Защита от ошибок задача и цель

Poka-yoke (звучит как пока ёкэ) — забавный на слух японский термин, который обозначает один из инструментов бережливого производства. Оказывается, мы сталкиваемся с ним каждый день. Только на русском он звучит как «принцип нулевой ошибки» или «защита от дурака».

На английский poka-yoke дословно переводится как «avoid mistakes», т.е. «избегать ошибок». А на практике используется адаптированный перевод — mistake proofing или error proofing (защита от ошибок).

Poka-yoke — это методы и приспособления, которые помогают избежать ошибок или вовремя выявить их в процессе произодства при управлении проектом.

Устройства защиты от дурака предохраняют не просто от ошибок, а от ошибок, вызванных человеческим фактором:

• невнимательностью
• забывчивостью
• неосторожностью
• незнанием
• усталостью
• и даже саботажем.

Люди ошибаются, а poka-yoke приспособления не дают им допустить ошибку.

Принцип действия poka-yoke характеризуются:

Устройства poka-yoke работают по принципу pass no defect — не пропустить ни одного дефекта.

История создания методов poka-yoke

Poka-yoke призван устранить ошибки, основанные на человеческом факторе. Защита от ошибок использовалась на предприятиях в том или ином виде задолго до формирования концепции poka-yoke. Формализовали эту систему в Toyota.

Изобретатель методов poka-yoke — японский инженер Сигео Синго (1909-1990), эксперт в области производства и один из создателей производственной системы Toyota. Сигео Синго разработал подход Zero Quality Control (ZQC), или Zero Defects (ноль дефектов).

Zero defects метод основан на убеждении, что возникновению дефектов препятствует такой контроль производственного процесса, при котором дефект не возникнет, даже если машина или человек совершат ошибку.

Акцент контроля качества смещается с проверки готовой продукции на факт брака на предупреждение возникновения брака на каждом этапе производства.

При этом ключевая роль в предупреждении дефектов принадлежит производственному персоналу, который вовлечен в процесс обеспечения качества.

Poka-yoke или метод нулевой ошибки — один из ключевых аспектов ZQC. Система poka-yoke использует сенсоры или другие устройства, которые буквально не дают оператору совершить ошибку.

Они регулируют производственный процесс и предотвращают дефекты одним из двух способов:

Poka-yoke не ищет виновных в ошибках, цель метода — найти и устранить слабые места в производственной системе, из-за которых ошибка стала возможной.

Уровни устройств poka-yoke

Способы защиты от дурака делятся на три уровня по возрастанию эффективности:

Принципы защиты от ошибок

Существует шесть принципов или методов защиты от ошибок. Они перечислены в порядке приоритета:

Основные методы poka-yoke

Существует три типа методов защиты от ошибок: контактные методы, считывающие методы и методы последовательного движения.

Контактные методы

Определяют, контактирует ли деталь или продукт физически или энергетически с чувствительным элементом. Примером физического контакта может быть концевой переключатель, который прижимается и подает сигнал, когда его подвижные механизмы касаются изделия. Пример энергетического контакта — фотоэлектрические пучки, которые чувствуют, когда что-то не так в проверяемом объекте.

Лучшие контактные методы — это пассивные устройства, такие как направляющие штыри или блоки, которые не дают неправильно разместить заготовки на конвейере.

Считывающие методы

Следует использовать, когда рабочий процесс делится на фиксированное количество операций, или продукт состоит из фиксированного количества деталей. В соответствии с этим методом устройство считывает количество деталей и передает продукт на следующий процесс только, когда достигнуто нужное значение.

Методы последовательного движения

Определяют, выполнена ли операция в заданный период времени. Также могут использоваться, чтобы проверить, выполняются ли операции в правильной последовательности. В этих методах обычно используют сенсоры или устройства с фотоэлектрическими выключателями, подключенные к таймеру.

Типы чувствительных устройств

Существует три типа чувствительных устройств, применяемых для защиты от ошибок:

Сенсоры физического контакта

Этот тип устройств работает по принципу физического касания детали или части оборудования. Обычно такое устройство посылает электронный сигнал в момент контакта. Вот некоторые примеры таких устройств:

• Концевые переключатели — подтверждают наличие и положение объектов, которые касаются маленького рычага на переключателе. Самые распространенные и недорогие устройства.
• Сенсорные переключатели — аналогичны концевым выключателям, но активируются легким прикосновением объекта к тонкой «антенне».
• Триметрон — это чувствительные игольчатые датчики, которые посылают сигналы для звукового оповещения или остановки оборудования, когда измерения объекта выходят за пределы допустимого диапазона.

Энергетические сенсорные датчики

В этих устройствах для выявления ошибки служит не физический, а энергетический контакт. Вот некоторые примеры:

Сенсор проверяет наличие крышек на бутылках. Если крышка отсутствует или плохо закручена, бутылка автоматически убирается с конвейера.

К другим типам энергетических сенсорных устройств относятся:

Сенсоры, которые определяют изменения физических условий

Этот тип датчиков определяет изменение условий производства, таких как давление, температура или электрический ток. В пример можно привести датчики давления, термостаты, измерительные реле.

