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机械设计中防错如何做？

非标机械专栏

4月前浏览1299

什么是防错？

防错，日文称POKA-YOKE，英文又称Error Proof 或 Fool Proof（防呆）。

这里为什么谈到了日文？我想看到汽车行业的朋友一定听说过丰田公司的“精益生产（LEAN）”，POKA-YOKE的概念就是日本的质量管理专家、着名的丰田生产体系创建人新乡重夫的首创。

从字面上看，防错，就是防止错误的发生。要想真正了解防错，我们先来看看“错误”，及“错误”为什么会发生？

“错误”造成与预期的偏离，最终可能产生缺陷，很大一部分原因是人们由于疏忽、无意识等造成的。

对于制造业来说，我们最担心的就是产品缺陷的产生，而“人机料法环”都有可能导致缺陷。

人为的错误不仅存在，无法完全避免，另外，人为错误还会影响机、料、法、环、测等因素（毕竟事情都是人做的，没法完全独立），比如加错料了。

所以“防错”这个概念就应运而生了，其诞生的很大一部分意义就是与人（为错误）做斗争（我们一般不去谈设备、物料犯错误）。

02 人为错误的原因有哪些？

有人总结了错误发生的十大原因，这里分享给大家。它们分别是：

遗忘、理解错误、识别错误、新手错误、意愿错误、疏忽错误、迟钝错误、缺乏标准导致的错误、意外错误、故意的错误。

a. 遗忘：当我们注意力不集中在某处时，会遗忘某些事情。

b. 理解错误：我们常根据以前的经验来理解新遇到的事物。

c. 识别错误：看得太快、看不清楚或者没仔细看会发生错误。

d. 新手错误：缺乏经验产生的错误，比如老员工一般比新员工少犯错误。

e. 意愿错误：特定时候决定不采纳某些规则发生的错误，比如闯红灯。

f. 疏忽错误：心不在焉发生的错误，比如无意识的穿过街道，没有留意到红灯是亮着的。

g. 迟钝错误：判断或者行动迟缓发生的错误，比如刹车踩慢了。

h. 缺乏标准导致的错误：没有规矩，不成方圆。

i. 意外错误：没有考虑到的情况发生了，导致的错误，比如某个检验设备突然故障了。

j. 故意错误：人为的故意制造错误，这个性质就恶劣啦~

以上这些分类有些分散，之间也有很多重叠交叉的地方。但无非是技能、规则和知识导致的错误。

如果再要总结一下，可以考虑发生这些原因的原因，那就是人的惰性。

人类其实骨子里都是爱偷懒的，所以越简单、越轻松、越不需要动脑筋的活，犯错的可能性越小。

所以这也是“防错”所要要达到的目标。

03 这些错误会给生产带来哪些后果？

刚才很多错误的例子都是生活中的例子。咱们还是看看这些错误在具体生产制造过程会导致哪些后果。

不管生产什么零件，这些错误可能给生产带来以下后果：

a. 漏掉某个工序

b. 作业失误

c. 工件设置失误

d. 缺件

e. 用错零件

f. 工件加工错误

g. 误操作

h. 调整失误

i. 设备参数不当

j. 工装夹具不当

如果将错误的原因和后果对行关联，我们得到如下图。

分析了原因和后果，接下来我们该着手如何去解决了。

04 防错思路

在很长一段时间，被各大公司所采用的防止人为错误的主要措施是“培训与惩罚” 。

对操作人员进行大量的培训，管理者也一直劝诫操作人员要认真、努力、有“质量意识”，当错误发生的时候常常采取“扣工资”，“扣奖金”的形式。

但是由于人为疏忽、忘记等所造成的失误却很难完全避免。所“培训与惩罚” 相结合的防错方式并不成功。

而新的防错方式（POKA-YOKE），用一套設备或方法使操作员在操作时直接可以明显发现缺陷或使操作失误后不产生缺陷。操作员在自我检查，失误也会变得明白易见。

下面，我们分别来介绍一下防错的一些常规思路，供各位朋友参考。在开始之前，笔者还是要强调一下防错的几个原则：

1. 尽量不要增加操作人员的负担，否则很难持续下去。

2. 成本一定要考虑，不要追求那些高大上的东西，你追求的应该是实际效果（有效性）。

3. 实时反馈。

防错可以从以下三个维度来考虑：

在以上三上维度的指导下，我们得出以下五种思路：

05 十大防错原理及应用

再到执行层面，我们有10大防错原理及其应用：

a. 断根原理

将会造成错误的原因从根本上排除掉，使绝不发生错误。

上图是一个排挡机构的塑料面板。

在面板和基座上故意设计了一个凸起和凹槽，从设计层面避免塑料面板装反的情况。

b. 保险原理

借用二个以上的动作必需共同或依序执行才能完成工作。

以前听现场的老师傅说过，10个冲压工9个残，很多在冲压过程中手或者手指没有及时拿出来，造成伤残，上图显示了只有当两只手同时按按钮，冲压设备才能工作（压下来）。

如果再在模具下面加一个光栅保护，可以实现双保险。

c. 自动原理

以各种光学、电学、力学、机构学、化学等原理来限制或提醒某些动作的执行，避免错误发生。

如安装不到位，传感器将信号传递给终端，以鸣笛、闪灯、震动的形式发出提醒。

d. 相符原理

借用检验是否相符合的动作，来防止错误的发生。

这个例子和断根原理很类似，螺钉盖板设计成一侧卡扣，另一侧延伸；相应的本体也设计成一高一低，安装时只能有一个方向才能装上。

医生手术器械的放置盒也一样（如下图），手术完确定有没有器械落到病人体内。

e. 顺序原理

避免工作之顺序或流程前后倒置，可依编号顺序排列。

以上是一种检验合格后才会打印的条形码，通过先检验后出条码的顺序，避免漏掉检验这道工序。

f. 隔离原理

借分隔不同区域的方式来达到保获某些地区，使其不能造成错误。

上图是仪表板激光弱化设备，设备会自动探测工艺实际输出状态，如果发现不合格，产品将不能取出，放置在独立的不合格品区域。

g. 复制原理

同一件工作，如需做二次以上，采用“复制”方式来完成。

上图是挡风板的左右件，设计一样（非镜像），减少，减少零件种类，便于管理，减低错误的可能性。

h. 层别原理

为避免将不同的工作做错，而设法将其区分出来。

高低配零件在细节上有区别，便于操作人员区分及后续装配。

i. 警示原理

如有不正常的现象发生，能以明显标识或声光等方式给出警示。

这个在汽车上用得很多，当车速过高，或都安全带没系，会有报警（亮灯或者语音提醒）。

j. 缓和原理

用各种方法来减少错误发生后所造成的损害。

来源：非标机械专栏

化学光学汽车模具装配

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首次发布时间：2024-06-15