通過編制相應(yīng)的對刀程序自動驗證刀具所走軌跡與驗證塊的符合性，以此來檢查對刀操作的正確性，如果對刀錯誤，則將會把驗證塊銑傷而發(fā)現(xiàn)錯誤，便可即時發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤，防止工件加工超差或報廢。對刀塊的尺寸及驗證過程如圖11所示，并按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的驗證順序逐步進行驗證所用刀具的正確性。步驟Ⅰ，對刀塊上表面檢查Z值;步驟Ⅱ，斜面檢查刀具底角R是否正確;步驟Ⅲ，對刀塊直徑檢查刀具直徑是否正確;從而避免常見的工藝性錯誤以及因?qū)Φ逗偷毒呤褂缅e誤而導(dǎo)致工件超差和報廢問題。

4 結(jié)語

防錯技術(shù)是通過設(shè)置有效的防錯裝置及措施，替代過去依靠操作工人經(jīng)驗和技術(shù)而完成重復(fù)的勞動，并杜絕那些困難于保持高度注意力和記憶力而產(chǎn)生的缺陷，是一種解決人為差錯而造成產(chǎn)品缺陷的有效方法。在質(zhì)量管理中，工藝技術(shù)人員應(yīng)理論聯(lián)系實際，廣泛開展防錯技術(shù)的研究并推廣應(yīng)用，以零缺陷的目標和零缺陷的標準打造零缺陷的產(chǎn)品工藝過程設(shè)計，減少生產(chǎn)中人為差錯發(fā)生的機會，避免差錯形成缺陷，切實提高企業(yè)質(zhì)量管理與質(zhì)量改進工作的主動性，從而使質(zhì)量管理和產(chǎn)品質(zhì)量上一個新的臺階，為航空工業(yè)制造企業(yè)帶來廣泛的經(jīng)濟與社會效益。

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