7 ключей к внедрению эффективной системы защиты от ошибок

Чтобы эффективно внедрить метод нулевой ошибки, нужно отталкиваться от следующих рекомендаций:

Poka-yoke устройства вокруг нас

Люди допускают ошибки не только на производстве, но и в процессе использования продуктов. Эти ошибки ведут, как минимум, к поломкам, как максимум, к возникновению серьезной опасности. Поэтому производители встраивают защиту от дурака в конструкцию своих изделий.

Poka-yoke в быту

Например, электрочайник отключится сам, когда вода закипит, благодаря датчику пара. Вы не забудете его выключить. Свисток на обычном чайнике для плиты — тоже что-то вроде poka-yoke приспособления.

Стиральная машина не начнет стирать, пока вы плотно не закроете дверцу, а значит, потопа не будет.

Ребенок не попробует лекарство, которое упаковано в баночку со специальной защитой от детей.

Лифт автоматически откроет двери, если наткнется на препятствие при закрытии.

Современный утюг выключится сам, если вы про него забудете.

Poka-yoke в автомобиле

Современные автомобили просто напичканы устройствами защиты от дурака. Правда, они не такие дешевые, как предполагает концепция poka-yoke, но зато спасают жизни.

К ним относятся активные и пассивные системы безопасности, например:

Poka-yoke в программном обеспечении

Классический пример Poka Yoke — элементы интерфейса, которые запрашивают подтверждение на удаление данных, чтобы пользователь случайно не стер нужную информацию. Чтобы вы случайно не удалили изменения в вордовском файле, система предложит вам его сохранить. Google пошел еще дальше и сам сохраняет изменения после ввода каждого символа.

Примерами защиты от дурака могут быть обязательные поля форм и поля с заданным форматом ввода данных.

Книги по теме

Zero Quality Control: Source Inspection and the Poka-Yoke System / Shigeo Shingo

Книга от создателя системы poka-yoke Сигео Синго, впервые опубликованная в 1986 году. В ней автор обосновывает важность применения устройств защиты от ошибок для достижения безупречного качества продукции. Он называет 112 примеров устройств poka-yoke, работающих в цехах. Внедрение этих устройств обошлось меньше $100.

Poka-Yoke: Improving Product Quality by Preventing Defects / Nikkan Kogyo Shimbun

Первая часть книги в простой иллюстрированной форме рассказывает о концепции poka-yoke и ее особенностях. Во второй части автор приводит множество примеров устройств защиты от ошибок, используемых на японских предприятиях.

Вердикт

Система poka-yoke — очередное гениальное изобретение японцев. За 30 лет устройства poka-yoke эволюционировали вместе с производственным оборудованием. Они перестали быть дешевыми, как гласит один из принципов концепции, но стали гораздо эффективнее.

Сейчас это современные сенсоры, датчики, конструктивные особенности линий, которые обнаруживают дефектные детали и заготовки среди тысяч других и сами удаляют их с конвейера.

Само понятие защиты от ошибок стало шире: специальные устройства, конструктивные особенности и просто предупреждения оберегают нас от ошибок в повседневной жизни.
Благодаря poka-yoke у нас определенно меньше проблем.

Post Views:
3 977

Что означает “ПОКА-ЁКЭ”?

Термин “пока-ёкэ” переводится как “предупреждение ошибок” или “предупреждение отклонений”. Цель инструмента “пока-ёкэ” — предотвратить появление дефектов благодаря своевременному обнаружению, исправлению и устранению ошибок в первоисточнике проблем. Сам термин был придуман в 1960 — х годах японским инженером Сигэо Синго, одним из создателей производственной системы Тойота. Сам Сигэо Синго называл метод пока-ёкэ методом “защиты от дурака”. 

Инструмент “пока-ёкэ” позволяет улучшить производственные процессы с точки зрения качества. С помощью этого инструмента ошибки можно предотвратить, либо выявить их сразу после возникновения. Это позволяет не попадать дефектам на последующие производственные процессы. Более того, незамедлительное решение проблем позволяет значительно сократить время, по сравнению с тем, если бы пришлось искать причины дефекта или ошибки, обнаруженные на последнем этапе производственного цикла. 

Почему возникают ошибки?

Работники совершают ошибки не потому, что не соблюдают стандарты или правила выполнения процедур и работ. Людям просто свойственно ошибаться. Ошибки свидетельствуют о несостоятельности систем и методов, применяемых в работе. А возникновение ошибок случается потому, что данный метод позволяет их допускать. В бережливом производстве такой подход позволяет возложить ответственность за ошибки не на людей, а систему. Работники, избавленные от обвинений, могут сосредоточить свои силы на разработке методов, исключающих возникновение ошибок. 

При разработке эффективного метода предупреждения ошибок, нужно сосредоточиться на следующих вопросах: 

1. Как и почему совершается ошибка?
2. Какие обстоятельства ведут к появлению ошибки?
3. Носит ли ошибка случайный характер или появляется систематически?
4. Как много людей совершают эту ошибку: все или трудности испытывает только один человек? 

