電子產(chǎn)品制造防錯原理及應用案例

1、電子產(chǎn)品制造防錯原理及應用案例 出錯的防范 在工作中，我們總是不斷地告誡組裝操作人員要細心和勤奮，并通過培訓和處罰來避免錯誤的發(fā)生。但實踐證明，這些防范措施并不能長期有效。在傳統(tǒng)的方法中，為了保證操作員的正確操作，我們總是對操作員進行培訓。而一旦出現(xiàn)差錯，為了讓犯錯誤的人記取教訓，不再重犯，我們總是他們進行紀律處罰。但特地從事制造過程錯誤防范問題研究的人員相信，只要人就難免出現(xiàn)差錯。盡管每次差錯的出現(xiàn)都會涉及到人，但造成錯誤的原因往往是人所不能掌握的。因此，我們需要建立一套系統(tǒng)的防范“制造”差錯的方法。日本豐田汽車公司的一位名叫shigeo shingo的工程師，利用一種被稱作poka-yok

2、e(pronounced poh-kah yoh-kay)的設備創(chuàng)立了一套質量管理方法（poka-kah 的日文意思是防范差錯）。 所謂poka-yoke，它可以是任何一種機械裝置，它能夠防止人為錯誤的發(fā)生或者是讓人一眼就能夠找到出現(xiàn)錯誤的位置。也就是說，poka-yoke裝置的用途包括兩個方面，一個是杜絕產(chǎn)生特定產(chǎn)品缺陷的原因，另一個是通過廉價的手段對生產(chǎn)產(chǎn)品進行逐一的檢查，以確定其是否合格。這種檢查的操作員在執(zhí)行組裝的過程中完成的，它們對操作員應當是透明的。也就是說，只要poka-yoke的條件不滿意，則操作就不能連續(xù)下去。poka-yoke設備與其它過程掌握（spc）的主要區(qū)分在于： 可

3、以對全部的產(chǎn)品實行檢查； 對生產(chǎn)過程的透明性，不會增加操作員的額外負擔； 要求全部產(chǎn)品都必需通過這種錯誤防范的設備，否則工序操作就無法完成； 實施成本很低（有時可以沒有成本）； 檢查結果可以立刻反饋給操作員。 什么是人為差錯？ 出于不同的目的和看問題的角度，關于人為差錯的定義也不盡相同。以下是對電子產(chǎn)品制造過程中人為差錯的定義：“人為差錯：人們在特定目標和特定環(huán)境下實施的不當行為或企圖?！?人為技能差錯 技能是指人們執(zhí)行某項任務的能力。人們一旦獲得這種技能，他們的感知和動作過程就變成一種簡潔的下意識行為。這種行為過程的發(fā)生速度通常都很快，很少需要進行為人的刻意努力。就像我們每天早上的起床、穿t

4、恤衫或出門等動作，它們都是下意識的，我們不需要對這些動作做特地的思索，全部的決策都是自動完成的（如穿t恤衫哪只手系哪個扣子等）。 我們的大多數(shù)操作培訓考慮都是這種技能的開發(fā)，也就是要建立人們的一種習慣性行為過程。組裝操作員所需知道的只是如何去完成一系列的規(guī)定動作，而不需要去理解這些動作背后的原理。我們的培訓就是要使操作員對這些動作特別嫻熟，嫻熟到不需要任何說明就可以操作。假如這種技能操作不能解決問題，就需要依靠各種規(guī)則或學問的方法來完成任務。 人為規(guī)則差錯 基于規(guī)則的操作過程一般需要操作員根據(jù)一定的規(guī)則對問題的因果關系做出推斷。典型的規(guī)則形式就是“假如x，則y”，它們主要基于人們過去的經(jīng)驗或特

