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.
Принцип действия poka-yoke характеризуются:
- стопроцентным охватом проверки
- быстрой обратной связью
- низкой стоимостью и простотой.
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:
- Система контроля — останавливает оборудование, когда возникает нарушение нормы, или блокирует заготовку зажимами, чтобы она не двигалась дальше по конвейеру, пока не будет обработана как требуется. Это более предпочтительная система, поскольку она не зависит от оператора.
- Система предупреждения — посылает оператору сигнал остановить машину или устранить проблему. Зависит от оператора, поэтому человеческий фактор не полностью исключен.
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:
- 1‑й уровень — обнаруживает несоответствие деталей или продукции. Система обнаруживает дефектную деталь, но не отбрасывает её.
- 2‑й уровень — не допускает несоответствие. Система не дает обработать дефектную деталь на следующей стадии производственного процесса.
- 3‑й уровень — конструкционная защита, например, изделие имеет такую конструкцию, что установить или собрать его непредусмотренным образом невозможно.
Принципы защиты от ошибок
Существует шесть принципов или методов защиты от ошибок. Они перечислены в порядке приоритета:
- Устранение: этот метод устраняет возможность ошибки путем редизайна продукта или процесса так, чтобы проблемная операция или деталь вообще больше не требовались.
Пример: упрощение продукта или соединение деталей, чтобы избежать дефектов продукта или сборки. - Замещение: чтобы повысить надежность, нужно заменить непредсказуемый процесс на более надежный.
Пример: Использование роботизации и автоматизации, чтобы предотвратить ошибки ручной сборки. Применение автоматических диспенсеров или аппликаторов для точной дозировки жидких материалов. - Предупреждение: инженеры-конструкторы должны разработать такой продукт или процесс, чтобы вообще невозможно было совершить ошибку.
Пример: Конструктивные особенности деталей, которые допускают только правильную сборку; уникальные разъемы для избежания неправильного подключения кабелей; симметричные детали, которые позволяют избежать неправильной установки. - Облегчение: Использование определенных методов и группирование шагов облегчают выполнение процесса сборки.
Пример: Визуальные элементы управления, которые включают цветовое кодирование, маркировку деталей. Промежуточный ящик, который визуально контролирует, чтобы все детали были собраны. Нанесение характеристик на детали. - Обнаружение: Ошибки обнаруживаются до того, как они перейдут на следующий производственный процесс, чтобы оператор мог быстро исправить проблему.
Пример: Сенсорные датчики в производственном процессе, которые определяют, что детали собраны неправильно. - Смягчение: Старание уменьшить влияние ошибок.
Пример: Предохранители для предотвращения перегрузки цепей в результате коротких замыканий.
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
- сенсоры энергетического контакта
- сенсоры, которые определяют изменения физических условий.
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:
- Бесконтактные переключатели — эти устройства используют лучи света для проверки прозрачных объектов, оценки сварных швов и проверки правильности цвета или размера объекта, прохождения объектов на конвейере, поставки и подачи деталей на конвейер.
- Лучевые датчики — похожи на бесконтактные переключатели, но для обнаружения ошибок используют лучи электронов.
Сенсор проверяет наличие крышек на бутылках. Если крышка отсутствует или плохо закручена, бутылка автоматически убирается с конвейера.
К другим типам энергетических сенсорных устройств относятся:
- Волоконные датчики
- Датчики площади
- Датчики положения
- Датчики габаритов
- Датчики вибрации
- Датчики перемещения
- Датчики для обнаружения проходов металла
- Датчики цветовой маркировки
- Датчики контроля двойной подачи
- Датчики положения объекта сварки
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:
- Сформируйте команду для внедрения poka-yoke и всегда учитывайте мнение людей, которые непосредственно участвуют в производственном процессе. В этом случае успех вероятнее, чем при привлечении внешних технических экспертов.
- Используйте систематизирование потока ценности, чтобы определить, где нужно повысить стабильность процесса. Это позволит сосредоточиться на областях, которые будут влиять на непрерывный поток.
- Используйте систематизирование процесса внутри выбранной области, чтобы четко определить каждый шаг процесса.
- Применяйте простую методологию решения проблем, например, диаграмму причинно-следственных связей, чтобы определить коренные причины проблем внутри процесса. Так вы выявите те шаги процесса, которые требуют внедрения защиты от ошибок.
- Используйте самую простую работающую технологию poka-yoke. Во многих случаях такие простые устройства как направляющие штифты и концевые выключатели будут отлично справляться. Однако в других случаях понадобятся более сложные системы.
- Отдавайте предпочтение контролирующим, а не предупреждающим системам, поскольку контролирующие системы не зависят от оператора.
- Заведите стандартную форму для каждого устройства poka-yoke со следующими полями:
- проблема
- тревожный сигнал
- действия в случае чрезвычайной ситуации
- способ и частота подтверждения правильности работы
- способ проверки качества в случае поломки.
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:
- система экстренного торможения
- система обнаружения пешеходов
- парковочная система
- система кругового обзора
- система аварийного рулевого управления
- система ночного видения
- система распознавания дорожных знаков
- система контроля усталости водителя.
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.