防錯(cuò)技術(shù)在搖臂裝配過(guò)程中的應(yīng)用

吳經(jīng)緯

（蘇州大學(xué)機(jī)電學(xué)院，江蘇蘇州215000）

1 引言

有資料表明，人為因素和大部分的系統(tǒng)失效有直接關(guān)系，是人就總會(huì)出錯(cuò)的,實(shí)際上無(wú)意識(shí)的錯(cuò)誤一直是可能并不可避免的,然而能在出錯(cuò)階段獲取到信息并采取相應(yīng)的措施,那缺陷就不會(huì)發(fā)生了，防錯(cuò)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。豐田的新鄉(xiāng)重夫先生于1963年提出了Poka-Yoke（防錯(cuò)）的概念，Poka在日本語(yǔ)中指下圍棋時(shí)走了一招臭棋，Yoke的意思即為防止，衍生出防止錯(cuò)誤發(fā)生這一概念。在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，防錯(cuò)主要指在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行事前預(yù)防，事中避免，事后拒絕，將質(zhì)量建立在生產(chǎn)過(guò)程中，而非使用檢驗(yàn)手段對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行判斷性檢測(cè)，既能避免資源浪費(fèi)，又能有效保證穩(wěn)定的質(zhì)量輸出[1]。

2 防錯(cuò)技術(shù)的概念

作為預(yù)防性檢測(cè)方法中最重要的一環(huán)，防錯(cuò)技術(shù)主要是利用電子或機(jī)械裝置以及流程規(guī)

定來(lái)實(shí)現(xiàn)控制缺陷的目的，根據(jù)最終的防錯(cuò)效果，防錯(cuò)技術(shù)可以分為三個(gè)等級(jí)：

①在缺陷發(fā)生前防止，保證無(wú)缺陷產(chǎn)品產(chǎn)生，這是最理性的防錯(cuò)方式；

②缺陷發(fā)生后在本工序即被發(fā)現(xiàn)并剔除，保證缺陷不流向下道工序；

③下道工序拒絕缺陷品，即缺陷品不能在下道工序繼續(xù)生產(chǎn)。

防錯(cuò)裝置的設(shè)計(jì)紛繁復(fù)雜，既有物理上的，利用光，電，機(jī)械，熱，位置等原理，也

有流程上的，利用過(guò)程管理設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)初期將可能的缺陷消除?？偨Y(jié)而言，有以下幾大原理：斷根原理，保險(xiǎn)原理，自動(dòng)原理，相符原理，順序原理，隔離原理，復(fù)制原理，層別原理，警告原理，緩和原理。[2]本文主要對(duì)某發(fā)動(dòng)機(jī)搖臂裝配線的防錯(cuò)分析，詳細(xì)解釋闡述各類相關(guān)原理

3 問(wèn)題分析及定義

某搖臂制動(dòng)器裝配過(guò)程質(zhì)量問(wèn)題頻發(fā)，造成重大客戶投訴及罰款，為解決此問(wèn)題，生

產(chǎn)團(tuán)隊(duì)專門(mén)組建改善小組，對(duì)過(guò)往歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并重新回顧了PFMEA，對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)失效模式進(jìn)行分析，制定改善措施，其中，防錯(cuò)是最主要的應(yīng)用，下文將根據(jù)防錯(cuò)的10類原理，進(jìn)行一一舉例說(shuō)明

3.1 斷根原理

斷根原理為將會(huì)造成錯(cuò)誤的根本原因排除，一般理解為在流程或設(shè)計(jì)上可能的錯(cuò)誤進(jìn)行消除，是最好的防錯(cuò)方式。

問(wèn)題描述：如下圖1所示，此搖臂象足處有一背緊螺母固定象足，裝配過(guò)程中要求給螺母上3～5N.m的扭矩以保證象足高度能夠調(diào)整到位，裝配后由于客戶需求，又需將扭矩松開(kāi)以利于客戶安裝，搖臂裝配后需用高壓清洗機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行噴淋清洗，由于此時(shí)扭矩已松開(kāi)，高壓清洗液極易將背緊螺母沖掉，客戶處多次投訴發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品無(wú)螺母。

防錯(cuò)方式：對(duì)工序進(jìn)行變更，裝配工序完成后不松開(kāi)螺母，先直接進(jìn)行高壓清洗，以保證螺母不會(huì)掉落，待清洗完成后再松開(kāi)螺母，然后直接包裝。

