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Error Proof 防呆的风险估算

防呆法(防错法Error Proof)作为精益生产的一种工具,由日本专家新乡重夫提出,定名为Poka-Yoke, Poka 是疏忽错误之意,而 Yoke是阻止的意思,六西格玛的控制阶段[1]有介绍其不同层面的介绍,顾名思义是“第一次把事情做好”,意味着“有人为疏忽或者外行人来做也不会出错即不需要专门的经验或特别注意”的制程“傻瓜化”,同时提升产品质量,减少由于检查而导致的浪费、消除返工及其引起的浪费,实现自动化,提高效率并保证安全。

从方法上来看,防呆有大致以下的形式:

  1. 检测出差错
    • 后续检测,即下道工序的生产者检查上一道工序的质量问题并立即反馈到上一道工序的生产者,让其停止生产,纠正错误
    • 自我检测,即生产者检查自身的工作
    • 预防性检测,即在错误未发生前发现它并采取措施,所有的检查必须是100%逐个检测,而不是抽检。
  2. Poka-Yoke 防错装置

信号型:对生产失误所发出的警示。比如生产作业中,一个待加工零件被放在机器的一个不正确位置,信号型可能是一个指示灯,提醒员工纠正位置。

控制型:对出现的错误所采取的保险性措施。如上的例子中,控制型可能是连接机器电源的一个装置,它会自动切断电源,使生产中止,直到零件被拿走或者放到正确位置。

如果按照等级来划分,可以参考以下图:

由简入难的范例如下:

① 轻松原则 

难以辨认:难拿,难动的作业,易产生失误的作业。

改善:

用颜色区分- – – -容易辨认。

加上把手- – – -容易拿。

使用搬运器具- – – -动作轻松。

② 简单原则 

需要高度技能与直觉的作业,容易让人产生失误。

考虑用夹具,工具使新人或辅助人员也不容易出错。

③ 安全原则 

使操作人员在无意识作业或不太注意力时候也可以保证安全。

④ 自动化原则 

依赖人的感观进行作业容易产生失误,治具或夹具的运用减少了人对本身感观的依赖。

例:

设计原则

会造成错误的原因从根本上排除掉,使之决不发生错误,笔者建议在DFX 中评审时加以考虑。[2]

好处是明显的,那么究竟为什么要防呆,可以量化吗?笔者借助PFMEA 的概念提供一些分析思路。

以下可以看到,如果不使用任何的检具或者防呆措施,探测度D至少在8以上,如果以RPN (S*O*D) 值大于120 需要采取措施来看,S*D 最大只能是15,这意味着对于功能性的缺陷,严重度S>7, 而发生的频率O最大只能是2, Cpk 需要达到1.5 以上,这合乎逻辑,对于稳定的制程,不必采用防呆控制,采用SPC 或者免除都是可选之举。

同理,如果不改变设计,严重度S 很难下降,而在发生的频度O和探测度D之间,显然降低探测度D是首选,自然防呆是重点,而终极目标则是“无法产生错误”,也就是金字塔中的“不必防错”。

Figure 2某汽车扬声器公司的PFMEA

Figure 1 六西格玛管理 第4版 P576

  1. 六西格玛管理 第三版 P489
  2. 面向制造和装配的产品设计指南

Toyota Production Trials Requirement 丰田试生产准备

众所周知,各家主机厂OEM 都有自己的CSR (Customer Specific Requirement), 范围从体系,技术规范到生产过程不等,汽车链上制造商需要评估并确保符合。

近日笔者见到丰田的供应商生产准备手册(TOYOTA SUPPLIER PRODUCTION PREPARATION MANUAL)2012 版第20章节试产管理里除了介绍不同试生产的目的,

目标以及所需要使用和报告的表格之外,甚至详细到了产线的布局草图,清晰,简单,明了,被称为“丰田生产单元要求”。

笔者将标注的项目也解释如下:

  1. Trained Operators For MPT one shift of production operators are to be trained, for EMPT all members involved in part production (direct and indirect) are to be trained. All training is to be completed prior to the trial, as stated on the training matrix (i.e. STAC) so that they are able to achieve the required output at the required quality level. The processes and operations they will perform must be clearly defined, documented and visible (i.e. standardised work). 一个生产班次里面的所有员工都需要被培训,所有的培训需要在市产前完成,并在培训矩阵图里面标识出来,以便他们可以达到所需要的产出以及要求的质量。他们所操作的工序需要被清楚的定义,文件化和可视化,比如作业指导书。

2. Performance Analysis Board (PAB) This is used to monitor and record the output during the trial and required from MPT onwards. The Supplier must ensure this is available on the line and used to record the trial output versus target <APPENDIX 20-B>. 产出分析表需要被用来监控,并记录所有试产阶段的产出,供应商必须确保它们在产线,并用来记录试产的产出以及目标值。

3. Raw Material Feed For raw material and component parts feed, the production racking and/or conveyors must be positioned in the line with sufficient quantities of parts, from MPT onwards. The method of material / parts feed should simulate the production condition. 原材料和零部件的供应,以及生产的存储架和传送带必须到位,并且包含有足够数量的部件,所有的试产都如此。材料和零部件的供应方法必须要模拟正式的生产条件。

4. Line Condition For all parts the minimum requirement is fully off production tool and process, with the line in the final layout and location. From the 3rd Toyota Production Trial (e.g. MPT-A, MPT-W, 2K) no changes to the process will be accepted by Toyota until three months after SOP. (Refer to SQAM Section 20 – Process Change Request). If a change after 1A is necessary, then at a minimum the Supplier should discuss this with the SPM engineer. 生产线的最低要求是完全与最终的布局和位置一致,从第三次试生产开始到量产之后三个月,工序不允许有变动,除非得到丰田的批准。参考供应商手册第20章节过程变动申请,如果从第一次试产之后,有必要作出变动,需要至少有和丰田工程师的讨论。

5. Equipment Maintenance The Supplier must ensure that the maintenance system for the line is implemented for the 3rd Production Trial, (e.g. MPT-A, MPT-W, 2K). Toyota would like to understand the daily checks, Total Preventative Maintenance (TPM), that are performed and how they are recorded. 供应商需要确保从第三次试生产开始,保养系统需要有建立。丰田需要知道每日检查,以及全面预防性保养,有实施并且是如何记录的。

6. Timed Trials For all trials, the Supplier must ensure that the duration of each trial is recorded with a clear start and finish time. 分时段的试产,供应商需要确保每一次试产的间隔时长有起始点和结束时间记录。

7. Escalation or Andon System For all off-process trials the operator should have the ability to escalate concerns. Toyota wish to understand the method within the Supplier that allows the operator to call for help when there is a concern, and how concerns are escalated within the company. 暗灯系统升级,对于所有非正式的试产,员工需要有能力升级问题。丰田希望知道在供应商内部员工是如何获得帮助来升级,以及升级是如何进行的。

8. Work Instructions & Quality Standards From MPT, each process should display the work instructions and quality standards (including boundary samples). It is then clear if the operators are working to the defined standard. 作业指导书和检验标准,从试产开始,每一道工序应该清晰地展示作业指导书以及质量标准,包含限度样品。如此就很清晰,员工是否有按定义的标准作业。

9. Standard In Process Stock (SIPS) This is a term used within Toyota to describe the number of partially processed components / sub-assemblies required in the line to ensure that finished parts can be produced when the trial starts. The supplier should ensure the standard in process stock is in place for all off process trials. 工序内库存标准,这是丰田内部的叫法,用来描述事先加工的半成品和半组件,这些确保当试生产开始的时候,成品可以被加工,供应商需要确保这些库存有就位,当试产开始的时候。