5、地操作說明等。例如，當你預備要離開房間時，你一般會去推門（這是一個下意識動作）。但假如此時門沒有推開，為了連續(xù)完成你原定的離開房間和任務，你就會從各種因素中去分析門打不開的原因。它可能應當向里拉，或是可能上了鎖等。 正如前面提到的，當一般操作技能不解決問題時，操作員就需要考慮用一定的規(guī)則來進行處理。此時他需要對眼前的狀況進行分析和解釋，并從一套明確的指導說明或規(guī)則中選擇適當?shù)奶幚矸椒?。例如，一個試驗室技術員在調整監(jiān)視系統(tǒng)時，他可以根據(jù)一套規(guī)則來指導操作：假如屏幕太亮了，將這個旋鈕向左旋；假如太暗了，將這個旋鈕向右旋等。 人為學問差錯 假如我們根據(jù)規(guī)則仍舊無法解決部問題，這時就需調動我們的學問了

6、，這通常都是一些新的，我們不熟識的或是低級規(guī)則不適用的狀況（例如，制定戰(zhàn)略決策、實施醫(yī)療診斷或求解代數(shù)方程等）。一般來講，此類處理都會涉及符號信息的處理（如牌桌上的不同花色或代數(shù)公式中的圖形符號等）。在用戶系統(tǒng)中適當引入標記符號可以便利用戶的識別。 基于學問的處理，與基于規(guī)則的處理過程一樣，也是一種理性過程，它涉及個人主觀意識的分析和處理。假如說技能是我們執(zhí)行任務的能力，那么，學問就是我們所擁有的關于任務的“信息、事實和理解”。人們在這種熟悉機理中所常犯錯誤就是失手和疏忽。 失手：動作的差錯 失手是一種非本人意志的行為，它的計劃可能不錯，但執(zhí)行的結果很糟。就像足球比賽的漏球。失手都是一種潛意識

7、行為，只是在行為的過程中出現(xiàn)了差錯。失手的機理包括： 失控：一般是指人們不自覺地去做某種自已原本沒有準備去做的動作，而且造成這種失控的原因常常是因為這種動作模式太熟識了。例如，當某人經(jīng)常撥打某一電話時，他的手指就會不自覺地習慣這種特定的按鍵順序。 描述錯誤：一般的指行為人對于自已要想做的事情不明確，也就是這個行為是在一種“不完整或模糊的行為意識”下完成的。這種差錯多發(fā)生在計劃的動作與自已習慣的動作相類似的狀況，從而將正確的動作施加在了錯誤的對象上。例如，將沙拉放進了烤爐，而將蛋糕放進了冰箱。 反應失誤：主要是指大腦對兩種事物產(chǎn)生了錯誤的聯(lián)想或關聯(lián)，特殊是發(fā)生在某個外部刺激需要觸發(fā)某項特定動作的

8、狀況下。例如，當聽到門鈴聲后卻去接聽電話。生產(chǎn)現(xiàn)場的操作員在通過音響等方式取得信號的狀況下也潛在著類似的問題。例如，smt生產(chǎn)線上多臺設備都存在著音響報警信號。假如操作員將a設備的報警錯當成是b設備的報警，就會產(chǎn)生這種反應失誤問題。這里要留意的一點是，這種反應失誤的發(fā)生不與每臺設備的報警聲響是否相似有關，即使是不同的報警聲響仍會發(fā)生類似的錯誤。 記憶丟失：是指行為人對于正在做的或預備做的事情的原因（過程的“激勵”）臨時失去記憶，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因通常是由于行為過程被外部事情突然打斷，如有人遞給你某件東西或問你某個問題。 過失：意識的差錯 過失是一種有計劃的差錯，它的行為是計劃的，只是這個計劃是

9、錯的。這種失誤一般會涉及到推斷或推理過程，并且由此產(chǎn)生錯誤的意圖、錯誤的判定尺度或錯誤的價值認定。在人類錯誤的分析中，失誤是一種真正的挑戰(zhàn)。對于人們的疏忽，我們常常可以在設備和工具中加入某些監(jiān)測點來加以避免，例如，一個o2/n2o氣體比率限制器就可以防止麻醉師因管理不當而造成兩種氣體的危急混合。但對于人們的過失來說，它們多源于人們感知能力的紊亂，并且很簡單受到多種外部因素的影響。因此，特別難于預估和防范。 規(guī)則的過失 規(guī)則的過失主要是由于對狀況的錯誤熟悉而選擇了錯誤的規(guī)則或錯誤地應用規(guī)則。例如，在制造過程中選用了錯誤的焊膏。該焊膏的訂購和管理可能都沒問題（也就是說，流程是正常），但對于這個特定