Если ошибку совершает один человек, то необходимо пересмотреть стандарты работы и убедиться, что никакие этапы не пропущены или не доработаны. Если ошибка допускается массово, то здесь уже необходимо задуматься об отсутствии необходимых сведений или нечетких инструкциях. Самое трудное — найти первопричину ошибок и подойти творчески к ее решению. Ошибки исключить полностью невозможно. Однако, можно встроить методы и средства обнаружения дефектов, чтобы ошибки или дефекты не оказались у потребителя. 

Как внедрить пока-ёкэ в производственный процесс?

Пока-ёкэ можно внедрить в любой производственный процесс, где возникают ошибки. 

1. Необходимо определить место или зону, где могут возникать человеческие ошибки.
2. Определить источник каждой возможной ошибки.
3. Подумать, каким образом можно избежать возникновение каждой возможной ошибки. Рассмотреть возможность устранения действий или шагов, которые могут стать причиной ошибки. 
4. Если невозможно избежать возникновение ошибки, придумайте, каким тогда образом можно обнаружить возникающий дефект. 
5. Протестировать выбранные методы устранения ошибок и внедрить их в работу. 

Преимущества от внедрения пока-ёкэ

• Сокращение времени на обучение работников. Поскольку работникам не придется заниматься этими вопросами, то и обучение не потребует дополнительных усилий.
• Инструмент пока-ёкэ способствуют развитию самообучающейся организации, поскольку, как уже говорилось выше, люди будут тратить ресурсы на поиск и решение проблем.
• Способствует улучшению безопасности на рабочем месте, так как включает в себя предотвращение ошибок, несущих риск или угрозу несчастных случаев на рабочем месте, особенно на производстве.
• Рост производительности, который будет плавно расти за счет того, что ошибки предусмотрены, а дефекты вовремя обнаружены и устранены. 

Примеры защиты от ошибок пока-ёкэ в повседневной жизни:

• Средства безопасности автомобилей. Например, звуковой сигнал, если не пристегнут ремень безопасности или не закрыта дверь. В современных автомобилях даже встроен звуковой сигнал, если водитель покидает полосу движения 
• Системы защиты в бытовой технике. Стиральная машина и микроволновая печь не запустятся, пока дверца не будет закрыта
• Датчики на дверях лифта, которые не позволяют закрыться дверям. если есть препятствие.
• Автоматические выключатели в домашней электросети предотвращают возникновение перегрузок. 

Примеры использования пока-ёкэ на производстве:

• Сенсорные датчики, которые определяют когда открыта крышка оборудования. Если во время работы крышку поднять, то оборудование автоматически остановится. 
• Использование антистатических средств защиты в радиоэлектронной промышленности для защиты от статического электричества, которое может повредить продукцию. 
• Защитные коврики рядом с опасными участками оборудования, которые останавливают оборудование, если на них кто-то наступит.
• В пищевой промышленности используется только синие перчатки, так как при случайном их попадании в продукцию, синий цвет легче всего обнаружить.

Семь видов потерь на производстве и инструменты для устранения потерь

Система 5S и визуальный контроль в бережливом производстве

Концепция Канбан и система вытягивания на производстве

14 принципов менеджмента Тойота

Что такое поток единичных изделий и его отличие от массового производства

Разработка и внедрение карты потока создания ценности

Кайдзен — инструмент  непрерывного улучшения. Как внедрить кайдзен?

Стандартизация процессов и процедур

Генти генбуцу — концепция личного участия

Принцип Дзидока: остановка процесса ради встраивания качества

Андон и визуальный контроль на производстве

Вот интересный момент – человек не робот: как ни учи, а во время длительной работы непременно возникают ошибки или нестандартные ситуации, ведущие к ошибкам. Бороться с явлением человеческого фактора, казалось бы, бесполезно – любой процесс, в котором участвует человек, подвержен возникновению ошибок оператора. Тем не менее можно свести (или постараться свести) частоту появления таких ошибок к минимуму.

Poka Yoke

Автор метода: Сигэо Синго (Япония), 1961.

Назначение метода: различные приемы защиты от ошибок следует применять как при входном контроле, так и в ходе всего процесса изготовления продукции.

Цель метода: повышение потребительской стоимости продукции путем предотвращения ошибок на действующем производстве.

Суть метода: защита от ошибок лежит в основе бездефектного производства.

Концепция предупреждения нежелательных событий, вызванных ошибками человека, проста. Если не допускать их возникновения на действующем производстве, то качество будет высоким, а доработки ­ небольшими. Это приводит к растущей удовлетворенности потребителя и одновременно к снижению издержек производства.

План действий:

— сформировать команду из специалистов: представителей руководства, службы качества, технической службы и производства;

­- выявить проблемы, требующие решения, и причины их существования;

­- разработать меры по совершенствованию производства и предотвращению возможности возникновения ошибок, руководствуясь правилами применения метода пока­ёкэ;

— ­ устранить потенциальные ошибки, используя в процессе производства усовершенствованные приспособления, приборы и оборудование.

