差错防控在航空工业中使用范文

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本文作者：王学良单位：中国航空综合技术研究所

1防错设计原理

防错设计需要有科学的设计原理，才能确保防错设计的正确实施。防错设计原理通常可以归纳为3种，即特性识别、作业流程识别和计数识别。

1.1特性识别

特性是指产品（或零件）的重量、长度、大小、形状、温度、颜色、声音、硬度、电阻、电磁力等性质，研究和实践表明，合格品与缺陷品的不同本质上就是其特性有差异。因此，在一定的检测条件下将这些特性作为防错的设计对象，提出相应的防错改进法，根据产品的特性进行识别，区分出缺陷品和合格品，达到防错设计的目的。特性识别放大了产品（或零件）之间的差异性，在实际设计过程中，外形相似而型号不同的零部件不能通用的话，就应该放大这些零部件之间的差异性，使操作者通过观察或使用某种防错装置就能很容易区分开来，例如，对于外观相似而型号不同的零部件，或者由于客观环境不容易区分的零部件，可以为其涂上不同的颜色，使其变得醒目而易于区别安装。

在实际研制过程中，常用到的特性识别包括重量识别、尺寸识别和形状识别等3种类型。

●重量识别

通过设定好的重量标准，用天平、秤等重量测量工具来鉴别有缺陷的产品（或零件）。例如，将成品齿轮装入包装箱后，运往客户，但有时装运者不注意箱内齿轮之间的间隙，装的很稀疏，导致漏装。利用防错装置，箱子在磅秤上装入成品零件，如果箱子中漏装齿轮，它的重量就显示不足，提示装运者及时补充齿轮。

●长度识别

通过设定好的长、宽、高、直径等长度标准，在夹具中安装接触器、限位开关等装置，来区别实际长度与标准长度，确定产品（或零件）长度是否合格。例如，将轴件装入斜槽，并输送到装配工序，有时操作者拿错了装配轴，将造成装配过程延误甚至停工（图1A）；为了避免这些差错，我们在斜槽上安装一个调整量具，确保只有合适大小的轴才能沿着斜槽流向装配工序，如果轴件太长，量具就会阻挡轴件传动，这时可以提示操作者拿出不合格轴件（图1B）。通过产品已有的角度、凹凸、曲率和孔位等形状标准，安装夹具或在进货槽中安装限位开关、定位销和阻碍棒等装置，来区别实际形状与标准形状，确定产品（或零件）的形状是否合格。例如，操作者在机床面前，从左边安装未加工的工件，把加工完的工件放入右边小箱中，由于在放置工件时的混淆，或操作被中断，导致有些漏冲压的未完工件与加工完的工件放置在一起，直到出厂前才能发现这些不合格品（图2A）；为了尽可能早的区分出未加工件与已加工件，我们设计一个与完工件插入部分合理匹配的输送斜槽（图2B），这样可以把已加工件自动输送到搬运箱内，而未完工工件无法放入斜槽，因此，借助于输送斜槽，操作者能很容易的检测到漏冲压的工件，从而完全消除这些工件漏冲压的情况。

1.2作业流程识别

工人的操作动作顺序可能会出现差错，机器也会因故障而不按照标准的程序运行。当流程出现差错的时候，往往意味着不合格品的产生。防错技术的一个主要功能就是自动检测，不仅识别出不合格品或差错，而且可以促进作业的标准化。通过流程识别，检测实际作业流程与标准作业流程的偏差，或是否遗漏某流程，当操作者必须按预定顺序进行时，采用连锁或互锁原理保证作业流程正确进行，如果某流程一旦因某一动作失误，其后序动作即自动停止。质量由好习惯培养出来，一旦标准化的作业被操作者培养为日常的操作习惯，就能够最大幅度地减少人为操作中的不规范，从而实现生产过程的稳定化和标准化，确保加工出来的产品质量稳定。流程识别有2种方法：

●加工过程程序化方法

如果在一个加工过程中操作者或机器没有遵守标准的工作程序，紧接着的一项工作就不能执行。例如，操作者按照“切削——钻孔——弯曲”标准流程加工零件，如果操作者不按正确的流程进行加工，操作就无法进行；另外，锻压机器的光电感应设备，它使操作者的手一旦不小心进入“禁区”，锻压机器立即停止运行（遮挡光源），防止意外事故的发生。

●工序到工序的程序方法

如果一系列的加工工序中的一个工序被遗漏了，并且不遵守常规流程的话，就不能完成操作动作。例如，有一个需要负责钻削、攻丝、压装、清洗等9道工序的工作，采用防错设计前，由于操作者疏忽或新手不完全清楚操作要求，经常忘记按生产线上的启动按钮，导致未加工的工件传递到下一道工序，从而影响后续加工。实施防错设计后（图3），将不同作业的开关互锁起来，如果上一轮每个操作工序都执行，操作者顺利进入新一轮的操作；如果前一轮有操作工序没被执行，则第一个操作开关处于锁定状态，无法进行新一轮的操作，此时，操作者可以根据指示灯的显示工序，确定哪个操作被跳过，彻底防止作业遗漏的情况发生。