10、的工藝過程，它就是用錯了。造成這種錯誤的原因許多，包括設備的文字說明不清、圖例模糊或試驗結果不明等外部原因。事實上，越是最常用的規(guī)則就越簡單被錯用，因為操作太熟識了，并且看起來好像也適用。 學問的過失 學問的過失是我們目前最為復雜的一類錯誤?？梢韵胂?，此類錯誤的產(chǎn)生主要是由于學問的不足或學問的誤用。而行為者的企圖往往就是錯誤的根源。 航空業(yè)對過錯防范的健康態(tài)度 航空業(yè)一般認為人的錯誤總是難免的，即使是最好的飛行員也會有推斷或操作失誤的時候，因此，這種錯誤應當是飛行風險的一個組成部分。為此，飛行系統(tǒng)在設計上總是期望通過緩沖器、自動和備份等手段來汲取這些錯誤。另外他們制定嚴格的標準化操作流程，通過

11、特地的規(guī)程和操作檢查表最大限度地削減發(fā)生錯誤的機會。制造業(yè)可以從航空業(yè)的這種對待錯誤的健康態(tài)度上學到許多有益的東西。 在航空業(yè)，人們一直在努力對飛行中的錯誤和事故進行跟蹤，并期望從中取得經(jīng)驗和教訓。另外，由于承認錯誤是難免的，于是就有了交叉檢查和驗證系統(tǒng)，以便在錯誤尚未造成太大的損害時盡快地發(fā)覺它們。但對于制造業(yè)來說，錯誤的跟蹤和分析是一件困難的事情，因它沒有相應的“黑盒子”來記錄各種動作和決策，最好也就是有一臺記錄儀（記錄產(chǎn)量和pareto曲線）。此外，在航空業(yè)有很多協(xié)會特地從事有關飛行錯誤防范這一領域的研究，如美國聯(lián)邦航空管理局（ffa）和美國國家交通安全委員會（ntsb）等。這些組織負責

12、對全部的商業(yè)飛行事故進行調查，確定造成事故的原因，并制定改進措施，以避免類似事故的再次發(fā)生。航空業(yè)的這些方法很值得制造業(yè)的借鑒，我們要消退一切發(fā)生錯誤的可能，從被動的缺陷檢查和統(tǒng)計過程掌握（spc）向主動的錯誤防范方面轉移。 錯誤防范的設計原理 我們知道，改善生產(chǎn)過程和生產(chǎn)線設計為目的錯誤與分析與事故災難的事后分析是不同的。我們的系統(tǒng)設計應建立在人類錯誤研究的基礎上，讓所設計的系統(tǒng)不僅易于使用，而且讓使用者不簡單犯錯誤。另外既然我們承認不能預估和防范全部的錯誤，我們的設計就必需具有容錯能力。在有關人類錯誤的研究方面已有大量的論文發(fā)表，它們都可以作為我們的設計指導。這些研究成果再協(xié)作有關錯誤分析

13、的基礎理論，一定可以幫助我們的設計者設計出更好的系統(tǒng)。 失控意味著需要更好的反饋 假如設備所供應的錯誤通知都是相似的，不對錯誤的性質加以區(qū)分，那么，人們很簡單對它們做出相同的處理，盡管這種做法可能并不總是合適的。 描述錯誤需要采用更好的系統(tǒng)配置 描述錯誤的發(fā)生主要是沒有對行為做出足夠精確的說明，從而導致一個完全不同但非常類似的動作發(fā)生（像將蛋糕放進了冰箱，而將沙拉放進烤箱的例子）。當操作涉及開關切換或按鈕操作時，假如這些操作非常類似，就很簡單產(chǎn)生此類錯誤。例如，假如將fedex預備發(fā)運的箱子與ups預備發(fā)運的箱子放在一起，就難免出現(xiàn)裝錯車狀況。 不可避免的錯誤需要供應可逆的操作 既然我們承認，

