Poka yoke, czyli systemy odporne na błędy

O czym myślisz kiedy kierujesz samochodem? Czy przez cały czas jesteś skupiony na prowadzeniu samochodu i bacznie zwracasz uwagę na innych uczestników ruchu drogowego? Nie sądzę… Podobnie jest z pracownikiem (operatorem) na linii produkcyjnej. Nie jest możliwe aby był on przez cały czas pracy skupiony na tym co robi i nie popełniał błędów. Wtedy wielu określa to zjawisko ludzkimi błędami wynikłymi z nieuwagi pracownika i niestety wielu menadżerów / inżynierów uważa, że powstałe w skutek tego wady wyrobów to wina pracownika… Nic bardziej błędnego!

O czym myślisz kiedy kierujesz samochodem? Czy przez cały czas jesteś skupiony na prowadzeniu samochodu i bacznie zwracasz uwagę na innych uczestników ruchu drogowego? Nie sądzę… Podobnie jest z pracownikiem (operatorem) na linii produkcyjnej. Nie jest możliwe aby był on przez cały czas pracy skupiony na tym co robi i nie popełniał błędów. Wtedy wielu określa to zjawisko ludzkimi błędami wynikłymi z nieuwagi pracownika i niestety wielu menadżerów / inżynierów uważa, że powstałe w skutek tego wady wyrobów to wina pracownika… Nic bardziej błędnego!

Gdyby na miejscu tego pracownika pracował jakikolwiek menadżer czy inżynier to popełniał by te same błędy – a być może nawet więcej 😉 Dlatego też można stwierdzić, że w znakomitej większości przypadków przyczyna błędów nie tkwi w ludziach lecz w systemie (w metodzie pracy, stosowanych narzędziach, procedurach postępowania itd.). Jeżeli przyjrzymy się uważnie procesowi powstawania wady to możemy stwierdzić że pomiędzy pomyłką a powstaniem wady jest prawdopodobne, że tą pomyłkę można wykryć i przez to nie dopuścić do powstania wady.

Co to jest urządzenie poka yoke?

Urządzenia poka yoke służą do tego, aby wykryć pomyłkę operatora i przez to zapobiec powstaniu wady lub jak najwcześniej ostrzec operatora jeżeli taka wada już powstała.

Twórca poka yoke

Za twórcę Poka-Yoke (ang. „mistake-proofing”) uważa się japońskiego inżyniera Shigeo Shingo (1909-1990), który jednocześnie był wynalazcą metody SMED (szybkie przezbrajanie maszyn) oraz był jednym z kluczowych architektów słynnego systemu produkcyjnego Toyoty (TPS). W 1961 roku zastosował pierwsze rozwiązanie Poka-Yoke przy montażu wyłącznika elektrycznego w fabryce Yamada Electric. Następnie w latach 60tych i 70tych XX wieku Poka-Yoke było coraz częściej stosowane w zakładach w Japonii. W późniejszych dekadach pojawiło się w USA i Europie w pewnym zakresie.

Rodzaje urządzeń Poka-Yoke

Shingeo Shingo dzieli urządzenia Poka-Yoke ze względu na ich funkcje i stosowane metody:

Funkcje regulacyjne („regulatory functions”):

• Metody kontroli / sterowania („control methods”)
• Metody ostrzegania („warning methods”)

Funkcje ustawiające („setting functions”)

• Metody kontaktu („contact methods”)
• Metody ustalonej wartości („value methods”)
• Metody koniecznego kroku („motion step methods”)

Metody kontroli / sterowania

Metoda kontroli / sterowania polega na zatrzymaniu maszyny / procesu w przypadku wystąpienia wady. Wadliwy element należy następnie poprawić (lub usunąć) i ponownie uruchomić maszynę. Najczęściej spotykamy taki system gdy maszyna która wykonuje jakąś operacje ma wbudowane funkcje kontrolne i zatrzymuje się jeżeli stwierdzi wadę w wyrobie / procesie. Taki system jest efektywny z punktu widzenia eliminacji wad, ale czasem zatrzymywanie procesu może mieć negatywny wpływ na wydajność (bo ponowne uruchomienie maszyny jest czasochłonne itp.) Wtedy należy rozważyć inne rozwiązania, aby nie zatrzymywać maszyny. Przykładowo można oznaczać wadliwy wyrób bez dłuższego zatrzymania maszyny i następnie ten wyrób usunąć / poprawić przed kolejnym etapem procesu.