Например, процесс вязки автомобильных жгутов: все соединения спроектированы таким образом, что перепутать провода крайне сложно. У SIM­карты мобильного телефона один из углов «срезан», что делает невозможным ее неправильную установку. Разъемы кабелей внутри системного блока персонального компьютера имеют разную форму, что устраняет возможность подключения питания в разъем шлейфа для передачи данных и наоборот.

Что объединяет примеры, указанные выше? Конфигурация системы, устраняющая появление ошибок, связанных с человеческим фактором, – защита от ошибок – метод Poka Yoke (защита от ошибки, защита от дурака).

Poka Yoke – это философия менеджмента качества и постоянного улучшения процесса, направленная на устранение возможности возникновения ошибок, связанных с человеческим фактором. Poka Yoke – японское словосочетание, дословно означающее «защита от ошибок».

Концепция бездефектного производства разработана в Японии Сигэо Синго на предприятиях «Yamaha Electric» в 1961 – 1964 гг. С. Синго пришел к выводу, что общепринятая система статистического контроля не предупреждает брака. Конечно, с ее помощью можно было предсказать степень вероятности появления очередного дефекта, однако это было бы лишь констатацией фактов. С. Синго решил внедрить элементы управления в сам процесс. Ведь брак появляется в результате ошибок людей. Ошибки, конечно же, неизбежны, но их можно предотвратить, создав станки и инструменты с обратной связью. С. Синго отделил причину от следствия — ошибку от дефекта, гарантировав 100%­ное качество продукции. Ведь проверка качества велась отныне не методом проб образцов на столе ОТК, а непосредственно у станка на всех без исключения изделиях. Результаты не замедлили сказаться.

Дефекты в производстве по большей части возникают из­за увеличения вариабельности характеристик процесса, разброс которых, в свою очередь, может быть следствием:

‑ некорректно разработанных стандар­тов или документированных процедур;

‑ использования некачественного или устаревшего оборудования;

‑­ применения неподходящих сырья и материалов;

­‑ изношенности оборудования и инструментов;

‑­ ошибок операторов.

Для всех этих причин дефектов, за исключением последней, могут быть применены корректирующие и предупреждающие действия. Предотвратить же ошибки операторов достаточно трудно. Цель Poka Yoke – найти способы защиты от непреднамеренных ошибок.

Возьмем реальный пример из практики.

Время от времени на автомобильных фарах, сборка которых проводилась конвейерным методом, возникал один и тот же дефект – царапина на линзе. Оказалось, что царапалась фара об одно из П­образных приспособлений на конвейере. Происходило это только в тех случаях, когда фара неправильно устанавливалась на основу – недожатый край выступал выше положенного и при движении по конвейеру цеплялся за вышеупомянутое устройство.

Как устранить данный дефект?

1. Купить автоматическое устройство, устанавливающее фару на основу.

2. Заставить всех операторов контролировать положение фары на основе.

3. Поставить отдельного человека, занимающегося контролем положения фар на основе.

Решений множество, и все они разно­образны, но объединяет их одно – стремление добавить нечто в процесс. Нечто, что требует дополнительных затрат, а возможно, и понижает продуктивность линии.

Устранить данный дефект стало возможным, реализовав принцип Poka Yoke: на устройство, наносившее царапины на фары, была установлена пластина из более мягкого, но достаточно жесткого, чтобы не пропустить изделие, материала. Пластина была тривиально прикручена шурупами к П­образной раме приспособления и просто останавливала деталь, не давая ей возможности пройти дальше.

Еще один пример. Все мультимедийные изделия обладают определенным объемом памяти. Часть продукта, отвечающая за «память», изготавливается и программируется отдельно от всего продукта. Процесс конфигурации устройства состоит из следующих шагов:

• проверка устройства

• программирование «низкого уровня»

• проверка программного кода

• установка защитного программного кода

• функциональная проверка устройства (имитация работы в реальных условиях)

Все эти шаги проводятся автоматически в течение 40 – 70 секунд и незаметны для оператора. Все, что видит оператор, – это зеленый или красный индикаторы, означающие успешное или не успешное завершение операции. Руководствуясь командой программатора, оператор прямо на месте сортирует детали, прошедшие операцию на «хорошие» и «плохие». Обратите внимание, что у оператора есть возможность ошибиться и расположить деталь в неверном контейнере.

На участке конечной сборки происходит сканирование серийного кода изделия и блока памяти. В случае попадания детали, не прошедшей программатор, на экране оператора появится сообщение на красном фоне об ошибке, с просьбой заменить деталь. Подсоединение двух машин к одной базе данных служит системой предотвращения попадания некачественной детали в продукт.

Существует множество областей применения принципа защиты от ошибок. Остановимся на одном из них – безопасности человека. В современном обществе мы используем множество устройств и приспособлений, помогающих нам работать или отдыхать. Польза всех этих предметов граничит с огромной опасностью, которую они могут нанести жизни и здоровью пользователя.

Ниже приведены примеры реализации подхода Poka Yoke в целях обеспечения безопасности жизни человека.

• Детский замок на дверях автомобилей: дверь с установленной опцией не открывается изнутри.

