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1、7 自働化,7.1 自働化概述,本章要点,7.1自働化概述,丰田公司自働化的发展：,7.1自働化概述,自働化与自动化的比较：,7.1自働化概述,自働化原理与作用,自働化作用：,在实际应用中它主要包括两方面作用：提高效率和异常管理，即通过人机分离来提高效率，通过异常管理实现人机分离和保证品质。,7.1自働化概述,7.2 人机分离,当设备在自动运行时，人可以离开，去操作另一设备或其他工作，即所谓人机分离。,一、人机分离程度,人机分离程度划分为A、B、C、D4个等级，其中A等级分离程度最高，B至D依次降低：机器自身不能停止，需要人将机器停在恰当的位置，不实行分离；机器可以自动停在恰当的位置，分离程度
2、最低；机器完成一个循环后停止，属于D等级，为丰田公司常用等级；机器完成一个循环并机器取下工件后停止，属于C等级；机器完成一个循环、机器取下工件、安装工件、启动后停止，属于B等级；机器完成一个循环、机器取下工件、安装工件、启动机器并可以投料、搬运，属于A等级，实现全自动操作。,7.2 人机分离,例：某主轴在车床上需要加工A、B、C三个外圆面，操作过程为：安装工件；夹紧夹具；起动；监视；停止；准备起动；复位；打开夹具；取下。如图所示：车床在加工外圆面到规定长度时不能自行停止，因此加工过程中需要人的监视，一般手工进行停止。这样，一个人只能管理一台机器。为实现一人多机操作，可按如下步骤进行改进：,7.
3、2 人机分离,第一步：将机器停在恰当位置,第二步：机器完成1个循环后停车,安装自动停止装置，取消操作人员手工停止和监视工作。,取消操作人员以下操作：夹紧夹具； 准备起动；复位；打开夹具，这种自働化为D等级。,7.2 人机分离,第三步：机器取下工件,进一步改进，将取件工作机械化，人的工作只剩下：安装工件；起动，进一步节省人力及工时，达到C等级：,安装,取下,起动,A部加工时间,B部加工时间,C部加工时间,D等级机器,A部加工时间,B部加工时间,C部加工时间,C等级机器,7.2 人机分离,第四步：机器安装工件、起动,若机器可以自动安装工件并起动，操作者只是投入工件到物料箱，可以在加工过程中同时投放
4、多个工件，只要保持物料不中断即可，这样操作者的自由度将会更大，达到B等级的自働化。,第五步：机器投料、搬运,在B等级基础上改进，使机器自动地投料、搬运，这样操作者完全独立出来，只是更换刀具和质量检查等工作，达到A等级，实现人与机器的完全分离，节省了人力和工时，效率大大提升。,7.2 人机分离,为了实现人机工作的分离，重点考虑以下方面：,二、人机分离的推行方法,监视作业和保持作业自働化特殊作业自働化,在实现人机工作分离时要综合权衡投资和效果的关系，为了节省投资，一般按以下原则确定：,优先采用人机分离程度D等级只对有问题的部分实施自働化,7.2 人机分离,定义：异常管理就是指为了能够检测、控制、解
5、决生产过程中的 错误、突发和失控状况，而制定的一系列措施和管理手段。,7.3 异常管理,一、异常管理的概念,二、异常管理体系,异常管理主要有4大步骤：确定异常、能够检测异常、迅速处置和防止再发生。,7.3 异常管理,上图为异常管理体系图。具体包括实施异常管理的6个阶段和3方面的管理技术。实施异常管理的6个阶段：对异常进行确定可检测异常因异常停止、停留发生异常立即通知迅速处置防止再发生三方面的管理技术：作业方法方面设备方面加工物品方面,7.3 异常管理,1、确定异常（1）操作标准执行检查,三、异常管理内容,操作标准是指在现场进行标准作业时，以工艺图、质量检查标准、QC工艺表、安全标准为基础，能够