圖1

3.2 保險(xiǎn)原理

保險(xiǎn)原理即為雙重防錯(cuò)，以兩個(gè)動(dòng)作同時(shí)完成才能進(jìn)行下一步動(dòng)作。

問(wèn)題描述：搖臂生產(chǎn)過(guò)程中有一孔徑尺寸為關(guān)鍵特性，需要進(jìn)行100%測(cè)量并錄入SPC系統(tǒng)，觀察到產(chǎn)線員工有時(shí)為了降低不良率和完成產(chǎn)能，會(huì)將尺寸超差的產(chǎn)品流入下道工序。

防錯(cuò)方式：在SPC系統(tǒng)中設(shè)計(jì)報(bào)警消除程序，尺寸超差后，系統(tǒng)自動(dòng)彈出報(bào)警框，普通員工沒(méi)有報(bào)警消除權(quán)限，無(wú)法進(jìn)行下一步測(cè)量，必須聯(lián)系領(lǐng)班，由領(lǐng)班分析并記錄超差原因，輸入高權(quán)限密碼后才能對(duì)報(bào)警進(jìn)行消除。

3.3 自動(dòng)原理

以光學(xué)，力學(xué)，電學(xué)等原理定制的傳感器來(lái)判斷設(shè)備是否要執(zhí)行下一步動(dòng)作。

問(wèn)題描述：如下圖2所示，搖臂球頭銷安裝過(guò)程中，需要在球頭銷孔內(nèi)先放一片墊片，然后再放置球頭銷，但由于墊片較小且表面有油，容易兩片粘在一起，安裝過(guò)程中或漏放墊片，或多放墊片，造成球頭銷安裝高度超差，雖然后道工序能夠探測(cè)，但是返工造成工時(shí)損失較多。

防錯(cuò)方式：如下圖2所示，安裝時(shí)將搖臂固定在一夾具上，操作員將墊片放入孔內(nèi)后，打開(kāi)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)（不打開(kāi)則無(wú)法進(jìn)行下一步球頭銷安裝步驟），設(shè)備上的距離傳感器會(huì)伸入孔內(nèi)，接觸墊片后測(cè)定此時(shí)墊片所在高度，在PLC程序中與初始設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，若高度偏低，則自動(dòng)報(bào)警漏墊片，若高度偏高，則自動(dòng)報(bào)警多墊片。

圖2

3.4 相符原理

相符原理即為在下一步動(dòng)作前檢查是否與要求相符。

問(wèn)題描述：如圖3所示，搖臂產(chǎn)品在安裝控制閥孔是需要順序?qū)⒖刂崎y，大彈簧，小彈簧手動(dòng)裝入孔內(nèi)，之后自動(dòng)安裝設(shè)備會(huì)用卡簧和墊片封住控制閥孔，此道工序最大風(fēng)險(xiǎn)就是控制閥，大彈簧，小彈簧漏裝。

圖3

圖4

防錯(cuò)方式：在手動(dòng)裝入控制閥，大小彈簧后，增加一道自動(dòng)照相機(jī)檢測(cè)工序，對(duì)控制閥孔拍照，通過(guò)光學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)與默認(rèn)的圖片進(jìn)行對(duì)拼，如圖4所示，判斷是否有漏裝零件，只有經(jīng)過(guò)照相機(jī)檢測(cè)的產(chǎn)品才能進(jìn)行卡簧與墊片的安裝。

3.5 順序原理

以特定方式避免工作或流程順序錯(cuò)誤。

問(wèn)題描述：搖臂在裝配和測(cè)試過(guò)程中一共經(jīng)歷6道不同工序，其中裝配3道，測(cè)試3道，由于裝配測(cè)試機(jī)為半自動(dòng)化設(shè)備，每道工序間的產(chǎn)品流轉(zhuǎn)為操作員轉(zhuǎn)移，進(jìn)而造成漏工序及工序順序顛倒的問(wèn)題。

防錯(cuò)方式：在裝配工序前對(duì)產(chǎn)品本體進(jìn)行激光二維碼刻字，每個(gè)產(chǎn)品的二維碼都含有一個(gè)不同的序列號(hào)，之后裝配測(cè)試工序每道工序必須先對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行掃碼才能進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作，PLC程序會(huì)對(duì)掃碼的序列號(hào)進(jìn)行自動(dòng)對(duì)比判斷是否漏工序或顛倒工序，比如工序1完成后直接將產(chǎn)品移動(dòng)到工序3操作，設(shè)備會(huì)自動(dòng)探測(cè)到工序2漏操作并報(bào)警。