• Двойные крышки на баночках таблеток и бытовой химии предотвращают случайное открывание и доступ детей.

• Датчики пламени возле газовых горелок кухонных плит: при затухании пламени в горелке автоматически перекрывается подача газа.

• Микроволновая печь останавливается автоматически при открытии дверцы. Таким образом, предотвращается воздействие вредных волн и возможность повреждения конечностей.

• Двойная кнопка запуска ручного пресса: оператору необходимо задействовать обе руки, чтобы нажать две кнопки. Таким образом исключается возможность нанесения вреда здоровью оператора.

• Дополнительные компоненты на печатных платах, чувствительные к разрядам: при появлении заряда на корпусе или другой поверхности компонент выгорает, что предотвращает возможность удара пользователя током.

• Отличный пример реализации принципа показан на видео: центробежная пила останавливается при малейшем контакте с пальцами человека.

Философия менеджмента качества, основанная на исключении из системы возможностей возникновения ошибок, направлена не только на понижение дефективности процесса, но и на поиск решений, не требующих значительных затрат. Эта особенность выгодно отличает Poka Yoke от других методов совершенствования процессов. К сожалению, Poka Yoke – всего лишь философия обеспечения качества и не содержит практических рекомендаций по улучшению конкретных процессов.

Методика применения подхода не ограничена определенным набором инструментов или способов, что делает ее универсальной и легко применимой к любой области человеческой деятельности.

Применение метода Poka Yoke

• ванны и раковины зачастую содержат отверстия перелива, расположенные вверху и предотвращающие переполнение резервуара водой;

• контроль данных, вводимых пользователем, на соответствие допустимому типу, диапазону значений, общей длине и т. п. для данной операции, а также пресечение попыток нарушить его работу путем ввода заведомо неверной информации;

• форма штекера и гнезда кабеля не дает соединить их неправильно;

• детали сборных агрегатов (например, кухонных комбайнов) проектируются таким образом, что не допускается случайная неправильная сборка (вставка их не той стороной, не в той последовательности и т. п.);

• электроника автомобиля при запуске двигателя проверяет положение рычага переключения скоростей;

• многие станки имеют датчики, подающие сигнал, что деталь закреплена неправильно;

• устройство на сверлильном станке, учитывающее число просверленных отверстий. Если работник

хочет уйти с места, не просверлив все, раздается резкий звук;

• адреса электронной почты часто требуется вводить дважды для подтверждения;

• таблетки могут катиться по наклонной плоскости, это позволяет

отбраковать сломанные таблетки.

Другие названия метода: «Пока-ёкэ», «Предотвращение невидимой ошибки».

Автор метода: Сигэо Синго (Япония), 1961.

Назначение метода

Различные приемы защиты от ошибок следует применять как при входном контроле, так и в ходе всего процесса изготовления продукции.

Цель метода

Повышение потребительной стоимости продукции путем предотвращения ошибок на действующем производстве.

Суть метода

Защита от ошибок лежит в основе бездефектного производства.

Концепция предупреждения нежелательных событий, вызванных ошибками человека, проста. Если не допускать их возникновения на действующем производстве, то качество будет высоким, а доработки — небольшими. Это приводит к растущей удовлетворенности потребителя и одновременно к снижению издержек производства.

План действий

1. Сформировать команду из специалистов: представителей руководства, службы качества, технической службы и производства.
2. Выявить проблемы, требующие решения, и причины их существования.
3. Разработать меры по совершенствованию производства и предотвращению возможности возникновения о шибок, руководствуясь правилами применения метода пока-ёкэ.
4. Устранить потенциальные ошибки, используя в процессе производства усовершенствованные приспособления, приборы и оборудование.

Особенности метода

Современная версия защиты от ошибок, известная под названием пока-ёкэ (poka-yoke1), появилась в Японии, чтобы повышать качество продукции, предотвращая ошибки на действующем производстве. Ранее японскими специалистами применялся термин бака-ёкэ (baka-yoke). Дословный перевод термина «бака-ёкэ» — «защита от глупости», иными словами, — это защитное устройство, благодаря которому дефекты просто не образуются. Следует отметить, что основные положения этой концепции широко применялись компанией Ford еще в 1908 г.

Известно множество способов и приемов предупреждения ошибок, начиная с простых переделок и изменений, вносимых в оборудование и процессы изготовления продукции, и заканчивая серьезной модернизацией конструкции изделий. Например, написание инструкций для исполнителей, к которым они смогут обращаться в будущем; предупредительные надписи и предупреждающие сигналы; повторение подчиненными полученных заданий для обеспечения их правильного понимания и т. д.

Пример использования простого приема защиты от ошибок

В цехе, несмотря на всю статистику, маркировку и контроль, постоянно повторяются две одинаковые ошибки: деталь А при монтаже блока часто оказывается в окошке 2, и наоборот, деталь В оказывается в окошке 1.

Простой прием защиты от ошибок — пока-ёкэ — позволяет найти решение, делающее невозможной любую ошибку. Конфигурации окошка 1 и монтажного элемента А так изменены, что замена при монтаже даже теоретически невозможна.

