本文介绍，作为避免错误的“培训与惩罚”方法的一个替代方法，预防错误的设备所提供的是防止，而不是代价昂贵的“事后”发觉。

　　电子装配者经常被劝戒，在工作中要更加认真和勤奋。可是，这个错误防治方法，即培训与惩罚的方法，长时期以来已经是相对不成功的。另一方面，预防制造工艺错误的学者相信，虽然当错误发生时，人在某种方式上通常都涉及在内，但是装配事故的基本原因通常是超出个人的控制。因此，一个用于制造的错误预防方法是非常合乎需要的东西。

Poka-yoke的起源

　　Shigeo Shingo博士是丰田汽车的工业工程师之一，因为建立一套很大程度上依靠poka-yoke使用的品质管理方法而享有盛誉。poka-yoke(发音POH-kah YOH-kay - 防止错误的日语)设备是或者在装配中防止错误或者使它一眼明显的任何一种机构。这些设备也防止造成缺陷的特殊原因，或者允许对每一项可接受性的代价不高的检查。装配者通过使用poka-yoke完成自我检查，任何错误马上对该操作员变得明显。Poka-yoke也保证直到满足poka-yoke条件，操作才可以完成。

　　Poka-yoke设备不同于工艺控制的其他方法，例如统计过程控制(SPC)，因为他们能够用于100%的产品；对该工艺是“透明的”，允许100%检查而不增加操作员的负担；要求通过该设备来处理产品，否则该步骤不能完成。poka-yoke设备的其他特征包括低(y有时零)实施成本和即时反馈。

制造环境错误

　　有许多对人为错误的定义，每一个都有一个不同的目的或者提供一个特殊的见解。可以应用于电子业的一个定义可能是：为了达到一个特殊目的的一个不恰当的行动、或行动意图。作为一个反应，防止错误经常结合到生产之中，贯穿新产品介绍(NPI)的过程中，为此QS-9000品质管理系统提供了一个模型。

　　QS-9000是由三大汽车制造商(通用、福特和克莱斯勒)开发的一个标准，以保证其供应商满足某些最低要求。开发者在最大顾客涉入和品质工具使用的基础上写出了QS-9000的NPI程序，以保证从概念到生产的最快速度。该过程涉及在该过程早期的跨功能小组和使不可预见的品质与安全问题减到最小。QS-9000 NPI也要求通过失效模式的过程控制，并影响分析、过程控制计划、SPC和poka-yoke。在QS-9000模型下的NPI过程包括以下与poka-yoke有关的事项：

　　特殊的特征。这些变量或产品特性可能危及用户的安全或者必要的功能，如果在装配过程中没有适当控制。它们是通过在处理期间所采取的特殊方法来控制的，通常通过SPC或poka-yoke。在整个NPI过程中，小组参与者在工艺、设施、设备和工具的计划期间都要考虑poka-yoke。

　　安全。考虑poka-yoke的有价值的主题包括产品安全性、新的化学品引入到工作场所和操作员的安全。

　　失效模式与效率分析(FMEA)改进于任何特殊的特征有关的工艺，以及其他可能造成不安全产品条件或损失重要产品功能的失效模式。所作的努力是要改进工艺，以达到缺陷的防止和减少，而不是通过检查的缺陷发觉。这些努力通常包括SPC和poka-yoke。

　　控制计划将所要求的工艺控制、工具、设定的核实和其他用于工艺流程的每个阶段的步骤形成文件，以保证产品满足所有规格。控制计划是在系统、子系统元件或材料级别上开发的。当规定一个poka-yoke时，其工具/工艺的标识及其使用存档在控制计划之中。

　　一个品质系统的基础
　　QS-9000要求所有关键的产品特征 - 工艺、设施、设备和工具 - 都是由SPC或者poka-yoke支配的，以避免危及产品的安全性。Poka-yoke对于工艺变化比SPC更加敏感，因为它100%用于产品装配流水线。因此，对于安全非常关键的产品特征，在任何可能的时候使用poka-yoke是有意义的。

　　制造工艺的一个系统观点有助于使得错误防止成为品质系统的基础。当设计制造系统时。通常会发现用户错误。(记住，这些几乎不是单一的、独立的事件，而是一个较大的系列事件的一部分)。然后应该做从直接原因“推理回去”，看工艺是否可以重新设计或重新组织，以避免这些问题，而不是在过程中“检查”品质。

　　对操作员任务、工作流程和信息需求的分析可以在工作的完成过程中指出问题。目标是要防止错误，通过设计这个系统来在错误发生的时候处理它们，例如，用户行动的“宽恕”、数据储存的多余，等。分析可能导致工艺的重新设计，以包括超越传统检查和甚至SPC的预防错误。(例如，航空业已经从飞行模拟器的使用受益，它测试新的驾驶员座窗设计的弱点，这个弱点导致飞行员出错)。同样，制造商可以使用模拟作为操作员培训的工具，以及在制造线使用之前找出人为错误的潜在原因的一个机会。