14、即使用戶是專家也會出現(xiàn)錯誤，那么，系統(tǒng)就應當寬容用戶錯誤。特殊是應當供應用戶操作的可逆性，就像我們熟識的臺式機系統(tǒng)，它們都支持“取消”命令。但在用戶自主開發(fā)的制造軟件中好像很少具備這一特點，即使是很多通用的制造軟件包，特殊是那些采用非windows操作系統(tǒng)的軟件也同樣不具備這一切功能。 記憶丟失問題可以通過視覺提示系統(tǒng)的設計加發(fā)解決，該系統(tǒng)可以為用戶供應一個與系統(tǒng)交互和反蝕的機會。譬如，在您去取東西的途中，由于受到外界打攪而想不起去取什么了。假如此時您手中有一份所需物品的清單，您就能很快明白您來這里的目的了。通過聯(lián)機系統(tǒng)將工作流程以可視的方式供應用戶也可以起到類似的作用，它可以幫助引導用戶去進

15、行與完成任務有關的每一個步驟的操作。 制造系統(tǒng)的集成 poka-yoke設備一般是通過npi過程集成在生產(chǎn)過程中的，特殊是在npi過程需要考慮錯誤防范手段以確保過程質量發(fā)及npi過程涉及多種功能的時候，poka-yoke設備常常成為制造過程掌握的第一個響應。 qs-9000是三大汽車廠商（通用汽車、福特汽車和克萊斯勒）為其供應商的選擇而開發(fā)的一種質量管理系統(tǒng)標準，它供應了將錯誤防范措施集成到生產(chǎn)過程的方法。盡管qs-9000是以iso-9000系列標準為基礎的，但它同時又有很多額外的要求，諸如考慮采用poka-yoke作為全過程掌握的工具等。qs-9000的開發(fā)者以客戶的最大介入為先決條件，以

16、通過質量工具確保產(chǎn)品盡快完成從概念到生產(chǎn)的轉變過程為目的，編寫了一份npi流程。該流程不僅讓各個專業(yè)團隊盡早地介入npi過程，最大限度地削減各種不可預見的質量和安全問題，還要求在過程的掌握中有效地采用諸如故障模式和影響分析、過程掌握計劃、spc和poka-yoke等手段。qs-9000模型的npi流程中所要求的與poka-yoke有關的項目包括： 特別特性：對于這些變量或產(chǎn)品屬性，假如我們在組裝的過程中不對其進行適當?shù)恼莆?，將會影響到用戶的安全或必要的功能。因此，我們的生產(chǎn)過程必需對這些特性采取特別的掌握手段，特殊是采用spc或poka-yoke方法。在npi的整個流程中，每一項計劃的制定，包

17、括工藝計劃、設施計劃、設備和工具計劃等，都需要考慮poka-yoke。 安全性：poka-yoke需要考慮的安全問題包括產(chǎn)品安全、工作場地新化工材料的引入以及生產(chǎn)操作人員的安全等。 故障模式和影響分析（fmea）：過程的fmea可以對與特別性有關的過程以及可能導致產(chǎn)品擔心全或重要產(chǎn)品功能丟失的各處故障模式起到改善作用。fmea的重點是缺陷的防范和削減，而不是缺陷的檢測。這種防范的努力主要是通過spc和poka-yoke。 掌握計劃：為了確保產(chǎn)品滿意全部技術規(guī)范的要求，必需制定一項具體的質量掌握計劃，對過程掌握的要求、工具、建立驗證過程以及其他處理步驟進行明確的規(guī)定。該掌握計劃涉及系統(tǒng)、子系統(tǒng)、

18、部件和材料等各個層次。對于poka-yoke，需要在掌握計劃中確定它的工裝、過程標識以及使用方法。 qs-9000要求全部關鍵產(chǎn)品特性的處理，包括工藝、設計、設備和工具等都要通過spc或poka-yoke進行掌握，以確保產(chǎn)品的安全性。與spc相比，poka-yoke對工藝修改的敏感程度要大得多，因為全部的產(chǎn)品組裝流程都要通過poka-yoke。因此，上面提到的有關產(chǎn)品安全的關鍵特性應盡可能采用poka-yoke方法。 從系統(tǒng)的角度對制造過程進行觀看是質量系統(tǒng)防范缺陷的基石。當我們設計制造系統(tǒng)的時候，我們總會遇到用戶差錯的問題。這些差錯很少是一種單一的孤立事件，而是系列差錯的一部分。因此，在發(fā)覺