Правила применения приемов защиты от ошибок

1. Как можно ближе подойти к источнику проблемы, туда, где проблема действительно возникла и где она снова может появиться.
2. Ввести сразу все необходимые виды контроля и меры предотвращения повторного появления проблемы.
3. При разработке и конструировании использовать сложные методы и техники устранения проблемы, а в производстве применять простые и быстрые решения.
4. Улучшения в производстве проводить быстро, без сложных анализов и таким образом, чтобы все люди были включены в решение общих проблем и устранение несоответствий.

Дополнительная информация:

1. Большинство устройств по защите от ошибок являются простыми и недорогими.
2. Программа по улучшению только тогда может быть успешной, когда все сотрудники — от операторов до старших менеджеров — пройдут обучение методам защиты от ошибок и будут напрямую участвовать в их внедрении.
3. Применение командного подхода к внедрению способов защиты от ошибок позволяет учитывать интересы, как производственных подразделений, так и потребителя.

Достоинства метода

Последовательное применение различных способов и приемов предупреждения ошибок позволяет значительно сократить их число, что способствует снижению затрат и повышению удовлетворенности потребителей.

Недостатки метода

Встречающееся сопротивление при принудительном внедрении в действующее производство устройств по защите от ошибок часто с водит на нет усилия по улучшению процесса .

Ожидаемый результат

Высокая потребительная стоимость продукции.

Рабочая инструкция

Системы защиты от ошибок (Poka Yoke)

1.ЦЕЛЬ

Установить порядок разработки и использования систем защиты от ошибок при выпуске продукции.

2.ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

• Poka-Yoke (яп., произносится «пока-ёкэ»; рус. — защита от ошибок) — один из элементов системы бережливого производства, позволяющий операторам при работе избежать ошибок в результате невнимательности. (установка неправильной детали, пропуск детали, установка детали другой стороной и т.д.).
• НД — нормативный документ.
• ОГТ — отдел главного технолога.
• ООО — отдел обслуживания оборудования.
• ДР — дирекция по развитию.

Ответственность за включение систем защиты от ошибок в техпроцесс сборки изделий несут сотрудники ДР. За функционирование и проверку их работоспособности — ООО. В случае возникновения необходимости применения дополнительных систем защиты от ошибок в ходе массового производства, ответственность за их разработку и внедрение несут сотрудники ОГТ.

3.ОПИСАНИЕ

Системы защиты от ошибок разделяют на:

• сигнализирующие (без остановки производства) — обнаруживающие ошибку и предупреждающие о ней, не разрешая осуществлять передачу дефектного изделия на следующую стадию производства;
• блокирующие (с остановкой производства) — не позволяющие совершить ошибку.

Наличие системы, благодаря которой операцию можно выполнить только одним единственным, правильным способом, в результате чего неправильная сборка исключается, и дефект просто не может возникнуть, — это идеальный пример проведения предупреждающих действий.

Исторически первый случай осознанного применения систем Poka Yoke — это изобретение ткацкого станка, который останавливался при обрыве нити, и таким образом не был способен производить дефектную ткань.

Другие примеры защиты от ошибок:

• При конструировании детали придание ей такой формы, которая позволяет установить ее только в правильном положении. Вариант, — уникальное размещение реперных знаков на разных печатных платах одинаковых габаритов для автоматического их распознавания в станках.
• Установка над контейнерами с деталями фотоэлементов, настроенных таким образом, что если оператор, доставая деталь, не пересек рукой световой луч, то изделие не будет передано на следующую стадию.
• Применение для комплектующих специальных ящиков с ячейками, форма которых совпадает с формой комплектующих. Что позволяет обеспечивать применение правильных деталей при сборке.
• Остановка станков при сбоях с включением звукового и/или светового сигнала для привлечения внимания оператора.
• Печать идентификационных этикеток только при получении положительного результата тестирования.
• Приведение в действие пресса одновременным нажатием двух кнопок, разнесенных друг от друга на расстояние, не позволяющее нажать их одной рукой (предотвращается попадание рук оператора под прессу

Рисунок 1 — пример устройства контактного типа для защиты от ошибок.

Системы защиты от ошибок следует устанавливать в тех местах техпроцесса, в которых невнимательность оператора может повлиять на значение ключевых характеристик процесса или собираемого продукта.

Места установки и использования выявляются при проведении FMEA — анализа причин и последствий потенциальных отказов, который проводится при проектировании любого нового технологического процесса или при его модернизации.

Проанализировав существующие процессы и оборудование с целью определить те их элементы, которые имеют решающее значение для критических характеристик. Также можно определить необходимость и места использования инструментов Poka-Yoke.

Для наиболее эффективного применения систем защиты от ошибок следует вовлекать операторов, выполняющих изучаемые операции. В рабочие группы по проведению FMEA, а также по выявлению и устранению ошибок и дефектов и реализации идеи встроенного качества (не бери — не делай – не передавай).