10. Finished Parts Packaging The final production packaging should be available at the end of line. This must be empty at the trial start to allow the quantity of produced parts to be recorded at the end of the trial. If production packaging is not available a suitable temporary packaging should be used. 成品包装,成品包装需要在线尾,当试产开始的时候,他们必须是空的,如此生产的数量,才能在试产结束时准确的被记录。如果没有生产包材,那么一个合适的临时包装方式需要被采用。

11. Data Collection Board A data collection board is required for all trials this should contain a Problem Follow Up sheet to record trial concerns as they are found and the Mass Production Trial Status Sheet, to record the result of the trial graphically. These can be taken from the Visual Control Centre. The Supplier must ensure that a review is held with the operators at the end of the trial. This allows the operators to raise any concerns that may exist with the equipment / fixtures, etc. 数据采集板,所有的生产需要有个数据采集板,来记录市场状态表上的试产阶段的问题,并以图表的形式来展示,这些表可以从可视化控制中心获得,供应商需要确保在试产结束的时候和作业员一起来评审,这有助于允许员工发表他们的意见和建议,而这些问题有可能来自于设备和夹具等等中。

12. Quality Documents For all trials the Toyota quality documents must be available on the line, (e.g. PIS, MQC) together with clear instructions of how to use the checking fixture (if applicable). 所有试产相关的丰田质量文件需要在产线,以及有清楚的指引来指导员工如何使用检具。

13. Production Checking Fixture For all trials the production checking fixture must be available at the line as with work instructions, to allow the quality of the finished parts to be checked, 所有试产相关的生产检具具需要在产线和作业指导书等等一起,允许最终的产品被检验。

14. NG Parts Container This must be empty at the trial start to allow the quantity of NG parts from the trial to be recorded. 不合格品容器,需要确保在试产开始的时候他们是空的,以便所有试产的不合格品有被记录。

丰田也提供了一份试产前检查表,用来核对准备工作,不仅如此,也提供了一份量产前检查表(第26章节 – 2012版),用来指导供应商自查或者是丰田工程师到现场核对准备工作。

 

Close Loop Reaction Plan 闭环的反应计划

反应计划Reaction Plan

“反应计划”一词笔者发现源于APQP手册中的控制计划,顾名思义是对一种信号或行为的应对措施,APQP 中的官方解释是“反应计划规定了为避免生产不合格产品或操作失控所需要的纠正措施。这些措施通常应是最接近过程的人员(操作者、作业准备人员或主管)的职责,并应在计划中清晰地指定。对预防措施应作出文件化的规定。”

企业所编制的控制计划和实际生产中常见的反应措施无异于APQP 手册中所举例的以下:

  • 通知工长
  • 再检查
  • 隔离并调整
  • 调整并再检查
  • 调整并重置机器
  • 隔离并再试验

按理来讲如果严格按照列明的控制计划应该可以将问题围堵住,但是实践中为什么出现的问题非但没有得到围堵,反而可能扩大化了,也一而再再而三的发生?

笔者认为除了反应计划制定的合理性之外,反应计划的实际落实也十分重要。实际落实依赖于人和执行,程序制定的再规范,得不到团队的落实会变成一纸空文,但是如上所示的描述如果过于笼统,又会让控制措施变得过于人治。笔者留意到VDA 蓝皮书 – 产品制造和交付:强健生产过程中给出了一些提示:

控制环Control Loop, 如下,

笔者理解成制造环节的每一段如果发生偏差,就需要往源头追溯,检讨,在整个闭环状态下检讨,就如同检讨某一个特定工序所发生的不良,只是范围扩大化。

这也不禁令我想起了TATA 汽车事业部供应商手册中的质量逻辑,“从问题拯救,避免问题重复发生,到预防问题发生来建立质量”

嵌入到一个大的过程当中,就变成如下的形状:

那么要是真正出现异常了,要怎么形成有效的闭环呢?VDA 蓝皮书 – 产品制造和交付:强健生产过程里给出了一个有趣的范例,这基本上就是一个发生问题之后处理的P-D-C-A 循环,又同时连贯了公司的控制方法和工具,确保控制计划中的反应计划得到有效的落实。