3.6 隔離原理

隔離原理是通過(guò)將不同物料進(jìn)行區(qū)分以防止混料等情況發(fā)生。

問(wèn)題描述：在上文相符原理提到的控制閥孔安裝過(guò)程中，照相機(jī)檢測(cè)只能區(qū)分控制閥有

無(wú)安裝，但是控制閥一共有3種不同類型，外形尺寸大致相仿，只是根據(jù)功能性不同在局部尺寸有所區(qū)別，此控制閥是采購(gòu)件，由于供應(yīng)商對(duì)物料管理未做好，經(jīng)常出現(xiàn)不同型號(hào)控制閥混在一起情況，但三種型號(hào)控制閥都能裝進(jìn)孔內(nèi)且照相機(jī)無(wú)法區(qū)別。

防錯(cuò)方式：根據(jù)三種型號(hào)控制閥局部尺寸的區(qū)別設(shè)計(jì)取料工裝夾具，只有符合搖臂型號(hào)的控制閥可以通過(guò)工裝夾具，其他型號(hào)控制閥都不能通過(guò)工裝夾具，工裝夾具與PLC相連，每次操作員需通過(guò)工裝夾具取一顆控制閥，工裝夾具傳輸給PLC一個(gè)電信號(hào)，設(shè)備才能進(jìn)行下一步動(dòng)作，以此保證控制閥的使用正確性。

3.7 復(fù)制原理

對(duì)于要求做重復(fù)多次的工作，通過(guò)復(fù)制的方式，保證結(jié)果一致性，防止錯(cuò)誤。

問(wèn)題描述：客戶要求產(chǎn)品本體需要激光刻字，同時(shí)產(chǎn)品的包裝袋上需要貼好紙質(zhì)標(biāo)簽，由于每個(gè)產(chǎn)品都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的獨(dú)立序列號(hào)，靠人工去將產(chǎn)品和標(biāo)簽一一對(duì)應(yīng)，難度較大，極易搞混。

防錯(cuò)方式：將激光刻字機(jī)與標(biāo)簽打印機(jī)串聯(lián)，每個(gè)產(chǎn)品激光刻字后，打印機(jī)直接讀取刻字機(jī)的刻字信息，同步輸出對(duì)應(yīng)標(biāo)簽，刻字完后直接包裝并貼標(biāo)簽。

3.8 層別原理

層別原理是指設(shè)法區(qū)別不同的工作防止做錯(cuò)。

問(wèn)題描述：裝配時(shí)有三個(gè)不同尺寸的螺母需要上扭矩，同時(shí)有三把不同的扭矩扳手在現(xiàn)場(chǎng)，但是外形基本類似，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)拿錯(cuò)扳手。

防錯(cuò)方式：將三個(gè)扭矩扳手標(biāo)識(shí)藍(lán)，黃，綠三種顏色并按使用先后順序排列，在作業(yè)指導(dǎo)書(shū)上標(biāo)注每個(gè)螺母對(duì)應(yīng)的顏色，以保證操作員裝配時(shí)使用正確的扭矩扳手。

3.9 警告原理

警告原理其實(shí)是上述多種原理探測(cè)到異常情況后以聲音或光學(xué)或設(shè)備停止等方式通知操作員，一般為蜂鳴或燈光閃爍等形式。

3.10 緩和原理

很多情況下考慮到錯(cuò)誤發(fā)生的概率極低或完美的防錯(cuò)成本極高，一般會(huì)采用緩和原理，即防錯(cuò)方法不能完全杜絕錯(cuò)誤的發(fā)生，但是能夠在很大程度進(jìn)行防止或降低錯(cuò)誤發(fā)生后的危害性。

4 方案驗(yàn)證及結(jié)論

將上述防錯(cuò)方法在搖臂裝配線實(shí)施后，觀察3個(gè)月數(shù)據(jù)，產(chǎn)品不良率由12000PPM降至800PPM，產(chǎn)品質(zhì)量表現(xiàn)大幅度提升。

當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境下，質(zhì)量的好壞是在判斷一個(gè)品牌是否優(yōu)秀中占有極大比例，而生產(chǎn)過(guò)程中的防錯(cuò)是一種成本低，見(jiàn)效快，簡(jiǎn)單易行的方案，本文對(duì)搖臂裝配線的防錯(cuò)研究對(duì)于制造型行業(yè)有一定的借鑒意義。