Работа начинается с выявления характера реальных или предполагаемых дефектов. Затем определяются их причины (с помощью метода «5 почему») и выявляются параметры, изменяемые одновременно с действием этой причины. После аналитической стадии переходят к стадии творческой, придумывая, как исключить саму возможность появления дефекта. Или хотя бы предупредить о возможном его появлении. В результате появляется идея системы Poka-Yoke.

Места установки систем защиты от ошибок помечаются в карте потока процесса специальным значком «PY»

B планах управления следует предусматривать регулярную проверку работоспособности установленных систем защиты от ошибок (обязательно — при каждом запуске процесса сборки изделий).

5.ССЫЛКИ

• СТП «Технологическая подготовка производства и управление технологической документацией»
• СТП «План управления»
• СТП «Порядок подачи, оценки и реализации кайдзен-предложений»
• CTП «FMEA»
• РИ «Определение ключевых характеристик продуктов и процессов»
• Ф «Карта потока процесса»
• Ф «5 почему»

О защите от ошибок и оперативный контроль промышленных систем управления и автоматизации

Допуск ошибок предполагает наличие такой архитектуры системы и средств ПО промышленных систем управления, при которых с высокой вероятностью возможно продолжение правильных вычислений при наличии машинных сбоев и (или) ошибок ПО. Неформальное определение правильности выполнения набора программ мож­но задать следующим образом:

программы (и их данные) не изменяются и не останавливаются в случае ошибок:

• результаты работы программ не подвержены влиянию ошибок ПО промышленных систем управления;
• время реализации программ не превышает заданного предела;
• объем памяти, доступный программе, укладывается в указанные пределы.

Для получения не допускающей ошибки системы, необходимо выполне­ние следующих условий:

• взаимосвязь между компонентами и их объединение в систему обеспечены проверенными средствами систем промышленной автоматизации;
• система организована таким образом, что она защищена от ожидаемых внешних воздействий систем промышленной автоматизации;
• количественную оценку надежности системы производят на основании известных или предсказываемых оценок отказов для компонент или их взаи­мосвязей.

«Допускающий ошибки» подход увеличивает надежность системы путем использования конструктивных средств, которые позволяют появляться ошибкам без нарушения при этом правильного выполнения программы. До­пуск ошибок не устраняет потребности в надежных компонентах, а пред­ставляет средство размещения ресурсов надежности за счет использования избыточности. При этом получают систему, предсказываемая надежность ко­торой такова, что ее нельзя достичь, используя «чистый» не допуск ошибок, или надежность которой соответствует надежности «чистой» не допускающей ошибки системы при более низкой итоговой стоимости реализации.

Система, допускающая ошибки, должна обладать следующими свойст­вами:

• состоять из набора компонент аппаратуры и ПО промышленных систем управления;
• не содержать конструктивных ошибок или защищена от их разрушитель­ного действия во время выполнения программ;
• выполнять свой набор программ правильно при наличии машинных сбоев.

Допуск ошибок при сбоях в работе промышленных систем управления. Защитную избыточность обе­спечивающую допуск ошибок при машинных сбоях, характер которых указан заранее, можно получить при выполнении следующей процедуры конструи­рования систем промышленной автоматизации:

• устанавливают вычислительные требования и уточняют архитектуру сис­темы при начальном предположении, что сбоев в работе не будет;
• классы сбоев, допустимые при конструировании, идентифицируют, и для каждого класса указывают размер допуска;
• для каждого вида избыточности (аппаратурной, программной, временной) выбирают наиболее эффективные по стоимости средства для каждого класса сбоев, и архитектуру системы модифицируют с учетом этой избыточности;
• оценку размеров допуска ошибок, обеспечиваемого формами защитной избыточности, производят аналитическими и экспериментальными средствами;
• для проверки всех форм избыточности используют процедуры контроля (где это применимо, характеристики допуска ошибок расширяют так, чтобы можно было воздействовать на периферийные системы, связанные с ЦВМ или управляемые ЦВМ).

Разработаны три критерия оценки характеристик сбоев промышленных систем управления:

• продолжительность — случайная, т. е. непостоянная, и постоянная (единственная);
• размер — локальный (независимый) и распределенный (связанный);
• значение — определенное и неопределенное (переменное).

Системный подход к классификации случайных сбоев промышленных систем управления состоит из трех этапов:

1. предполагаемые классы случайных ошибок идентифицируются в со­ответствии с их значением;
2. зависящие от времени параметры (максимальная продолжительность; статистически распределенное время происхождения событий) постулируются для каждого класса случайных сбоев;
3. для каждого класса случайных сбоев определяется удовлетворитель­ное восстановление, и количественная мера вероятности восстановления получается на основании анализа и эксперимента.

Аппаратурная избыточность промышленных систем управления включает все компоненты, введенные в систему с целью обеспечения допуска ошибок в предположении о возможности сбоев в работе системы. По методам введения аппаратурную избыточность можно разбить (на основании функций модулей) на две группы: статическая и динамическая. Статическую избыточность также называют «за­маскированной» избыточностью. Все избыточные копии должны быть постоян­но готовы к работе.

При методе введения динамической избыточности допускается появление вызванных сбоями ошибок на выходе модулей.

