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摘要：防错法作为一种质量控制工具广泛应用于机械制造行业。文中介绍了防错法的概念，分别从装载机的设计阶段和装配过程指明了防错法实施的途径，阐述了在设计阶段防错常用的方法，和针对装载机在装配过程中长期存在的松装、漏装、错装的现象而采取的防错措施，说明通过积极地实施防错法，可以大幅提高装载机一次装配合格率。
关键词：防错法；设计；装配
1.引言
21世纪是质量的世纪。随着越来越多的民间资本进入工程机械领域，装载机的产量得到大幅度的提升，而总体的销量并未得到相对应的增长，导致竞争越发激烈，同时客户对装载机的个性化配置要求也越发提高。为了快速响应市场需求，现在的装载机普遍采用模块化设计方案，往往一个车系对应着几十甚至上百种配置方案，相似但不同的车型在同一条装配线混装容易出错。
如何有效地降低产品一次装配的不合格率成为摆在管理者和质量工艺人员面前的一道难题。将防错法引入设计生产过程，是一种很好的解决方案。
防错法是日本的质量管理专家新江滋生（shigeo shingo）先生在二十世纪七十年代所提出来的日本式的零缺陷预防控制方法。防错法率先在日本的丰田公司得到应用，随后为像摩托罗拉、通用电气等跨国企业所采用，目前已经广泛应用于制造业，尤其以汽车、家电制造业为代表。防错法在众多国际标准中得到体现，如ISO/TS16949汽车行业质量管理体系技术规范中条款8.5.2.2明确规定：“组织必须在纠正措施过程中使用防错方法”。ISO9001：2000质量管理体系中条款5.5.3规定：“组织应确定预防措施，以消除潜在的不合格原因，防止不合格品的发生”。
2.防错法在实践中的应用
2.1防错法的概念
防错法（POKA-YOKE）又名防呆法。通过防错技术及装置的应用，替代过去依靠人工完成的重复劳动，并杜绝那些由于难以保持高度注意力和记忆力而产生的缺陷，实现更低的投入和更高的效益。[1]
防错技术的基本出发点是预防为主，承认人总会出错，各种差错都有其根源，从根源上着手，第一次就把事情做对。
防错法具备以下特点：
1）可以实现产品的全数检验但不会增加工作量；
2）必须满足防错规范，操作过程方可进行；
3）低成本；
4）随时发现错误，随时反馈。
防错法的实现可以从产品设计和流程设计两方面着手。
2.2产品设计防错
消除错误是最好的防错方法。从设计角度即考虑到可能出现的操作错误并用防错方法进行预防，或者更改设计使得错误发生的机会为零。这是从源头防止错误和缺陷的方法，符合质量的经济性原则。
经常采用的设计防错方法有下面几种：
1）减少物料种类，尽量采用通用零部件。装配工作以物料为核心，减少零部件的种类，也就意味着减少物料用错的概率。
2）放大零部件差异性。针对外观相似容易认错的零部件，在设计时有意识的增大零部件间的差别，同样可以降低用错物料的机率。
3）对易于装反的零部件可以采用对称设计。有些零部件有反装、正装的区别，若装配员工没有及时识别出来就可能出错，采用对称设计后员工不用区分正装与反装，也就消除了错误的根源。
4）唯一性原理。以某液压阀安装胶管为例，该阀上有三个接头，规格均为08L，与之连接的胶管规格也为08L，容易连错，后修改了该阀上接头规格，分别为08L、10L和12L，胶管规格也随之改为08L、10L和12L，不同规格的接头和胶管无法连接，胶管再未接错过。
5）简化机构。事实证明，越是复杂的机构越是不稳定。例如某型装载机的马达回油口连接在一个过渡的回油块上，回油块再与油箱相连，虽然原理上没有什么问题，但是回油块的加工不合格可能导致回油压力增大，改为马达回油口直接与液压油箱相连，消除了此类风险。
6）缓和原理。以各种方法来减少错误发生后所造成的损害，虽然不能完全排除错误的发生，但是可以降低其损害的程度。例如有些液压胶管不可避免的与其它部位产生相对运动，可以在这些胶管的外面套上一层耐磨护套，降低胶管因摩擦造成的损害。
2.3装配过程防错
装载机装配过程中产生的不良主要有零部件的错装、漏装和紧固件松动。防错措施按照装配零部件的重要程度分为关（键）重（要）件装配防错和一般重要零部件装配防错。
2.3.1关（键）重（要）件装配防错
组成装载机的零部件成千上万，根据其对装载机性能影响的大小，将其分为关（键）重（要）件和一般零部件。装载机的关重件有发动机、变矩器、变速箱、传动轴、前后车架、驾驶室、液压油缸和各类控制阀等，这类零部件一旦装错，不仅严重影响整机性能，而且不容易整修。为杜绝这类情况的发生，装配线采取了信息化防错的方式。总装线各工位均配备有工位计算机和二维码扫描设备，工位计算机中安装有MES系统，并指定专门的扫描员，装配前由扫描员对关重零部件的二维码进行扫描，零部件信息自动存入MES系统，与订单中的关重件信息进行比对，若有不同，则自动标红显示，装配员可及时识别到物料错误，避免错装和漏装。
2.3.2一般重要零部件装配防错