19、問題時，我們一定要從直接的問題原因中去查找重新設計和組織工藝的方法，以防止將來同類問題的發(fā)生，而不是簡潔地在工藝過程增加質量檢查環(huán)節(jié)。另外，通過對操作員的任務、工作流程和信息需求的分析也可以幫助找出操作過程中的方法問題。記住，一定要通過系統(tǒng)的設計來避免問題的發(fā)生（例如，對用戶動作的寬裕、數(shù)據(jù)存儲的冗余等），而不是在問題發(fā)生后再來補救。只有通過分析才能將錯誤的防范措施融入到重新設計的工藝中，避免傳統(tǒng)的檢查或者spc方法。航空工業(yè)經(jīng)常通過飛行模擬器對新型駕駛倉設計進行試驗。與此相類似，制造廠商也可以通過模擬方式對操作員進行培訓，并通過模擬準時發(fā)覺潛在的人為錯誤，以便在制造生產(chǎn)線建立之前加以解決。

20、ems設施中的poka-yoke范例 在工廠環(huán)境中電子產(chǎn)品組裝過程存著很多出錯的機會。下面是四個利用poka-yoke原理實現(xiàn)錯誤防范的實例，它們分別介紹了問題產(chǎn)生的原因以及解決的方法。 實例研究1電纜組裝 問題：在焊接過程中，焊工需要在華氏700度的焊接溫度下確保全部焊接部件的性能不受影響。但很多部件承受不了這樣高的焊接溫度。如圖1中所示的電纜，它的端部需要焊接一個濾波器，但假如烙鐵的溫度超出濾波器的允許溫度的話，則可能造成濾波器的損壞。為了達到散熱的目的，焊接工藝在濾波器上附加了了一個散熱夾。只要使用散熱夾，這種焊接工藝還是沒有問題的。但由于濾波器的外型是圓的，所以在焊接過程中濾波器的固定

21、就是一個特別麻煩的事情，這也影響了焊工使用散熱夾的積極性。不久焊工們的操作就開頭偏離工藝要求，他們根據(jù)自已的方法來固定濾波器，有些時候，他們甚至連散熱夾都不用了。 解決方案：工廠組織了有關工藝、質量、掌握和生產(chǎn)等各方面的人士一起研究和解決這一問題。他們根據(jù)poka-yoke的錯誤防范原理，設計了一種兩用支架，它一方面將電纜和濾波器固定在一起，另一方面又起到散熱的作用。 隨后，他們對新支架下濾波器的焊接溫度進行了測試。他們分別測量了濾波器六邊型的引線經(jīng)及散熱點之間的溫度結果證明溫度沒有超過技術規(guī)范的要求。 現(xiàn)在，根據(jù)工藝要求，假如濾波器引線沒有散熱手段，焊工就無法進行焊接。而且，焊工對這種支架的

22、接受程度遠遠高于散熱夾，因為它不僅為焊工的操作供應了便利，而且沒有增加焊工的任何負擔。在采用這種支架之后，客戶的故障率也降為了零。 實例研究2系統(tǒng)組裝的實施 問題：軟件、安全說明和用戶手冊等是被裝在一個介質包（media kit）中供應給客戶的，但它們在到達客戶手中時不是多項，就是缺項。這種現(xiàn)象一直沒有得到解決，即使是對組裝操作員提出了更加細心的要求也還是如此。于是，作為一個防范缺陷的一個措施，工廠又組建了介質包生產(chǎn)線，但效果仍舊不佳。 解決方案：他們?yōu)槊恳环N介質套件預備了一個介質套件托板。在該板上他們以一比一的比例畫出了套件中每個物料的碼放位置，包括物料的外型、物料編號以及托板的工具編號等。在使用的時候，操作員首先將所需的物料根據(jù)填空的方式依次碼放在托板上，然后再將托板上的物料一次裝入介質包中封口。只要托板上的全部空間都占滿了，物料短缺的問題就不會再發(fā)生了。 實例研究3工廠設施的poka-yoke 問題：在生產(chǎn)現(xiàn)場有一個門是雙向開閉的，人