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Proe防错的设计(防呆设计)

发布日期:2014-09-09  来源:百佳学习邦  作者:李勇  浏览次数:2883
核心提示:在进行产品装配时,如果零件存在着一个正确位置,传统的方法是通过装配过程的管控和对操作人员的培训来指导操作人员把零件装配到正确位置。
 proe防错的设计(防呆设计)
If anything can go wrong,it will
 
(1)墨菲定律
爱德华.墨菲是一名工程师,他曾参加美国空军于1949年进行的MX981实验。这个实验的目的是为了测定人娄对加速度的承受极限。其中一个实验项目是将16个火箭加速度计悬空装置在受试者上方,当时有两种方法将加速度计固定在支架上,而不可思议的是,竟然有人有条不紊地将16个加速度计全部装在错误的位置。于是墨菲作出了著名的论断:“如果有两种选择,其中一种将导致灾难,则必定有人会作出这种选择”。此论断后来演变为可能出错的事情,就会出错(If anything can go wrong,it will)
墨菲定律在生活中还有其他的延伸,以下仅供娱乐:
1)你携伴出游,越不想让人看见,越会遇见熟人。
2)你有两把相似的钥匙,你总会用错误的一把钥匙去开门。
3)你若帮助了一个急需用钱的朋友,那他一定会记得你——在下次他急需用钱的时候。
4)你早到了,会议却取消。你准时到,却还要等。迟到了,那就是真的迟到了。
5)另一排总是动得比较快。你换到另一排,你原来站的那一排就开始动得比较快了。你站得越久,越可能是站错了排。
6)你买入一只股票,股票就一直下跌。你把股票抛了,股票即扶摇直上。
 
(2)防错法
防错(mistake-proof,error-proof)法是指通过产品设计和制造过程的管控来防止错误的产生。日本丰田公司第一次提出了防错的概念。我国台湾称之为防呆法,顾名思义,就是一个呆子来装配也不会产生错误。
防错法能够达到以下目的:
1)减少错误、提高产品利润率。
2)减少时间浪费、提高生产率。
3)提高产品使用人性化程度、消费者满意度和产品信誉。
4)提高产品质量和可靠性。
在进行产品装配时,如果零件存在着一个正确位置,传统的方法是通过装配过程的管控和对操作人员的培训来指导操作人员把零件装配到正确位置。但是,残酷的事实告诉人们,在某一天,零件继续将会被装配在错误的位置,这可能仅仅是因为操作人员的一次心不在焉。试想,一个操作人员每天进行同样的装配工作上百次、上千次甚至上万次,如果产品设计不能提前预防装配错误的发生,那么就算是万分之一的概率,操作人员稍微不留神,错误就发生了。因此,产品设计必须进行防错的设计,提前预防装配过程中可能发生的错误。
 
(3)Proe产品设计生活中防错设计的典型例子
USB接口是计算机中最常用的一种接口方式,广泛应用于数码相机、数码摄像机、移动硬盘、U盘、鼠标和键盘等与计算机的连接。USB的接口设计是一种典型的防错设计。只有当USB插头插入方向正确时,USB插头才能够插入到计算机的USB接口中;当USB插头方向插入不对时,USB接口中孔槽的不对称设计会阻止USB设备的进一步插入。USB接口和USB插头的设计如图2-32所示。
那么,USB的接口设是一个理想的防错设计吗?平均下来,笔者每天会使用USB接口两到三次,但并不是每次的使用心情都是愉快的。根据USB接口中孔槽的不对称防错设计,在USB插头接触到USB接口之彰,USB插头有两种插入方向:一种是正确的方向,USB插头和USB接口中的不对称孔槽刚好对应,USB插头能够顺利插入到USB接口中;另外一种是错误的方向,USB插头和USB接口中的不对称孔槽不对应,USB接口阻止了USB的插入,此时必须USB插头的插入方向。理论上来说,每次插入USB设备都有50%的可能性插入方向不对,而每次当作者感觉到插入方向不对时,不得不放下手中的工作,把全部注意力放在USB上,仔细看清楚USB插头孔槽的位置和USB接口中孔槽的位置,再对齐,USB设备才能插入成功。相信很多人都有这样的体会,期望着USB接口的设计也像计算机的耳机接口一样,我们闭着眼睛、漫不经心地就可以把USB设备插入到计算机中,这才是人性化的设计。
因此,USB的接口设计是一个好的防错设计,但不是最理想的防错设计,因为它不人性化。换句话说,最理想的防错设计不但能够防止错误的发生,还能够防止你产生错误的念头。
在面向装配的产品设计中,防错的设计不仅仅是满足产品制造过程中防错的要求,还需要满足消费者使用产品过程中的防错要求。
消费者使用产品的过程中也是产品装配过程的一部分,更为重要的是消费者对于防错的要求更高,不但要做到防错,还需要做到使用人性化,因为不可能去教育消费者“你应该这样做”、“你应该那样做”。作为很多产品(比如计算机、电视机、空调等)的消费者,他们根本不会花时间去阅读产品使用手册。
防错的设计可以分为设计阶段的防错和装配阶段的防错。传统的防错设计关注产品的装配阶段,为此,企业不得不花费大量的人力和物力来培训操作人员和花费大量的金钱来购买自动化设备。面向装配的产品设计优先考虑产品设计阶段的防错,只有当设计阶段的防错很难实现或者代价太高的时候,才考虑装配阶段的防错。
Proe防错的设计(防呆设计)
1.Proe产品设计零件仅具有唯一正确的装配位置
任何一个零件在产品装配中只能具有唯一正确的装配位置,只有当零件装配位置正确的时候,零件才能被固定。如果零件有多个装配位置,产品或零件上应当具有特征来阻止零件被装配到错误的位置。前面说到的USB接口就是一个例子,USB接口有且只有一个正确的装配位置,当USB插头插入方向不对时,USB接口上的不对称孔槽就会阻止USB设备的继续插入。
在三维软件中,把零件绕着零件中心轴旋转90度、180度,进行简单的装配过程模拟就能够判断零件是否具有唯一正确的装配位置。