6、确保质量、成本、安全等各种操作条件与方法的标准文件的总称。具体代表性的文件有操作要领书、作业指导书和刀具更换操作要领书等。 操作标准执行情况可以从人、物和设备三个方面检查。,（2）通过培训让员工遵守,通过对操作者进行标准作业的培训，并使其遵守，从而减少异常的发生。 人员培训方面主要有：作业要领书、刀具换模作业要领书、品质检查要领书等。,7.3 异常管理,判断标准有：自主保全图表、自主保全计划等。,（3）确定保全管理项目,（4）确认各工程的质量管理项目,各工序内质量管理项目有：作业标准、QC工程表、品质检查标准、使用的简易检具等。,（5）防止质量确认遗漏,7.3 异常管理,2、检测异常 检测异常
7、包括三部分内容：能够检测异常、异常自停与人工停止、及时通知异常。,（1）能够检测异常,7.3 异常管理,通过自働化装置防止操作人员未按标准操作的异常。,1）检测人员异常,检测力矩的纠错装置,7.3 异常管理,在质量方面，可以采用完结工程来检测异常。 完结工程是指1个零部件、产品机能组合在同一个工位或同一班组、同一系内完成，并且在所在的工位、班组、系内确认质量、保证质量。,目的： 质量要在本制造工位内确认和保证，只给下道工序提供合格品，万一出现不良品，也要在其本工位修理，从而提高合格率。,7.3 异常管理,完结工程包括部品完结、分组完结和机能完结三种类型。,7.3 异常管理,汽车的完结工程示例,
8、7.3 异常管理,7.3 异常管理,2）检测设备异常,针对设备，除了依靠对比、记录、分析管理看板的各项检测指标来检测异常外，也可采用监视传感器检测异常的发生。,3）检测物品异常,物品是指原材料、半成品和成品等。 物品异常包括物品品种异常、物品位置异常、物品质量异常等。,力矩控制脉冲监视传感器,7.3 异常管理,（2）因异常自停或人工停止,1）自働化装置 2）人工停止,汽车装配线发生异常人工停线原理图a）超过定位停止线人工停止 b）定位停止线现场,7.3 异常管理,当异常发生时，设备自动停止或人工停止，并应及时通知相关人员。通知方式一般采用报警装置或系统。,（3）及时通知异常,报警装置根据功能划
9、分的类型如下:,7.3 异常管理,生产线异常情况处理流程示例如下:,7.3 异常管理,呼叫灯是在异常情况发生时，作业人员呼叫现场管理人员和维修人员而使用的，一般来说，呼叫灯配有不同的颜色，某种颜色表示某种求助。,在丰田公司作为报警装置的是电子显示板，日语叫“安灯”(ANDON)。丰田在每条生产线都装有包括呼叫灯和指示灯的电子显示板，如汽车总装的ANDON:,指示灯是用来指示哪个工位已发生异常或呼叫。,7.3 异常管理,在生产现场当通过各种途径把异常状况及时通知相关人员后，相关人员必须迅速作出处理，以消除异常现象，把停线造成的损失控制在最小。,3、迅速处理,设备异常的处理：,暂定处置紧急处置,品
10、质异常的处理步骤：,检查现场现物，判断重要性迅速处理联络相关联部门迅速进行后工程品质确认进行对象范围把握和不良品排除（不良品分类识别，良品选出等）排除原因，起动设备研究对策和再发生防止，再次明确各工序的异常内容,7.3 异常管理,4、防止再发生,5W法原理,5W法即“问5个为什么”分析方法，这里“5个”特指多个，即通过反复询问问题，直到找出异常问题的真正原因。,例：分析设备停转原因的5W法步骤：,1）为什么设备停转？因为元件脱离了原来的位置。2）为什么元件脱离原来的位置？因为设备超速运转。3）为什么设备超速运转？因为限位开关不工作。4）为什么限位开关不工作？因为限位开关内进了冷却液。5）为什么
11、限位开关内进冷却液？因为限位开关与冷却器的出口 太近。,异常处置：更换限位开关，尽快恢复生产。再发防止：因真正原因是限位开关与冷却器的出口太近，故采取将限位开关转移到冷却液溅不到的位置。,7.3 异常管理,分析设备故障原因的5W法,7.3 异常管理,应用5W法注意点,1、抓住问题本质,在追究问题的原因时，应考虑在指定的原因是否包含因果关系，并用简单的文字描述问题。,未抓住问题本质,抓住问题本质,例：线夹把手夹住了，为什么会夹住呢？,7.3 异常管理,2、因果关系应逆向成立,在追求真因的提问过程中，如果逆向关系不成立，则所提出的对策可能不正确。,逆向关系成立,逆向关系不成立,7.3 异常管理,3