　　运转中的Poka-yoke：三个个案研究
　　在产品装配工艺中，工厂环境充满着错误的来源。以下三个个案研究提供了使用poka-yoke原理防止错误的例子，显示问题以及在工厂开发出的一个解决方案。

　　个案研究一 ： 电缆装配
　　问题：在焊接工艺中，装配工人必须小心，在700ºF以上温度工作时要保持所有元件的运作特性完整无缺。可是，许多元件不能经受如此高的加热。例如，在要求一个过滤器焊接于尾端的一个电缆的情况中，来自烙铁的热量可能毁坏过滤器，如果允许温度上升超过它的极限。作为对策，将一个散热夹(图一)安装在过滤器上面，来消散一些热量。只要使用夹子，该方法是有用的。可是，由于过滤器的圆形形状，将过滤器保持稳定是一个麻烦和难以掌握的工作，因此散热的方法令人气馁。最终，操作员背离了程序，而企图以独特的方式来稳定过滤器，甚至有时避免散热夹。

图一、一个集成散热与“第三只手”夹具
注意在该工具上产品接触的那些柱子

　　解决方法：一个由项目管理、品质、工程和生产方面组成的跨功能小组碰头来讨论这个问题。该小组开发一个基于poka-yoke的预防错误的概念，使用一个双功能夹具，它将电缆固定到过滤器并不需要散热。该新夹具起到焊接稳定性的夹子的作用，即，其内置的散热能力将烙铁的热量从过滤器散掉。从进入六边形边和散热器接触点的过滤器引脚读取温度读数，来测试该新的夹具。结果显示温度没有超过规格。

　　在没有同时将镀锡的引脚散热的情况下是不可能生产该产品的。操作员对该夹具的接受远高于对散热夹子的接受。(同样有帮助的：对其使用不要求额外的努力。)在使用该夹具之后客户失效降至零。

　　个案研究二：系统装配的实现
　　问题：软件、安全警告和用户手册作为一个媒体包到达顾客手上，有的东西多了，有的少了。这种情况重复发生，甚至在装配工人被警告要小心之后。作为防止缺陷的第一步，媒体包生产线设定为东西装袋的连续的流程，没有得到满意结果。相同类型的错误继续不减。

　　解决方法：为每一个参与人员准备一个媒体包的模板，为每一个要放入包里的东西画出一个一一对应的刻度线。包括零件的外形、零件编号和分配给媒体包模板的独特的工具编号。装配者用所有要求的东西通过填充所有画出轮廓的空间来装这个模板。然后模板内所装的东西同时全部放入完成的媒体包内，封上。通过保证模板上所有空间都被填上，来消除错误(图二)。

图二、媒体包托盘是“预防错误的”
在封包之前通过一个模板来指导零件的放置

　　个案研究三：电缆用具的错误防止
　　问题：在电缆用具工业，常见到长达20'、直径2"的系统捆扎成特殊的形状，来适应最终的设备，连接电路。这是一个费时的工艺，操作员疲劳，这是连接的绝对数量所造成的。

　　解决方法：为这种情况制作特殊的用具模板。这些poka-yoke模板含有标记电线路线的销针，和显示用具电路的导线图，加上解释性注释(图三)。该用具模板建造成刚好由品质部门认定的、作为第一个NPI工艺的尺寸比例。一旦得到认证，用具的电缆不要求重新检查。还有，在配线之后，可以连接到电气测试夹具，消除一旦电缆从模板取下在检查电缆的需要。在确切的配合其用具上点的位置放上标签，使得在模板上的时候转移用具上的标签成为一个简单的工作。

图三、一个poka-yoke电缆用具模板
这些板是刚好按比例制作，在配线之后，
电缆可以连接到测试夹具，避免重检步骤

结论

　　当一个制造商把poka-yoke预防错误的方法用作其NPI过程的一部分时，会发生许多积极性的东西。在所有级别上的和跨过所有功能的人员开始以一个预防性的方式来思考，而不是一种“事後”发觉的思维对待工艺错误。最后，缺陷率减少，因为poka-yoke工艺不允许有缺陷的产品通过到下一步。向着更加严格的品质管理系统(如QS-9000和ISO-9000的即将更新的版本)的趋势为制造上提供了进一步实施预防错误的模型。

References:
1. S. Shingo, Study of Toyota Production System from an Industrial Engineering Viewpoint, Tokyo, Japan Management Association, 1981.
2. S. Shingo, Zero Quality Control: Source Inspection and the "Poka-Yoke" System, Cambridge, Mass., Productivity Press, 1986.
3. S. Shingo, The Sayings of Shigeo Shingo: Key Strategies for Plant Improvement, Cambridge, Mass., Productivity Press, 1987.
4. S. Shingo, Non-stock Production: The Shingo System for Continuous Improvement, Cambridge, Mass. Productivity Press, 1988.

　　EDWIN B. SMITH III is senior director, operations at K*TEC Electronics, 1111 Gillingham Lane, Sugar Land, TX 77478; (281) 243-5993; Fax: (281) 243-5893; E-mail: smithe@ktecelec.com.

(Aaron 10/19/2001)