一台装载机的大部分零部件不可能像关重件那样扫描进入MES系统。这些零部件种类杂数量多，错装、漏装的可能性更大。
防止漏装的防错：改变物料的配送方式。以标准件的配送为例，改善前同一规格的标准件通常是把当天几个批次的用量集中在一起配送，当前面的产品发生漏装时，由于物料盒中的标准件还有很多，难以发现数量不对，等发现时产品可能早已经下线了，查找起来费时费力，甚至根本不会查找；改善后标准件按单台数量配送至工位各道工序，本台产品安装完毕，工人一眼就能看出是否存在漏装情况。装配线上配置先进先出的货架，能保证装配产品的连续性。
螺栓松装防错：螺栓松装通常的情况是忘记紧固。当相互配合的两个零件需要多个螺栓固定时，如某小型装载机发动机与变矩器的组装，需要12个螺栓固定，容易发生漏紧的情况。应对措施有两种，一种是采取划线标记的方法，当螺栓安装完毕，在螺帽上和安装面划一道线（如图1所示），若是螺栓未拧紧则划线不连续，很容易发现。另一种是对拧紧工具进行改造，在气扳手上面安装计数器，计数器会记录每个总成上应该安装的同型号螺栓的数量，只有应该安装的螺栓全部紧固完毕，传送带才会运行，进行下一个工位的作业。
胶管连接防错：随着装载机越来越多型号配置先导操纵系统，在操纵性能上省力、轻便的同时，越来越多的胶管却让现场的装配工人很头痛。先导系统的胶管数量多，装配空间小，不同功能的胶管型号却是一致的，容易接错。为了防止装错，在胶管两端套筒位置缠裹有标明连接位置的标签，如胶管与先导阀P口相连，则标签上印有“P”（见图2），这样先导胶管接错的概率大幅度降低。
螺栓涂胶防错：在重要的连接部位或震动比较强烈的连接部位通常要考虑螺纹防松问题。在连接螺纹上涂螺纹紧固胶，因操作方便、防松效果突出，成为一种被广泛采用的防松措施。但螺纹涂胶也有着严格的工艺要求，操作上虽有一整套的指导文件，也常常进行培训，但现场工人操作还是偶有不够规范。机械自动化科技的发展成熟，使得采用工业机器人代替人工涂胶变为现实（见图3），彻底杜绝了人为操作的不规范。
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图1 图2 图3
应用设备防错：从人、机、料、法、环几个维度观察发现，影响装载机一次装配合格率最不稳定的因素在于人，所以研究如何提升人为因素占据过多的工序的保证能力，是十分必要的。可以在各道工序设置防错装置达到减少或降低错误发生的概率。
设备防错就是对需要防错的对象（零部件、工序），根据其特性（形状、尺寸、重量、数量、技术要求等），利用光、机、电、热、磁、信息技术等技术原理设计防错装置。[2]
防错装置的作用有：1）使错误的操作难以发生；2）使发生的差错更容易被察觉；3）能纠正已经发生的差错。
某型装载机摆动架安装后如图4所示，驱动桥安装孔至板边尺寸为A的一端在前，尺寸为B的一端在后，A和B的尺寸相差不大，工人有时不能正确区分出来，导致装配错误，等后道工序连接传动轴发现花键啮合长度不足时，需要将整机调离装配线，拆卸驱动桥、摆动架后重新安装，严重浪费工时。根据摆动架的外形特征，对输送小车进行改造，在输送小车上加装定位销（见图5），使摆动架只有按正确的装配位置摆放在小车上才能放平，否则无法放下。通过在运输小车上加装防错装置，代替人的判断，使摆动架错装率降为零。
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图4 图5
在装载机的车架和发动机总成之间安装有减震器，减震器含有橡胶材料，用来缓冲发动机传递给车架的振动，由于减震器具有弹性，发动机与车架的连接螺栓紧固后四个减震器的压缩量不一致，导致减震器减震效果不理想。由于已经装成整机，后道工序返修十分麻烦。设计一种减震器压缩量量块，将此量块放置在发动机支架旁边，当紧固发动机与后车架的连接螺栓时，减震器压缩使发动机支架下沉，当发动机支架平面与量块上表面平齐时，工人便知道减震器已经达到了规定的压缩量，需要停止紧固连接螺栓。使用量块后，连接螺栓未再出现返工的情况。
3.结果与讨论
防错法是现代制造企业普遍采用的一种有效的质量控制措施，在装载机设计阶段通过源头防错，在装配过程中通过信息化防错、设备防错等，可以有效的提升产品的一次合格率，降低制造费用，实现降本增效，提高企业竞争力。
参考文献：
[1] 文放怀.防错法推行实务[M].广州：广东经济出版社，2006.
[2]（日）青木干晴.丰田生产工厂防错法大全[M].蓝青青译.上海：上海交通大学出版社，2017.
[3] 李林林.柴油机装配过程工艺防错技术研究[D].长春：吉林大学汽车工程学院，2017.
[4] 刘高鹏.面向制造质量的防错设计及其关键技术研究[D].重庆：重庆大学机械工程学院，2008.
[5] 金春华，孙磊，翁明.设计开发质量管理[M].北京：中国标准出版社，2013.
[6] 谢建华.ISO/TS16949五大技术工具最新应用实务[M].北京：中国经济出版社，2014.