12、、问题不扩大,对待问题要实事求是，不应扩大。,7.3 异常管理,定义：防错，也叫防呆，是指通过设计一种方法或程序，消除产生差 错的条件或使出错的机会减到最低，它是一种在作业过程中采 用自动作用、报警、标识、分类等手段，是作业人员不特别注 意也不会失误的方法。,7.4 防错法,操作动作轻松，提升效率与产品质量减少对技能的依赖，尊重工人的智能消除作业危险，提供安全保障,防错法是实施自働化以防止异常发生的一个重要方法，它的基本前提是：任何需要通过人员干预和判断的活动，都是有可能发生错误的。,防错的作用,错误类型,产生错误的原因基本可归为三大类，即人的原因、方法原因和设备原因。人的原因占了绝大部分（7
13、7.8%）。,人为错误是指操作者实际完成的职能与该工作所要求完成的职能之间的偏差。人为错误分三种情况：,未执行分配给他的职能；执行了未分配给他的额外职能；错误地执行了分配给他的职能（按错误的程序或错误的时间 执行了职能，或执行职能不全面）。,7.4 防错法,人为的错误类型：,7.4 防错法,7.4 防错法,防错原则与思路,1.防错模式,（1）失误防止观点,传统的失误防止方式 对作业者进行大量培训，管理人员要求作业者认真工作，对失误的作业者进行处罚POKA-YOKE的失误防止方式 原理：用一套设备或方法使作业者在作业时直接可以明显发现缺陷或使操作失误后不产生缺陷。,特点： 全检产品但不增加作业者
14、负担必须满足POKA-YAKE规定的操作要求，作业过程才能完成低成本实时发现失误，实时反馈,7.4 防错法,（2）POKA-YOKE的四种模式,有形POKA-YOKE防错 针对产品、设备、工具和作业者的物质属性，采用的一种硬件防错模式。有序POKA-YOKE防错 针对过程操作步骤，对其顺序进行监控或优先对易出错、易忘记的步骤进行作业，再对其他步骤进行作业的防错模式。分组和计数式POKA-YOKE防错 通过分组或编码方式防止作业失误的防错模式。信息加强POKA-YOKE防错 通过在不同的地点、不同的作业者之间传递特定产品信息以达到追溯的目的。,7.4 防错法,2.防错法思路,3.防错原则,使作业
15、动作不困难使作业不依赖感官,使作业不要技能使作业不会有危险,7.4 防错法,防错手法,1.断根原理,2.保险原理,断绝形成错误的条件，从根本上排除造成错误的原因。,需要两个或以上动作共同或依序执行才能完成工作，以避免错误之发生。,3.自动原理,以各种光学、电学、力学、机构学、化学等原理来限制某些动作的执行或不执行，以避免错误发生。,包装工序工件位置正确性防错,7.4 防错法,1）刀具检知棒,2）计数器,7.4 防错法,4.顺序原理,为了避免工作顺序或流程前后倒置，可依编号顺序排列，从而减少或避免错误的发生。,在现场可以通过检查表，对每项作业逐项检查来防止人为疏漏，如出货检查表、包装检查表、5S
16、检查表等。,1）资料夹的斜线定位,2）重力式货架,7.4 防错法,5.隔离原理,隔离原理亦称保护原理，是指靠分隔不同区域的方式，来达到保护某些地区，使其不能造成危险或发生错误。,图：轮罩总成螺柱焊夹具 改善a）改善前b）改善后,7.4 防错法,6.相符原理,相符原理是指通过检核动作是否相符合来防止错误的发生，可以以形状、符号、数学公式、声音、数量等方式来检核。,内存条的防错口,7.4 防错法,7.复制原理,同一件工作，如需做两次或以上，最好采用“复制”方式来达成，这样既省时又不会产生错误。,以“复写”方式以“透视窗”方式以“拓印”方式以“复诵”方式,8.层别原理,为避免将不同的工作做错，可采取： 以线条之粗细或形状加以区别以不同颜色来代表不同工作的内容。,9.警告原理,当有不正常的现象发生时，能以声光或其他方式显示出各种“警告”的信号，以避免错误的发生。,10.缓和原理,通过各种方法尽可能减少错误发生后所造成的危害程度。,7.4 防错法,防错装置处置流程,7.4 防错法,Thank You !,