非对称的孔、槽和凸台等是常用的防错设计特征。
 
2.Proe产品设计零件的防错设计特征越明显越好
在允许的情况下,零件的防错特征设计得越明显越好。非对称的孔、槽和凸台越不对称越好。PS/2接口的防错设计不是一个很好的防错设计,正是因为鞭防错牲不够明显。
在USB接口出现之前,PS/2接口是键盘和鼠标的通用接口。PS/2接口和PS/2插头的防错设计具有两个防错特征:其一是PS/2接口中长方形的孔与PS/2插头中间的长方形柱子;其二是PS/2接口四周不对称的三个孔与PS/2插头四周的三个金属突起。只有当以上两个防错特征一一对齐时PS/2插头才能正确插入。但是,两个防错特征尺寸都比较小,在实际操作过程中要对齐非常困难,必须把PS/2插头和接口完全对齐,才能保证正确插入,稍有偏差都不能成功。PS/2接口的这种使用感受只有用“痛苦”来形容,使用过PS/2接口的键盘和鼠标的朋友们对此一定深有体会。因此,PS/2的防错设计不是一个理想的防错设计。
Proe防错的设计(防呆设计)
 

3.Proe产品设计夸大零件的不相似处
一天,妈妈给一对双胞胎兄弟喂牛奶,当妈妈把两个孩子都喂完后,老大哭了:“妈妈,你偏心,给弟弟喂了两次都不给我喂。”
针对相似的零件,在进行防错设计时,尽量把它们合并成一个零件,如果不行,则夸大零件的不相似处。
如果在产品装配的生产线上,有两个相似的零件需要装配在不同的位置实现不同的功能,它们的唯一判别方式是零件料号,那么这就存在着两个零件互相装错位置的风险。如果操作人员不仔细查看零件的料号,很容易会把一个零件当成另外一个零件,产生装配错误,带来返工,造成时间和成本的浪费。如果当零件固定不可拆卸时,如焊接、铆合、热熔等,这会造成整个产品的报废,带来更大的成本损失。
在前面我们讨论了如何把相似的零件合并成一个零件。对于相似的零件,最理想的防错设计是把它们合并成一个零件,如果不能,则需要把零件的不相似处设计得很明显,尽量使得两个零件看上去完全不一样,这就可以避免在装配过程中,零件被错误地装配到其他位置。如图2-36所示,如果两个零件不能合并成一个零件,那么就需要把这两个零件设计得明显不同,使得操作人员能够很清楚地认识到两个零件的区别,从而避免产生装配错误。

4.Proe产品设计夸大零件的不对称性
对于单个零件的防错设计,应尽量使得零件从各个角度都对称,如果不能,应夸大零件的不对称性.
最好的零件是各个角度都对称的零件,不论怎样装配,零件都不会发生装配错误。如图2-37所示,人们日常生活中使用的音频接口和音频插头在轴线上是360度对称,因此把音频插头插入到音频接口中,无论插头怎么旋转,都不会插错。
最好的产品防错设计是根本不需要防错,这是防错设计的最高境界。完全对称的零件符合这样的要求,产中品设计时根本不需要担心防错问题。
如果零件因为设计限制无法做到对称,则需要夸大零件的不对称性。零件的不对称性越明显越好。
在原始的设计中,零件左右两侧凸台的高度一侧为4MM,一侧为5MM,相差1MM,但这是零件的功能要求,无法更改,零件相对于两孔中心连线的对称性无法获得;在改进的设计中,增加左侧凸台的长度,夸大零件的不对称性,零件的不对称性非常明显,从而避免装配错误的产生。

5.Proe产品设计明显的防错标识
如果零件防错特征很难设计,至少需要在零件上做出明显的防错标识,指导操作人员的装配,或者告诉消费者如何使用。这些标识包括符号、文字和鲜艳的颜色等。
一个左右对称的零件,因为设计的限制,零件无法添加不对称的孔、槽以及凸台等防错特征,那么机械工程师至少需要在零件上添加明显的标识(例如符号或文字)来指导操作人员的装配或者消费者的使用。
PS/2的接口防错设计也是一个典型的颜色防错的实例。鼠标的PS/2接口和插头是绿色,键盘PS/2接口和插头是紫色,使用同种颜色来告诉消费者哪一个接口该插鼠标、哪一个该插键盘,防此消费者把鼠标插头插到键盘接口上或把键盘插头插到鼠标接口上。同时,在鼠标和键盘插头上分别有鼠标和键盘的符号,在计算机相应的接口处也有鼠标和键盘的符号,这也是防错的特征。当然,这些符号太小,不容易引起消费者的注意。
需要注意的是,这一类的防错特征不是理想的防错设计方法,必须获得操作人员或消费者的注意才能够保证防错设计的成功。这不是防错设计的最佳方法。

6.最后的选择:通过制程来防错
当通过产品设计进行防错造成产品成本高昂,甚至无法通过设计进行防错时,可以通过产品的制程管控来防错。当然,通过制程管控来防错是防错设计最后的选择。此时,机械工程师应当把防错的要求准确、清晰地告诉装配工程师。
Proe防错的设计(防呆设计)

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