Программная избыточность включает в себя все до­полнительные программы, сегменты, команды и микропрограммы, которые не понадобятся в машине с бессбойной аппаратурой. Можно выделить три ос­новные формы программной избыточности:

• увеличение (резкое) объема памяти под критические программы и дан­ные систем промышленной автоматизации;
• диагностика программы на различных программных и микропрограммных уровнях систем промышленной автоматизации;
• специальные свойства выполняемых программ, реализующих рестарт систем промышленной автоматизации.

Временная избыточность. Основными формами этой избыточ­ности являются рестарт программ после обнаружения ошибки и повторное выполнение для исключения ошибки.

Схема программного допуска ошибок промышленных систем управления обладает двумя важными свойст­вами:

• алгоритм схемы включает в себя общее решение задачи перехода к ис­пользованию запасной компоненты и передачу управления выбранной за­пасной компоненте;
• организационная структура ПО допуску ошибок построена так, что дополнительно привлекаемое ПО для выполнения ошибок и запасное ПО дублирования функций главной компоненты не увеличат сложности системы, а скорее повысят общую надежность систем промышленной автоматизации.

Конструирование самоконтролирующегося ПО промышленных систем управления. Самоконтролирующееся ПО систем промышленной автоматизации можно использовать для определения программных ошибок, для локали­зации и предотвращения распространения программных ошибок, для облег­чения возможностей исправления ошибок и подтверждения полноты (целост­ности) системы. Средства самоконтроля используются в программе для функциональной проверки. Функциональные проверки могут предусматривать определение бесконечных циклов, неверных окончаний циклов, незаконных и неверных ветвей.

Методы самоконтроля систем промышленной автоматизации можно разделить на аналитический и конструктивный. Аналитический, в первую очередь, затрагивает тестирование и обоснование программ с целью увеличения их надежности. Он включает в себя традиционные способы отладки программ, средства доказательства правильности программ, различные средства автоматического тестирования. Конструктивный метод использует набор надежных программных средств для разработки надежного ПО, которые принято называть структурным программированием. Подключает в себя средства, использующие подход «сверху—вниз» и фор­мальные спецификации, а также средства кодирования с использованием про­стых управляющих структур.

С помощью средств самоконтроля систем промышленной автоматизации выполняют проверку функциональную, управления последовательностью и данных процесса.

Функциональная проверка промышленных систем управления. Функциональные аспекты процесса можно проверить, варьируя заданным на выходе соответствием входному набору. Методы существенно зависят от внутренней логики прове­ряемой функции. Например, если выход является решением системы урав­нений, его правильность проверяют подстановкой в уравнения.

Проверка управления последовательностью. Ошибки в управлении последовательностью называются ошибками управле­ния. Причины возникновения ошибок систем промышленной автоматизации можно разделить на следующие груп­пы: выполняется бесконечный цикл; цикл выполняется неверное число раз; выбирается незаконная ветвь (несуществующее в программном графе ребро), что приводит к незаконному входу в другой модуль; выбирается неверная ветвь.

Для защиты от бесконечного или неправильного числа выполнений цикла используются счетчики.

Одним из наиболее распространенных методов защиты систем промышленной автоматизации от незаконного попадания в модуль (минуя вход) является установление пароля на его входе (последующей проверкой на выходе. Применение этого метода наиболее эффективно при использовании структурного программирования. В структуре if — then — else могут возникнуть следующие ошибки! выбор ошибочной ветви, т. е. выполнение ветви А вместо ветви В; незаконный вход, т. е. вхождение в конструкцию, минуя входную точку. Для контроля ошибок в управлении последовательностью расщепляют узел принятия решения на два последовательно соединенных узла и добавляют избыточные блоки. Предикат Р имеет смысл отрицания предиката Р.

В структурах while — do, repeat — until возможны следующие ошибки в потоке управления систем промышленной автоматизации:

• незаконный вход;
• бесконечное или неправильное выполнение числа циклов.

Если известно точное количество выполнений цикла, структура легко превращается в самоконтролируемую добавлением избыточных блоки. Счетчик СК используется как пароль для защиты от незаконного входа. Счетчик С двумя контрольными точками (одна внутри и одна вне цикла) используется для проверки бес­конечного или неправильного числа выполнений.

Проверка данных промышленных систем управления. Можно производить проверку данных по следующим аспектам: целост­ность значений; целостность структуры; характер значений.

Целостность значений данных систем промышленной автоматизации можно легко за­щитить путем проверки контрольных сумм кодов (команд и данных). Полезны также раз­личные средства защиты памяти (такие, как регистры перемещений, система ключ — замок, проверка связ­ки файлов, страничная организация, сегментация и т. д.).

Целостность структур промышленных систем управления проверяется введением избыточного связывания. Например, в связных спи­сках вводятся дополнительные указатели на конец списка. Могут использоваться двуссылочные связ­ные списки вместо односсылочных. При работе с эле­ментом структуры (вставка, вычеркивание) можно сделать проверку на наличие связи в противоположном направлении. Харак­тер значений данных обычно проверяют сравнением с максимально и мини­мально допустимыми значениями либо самих данных, либо их приращений.