1.3计数识别

计数识别法是在操作过程中将实际观察到的数据与标准数据作比较，确定实际所处状态的计数方法。在实际应用中它有以下3种形式：

●计数器识别

将设定值如操作次数或零件数目等作为参考数值，如果实际数值与参考值不同，警报器发响。例如，根据加工需要，每次需要包装不同的零件数，对于每个过程，操作者需查阅一张说明单，明确每次需要包装的零件种类和零件数量，再从零件箱中取出零件，并将这些零件包装好，但是，操作者偶尔会数错或拿错零件。现在利用一个智能零件柜来存放零件，操作者在读卡器里插入一张说明卡，在指定的第一种零件对应的指示灯发光，当操作者取用的零件数正确时，蜂鸣器报警，且下一种零件的指示灯发光，每次重复这个过程。这种装置完全消除了由于数错或拿错零件的情况，并且将操作者的工作效率提高了3倍。

●剩余零件识别

在操作前，预先计算好操作所需的零件总数，当操作结束时，如果有零件剩余，说明有差错发生，这种方法是一种不依靠计数器识别的计数法。例如，在装配时，先要明确安装零件的精确数目，并将其装成一批，当装配好以后，零件没有剩余；如果有剩余零件，操作者就能及时发现装配差错。

●临界条件的检测

测量临界制造条件参数，如压力、电流、温度和时间，如果测得数值没达到临界条件，操作就不能继续进行下去。例如，以极限压力进行控制的安全阀：当锅炉内压强超过极限时，安全阀自动开启，排除超额气压，确保安全；以光线强度进行控制的照相机：当照相的光线不足时，则快门按键按不下去，防止曝光；以温度数值进行控制的烤炉：当温度不够或过高时，烤炉的门都打不开，并且有警告提示，以防止非正常烘烤；以计数方式来控制损耗的工具：当剪切产品的刀具剪到规定数量时，机器就会自动停止。

2防错设计的典型案例

在航空型号的研制和生产过程中，防错设计能大大减少和消除工序操作和生产过程中的错误，杜绝产品缺陷的产生，达到“零缺陷、零投诉、零抱怨”。在原中国一航2008年质量工作会议上，中国一航副总经理李方勇（现中航工业副总经理）在会议主报告里特别强调“采用可靠性系统工程手段，将性能、可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性等质量特性进行系统综合并进行同步设计，满足指标要求。特别重视开展防差错设计分析，从设计源头消除误安装、误操作的隐患。”可见，对于航空型号研制，我们的目标很明确，大力推进防错设计，从产品形成的源头消除质量缺陷。为此，中国航空综合技术研究所质量工程技术中心先后通过函调、实地调研等方式了解防错设计在集团公司的应用情况，收集了型号研制和生产过程中的典型防错设计案例，在此探讨一些防错设计在型号研制上常见的案例。例1，对于某平板料的化铣，需要下料后钻制定位孔和装挂孔。实施防错设计前（图4A），定位孔的位置对称的话，化铣后的板材不容易区分化铣面。根据特性识别原理，在钻制定位孔和装挂孔时，不采用对称钻制（图4B），这样易区分化铣后的板材，再进行后续铣切工序时，不会因为定位孔的位置对称而使操作者误操作。例2，将某壁板零件在真空夹具上安装定位，按程序进行铣切加工，实施防错设计前，零件在加工过程中由于真空泵压力变化，吸附压力变小而易造成报废。根据计数识别原理，在工作台上安装真空压力表与真空泵连接，操作者在作业时观察表的压力变化，当压力变小时，则停止机床操作，这样有效的预防了由于压力变化而造成的报废。例3，分别在某工件两面加工中心，如图5a所示装夹工件，调用1#程序加工；翻面如图5b所示装夹工件，调用2#程序加工。实施防错设计前，翻身后很容易忘记调用2#程序，造成废品。根据作业流程原理，安装第2个虎钳（图5），把2个程序合并成一个，不用调用程序，这种设计方法成功解决了因频繁更换程序可能出错造成废品问题。

3结论与展望

本文在详细剖析防错设计原理的基础上，理论与实践相结合，用实例来阐述原理，并对防错设计如何结合中航工业型号研制与生产的实际进行了应用研究。目前，我国的大多航空工业企业仍将质量停留在检验阶段，没有将质量溶入产品形成的过程中，重产量、轻质量的事情时常发生。通过在航空工业企业内部大力推进防错设计，引导企业重视质量，从生产的基层树立起正确的质量观，减少生产中人为差错发生的机会，避免差错形成缺陷，可切实提高企业质量管理与质量改进工作的主动性，为航空工业企业带来广泛的经济与社会效益。