Metody ostrzegania

Ta metoda polega na ostrzeganiu operatora, że wystąpiła wada za pomocą alarmu dźwiękowego, świetlnego itp. Wadą tej metody jest to, że jeżeli operator nie będzie reagował na alarm to wady będą nadal powstawały. Tą metodę należy stosować wtedy gdy nie możemy użyć pozostałych rozwiązań. Proszę także zwrócić uwagę, iż ważne jest w jaki sposób ostrzegamy operatora. Proszę się zastanowić nad rodzajami alarmów, kolorów alarmu (najlepiej stosować kolor czerwony lub podobne). Czasami okazuje się, że operatorzy mogą nie reagować na „alarm” jeżeli zastosuje się kolory lub dźwięk, które nie wyróżniają się od otoczenia. Przykładowo pulsujące czerwone światło zwraca uwagę bardziej niż stale świecące światło koloru żółtego. Dodając do tego sygnał akustyczny można dodatkowo zwiększyć prawdopodobieństwo, że operator zareaguje szybko.

Metody kontaktu

Ta metoda polega na wykrywaniu określonych nieprawidłowości (zmian kształtu, koloru, wagi, temperatury itp.). Detekcja jest realizowana przez czujnik lub inny mechaniczny element urządzenia Poka-Yoke. Przykładowo może to być odpowiednio zaprojektowane oprzyrządowanie, w którym są zamontowane elementy mechaniczne (wypustki, bolce, itp.) uniemożliwiające niepoprawne założenie elementu. Mogą być także wykorzystane różnego rodzaju czujniki (wyłączniki krańcowe, czujniki zbliżeniowe, fotokomórki, detektory metalu, koloru itp.), które uniemożliwiają wykonanie przez operatora błędnych działań.

Metody ustalonej wartości

Ta metoda polega na wykrywaniu błędów przez sprawdzenie ilości ruchów i/lub elementów w operacjach gdzie jest wymagane aby wykonać odpowiednią ilość ruchów lub użycia określonej ilości elementów. W tym celu stosuje się różnego rodzaju liczniki wykonanych ruchów (np. ilości wywierconych otworów) lub przekazuje się do danej operacji określoną (wyliczoną) liczbę elementów (np. ilość śrub do wkręcenia do wyrobu)

Metody koniecznego kroku

Ta metoda polega na wykrywaniu nieprawidłowości w przypadku gdy dany ruch ma być wykonany w określonym czasie lub określonej kolejności względem kolejnych operacji. Przykładowo załóżmy, że wymagane jest aby operator pobrał element z pojemnika w określonym czasie (lub w określonej sekwencji) i zamontował go w wyrobie zanim wyrób opuści jego stanowisko pracy (na linii montażowej o wspólnym transporcie). W takim przypadku można wstawić czujnik pobrania elementu (fotokomórka, licznik, waga itp.) i jeżeli element nie zostanie pobrany od momentu wjazdu wyrobu na stanowisko aż do jego wyjazdu (w określonym czasie) to włącza się alarm i zatrzymuje transport.

Przykłady

Przykładowe urzadzenia poka-yoke przedstawiono w pliku PDF. Przykłady poka-yoke (PDF)

Podsumowanie

Urządzenia Poka-yoke pozwalają nam na znaczącą poprawę jakości procesów produkcyjnych i eliminacje błędów. Ta metoda jest o wiele bardziej efektywna niż jakakolwiek kontrola wyrobu lub SPC i zalecam jej stosowanie zamiast innych form kontroli procesu / wyrobu tam gdzie to tylko możliwe. Urządzenia Poka-yoke powinny być maksymalnie proste. Podczas ich projektowania proszę najpierw szukać prostych i tanich metod oraz rozmawiać z pracownikami na linii produkcyjnej, gdyż oni często znają wiele problemów.

Proszę starać się tak projektować proces, aby operacje poprawne były wykonywane łatwo a wykonanie operacji błędnej było utrudnione (to już może znacząco eliminować błędy). Jeżeli jakiegoś problemu nie możemy uniknąć to starajmy się sprawić aby jego wpływ był jak najmniejszy. Czasem może się okazać, że rozwiązanie jakiegoś problemu może wymagać bardziej zaawansowanych urządzeń. Dlatego zalecam zapoznać się z możliwościami automatyki przemysłowej. Obecnie można kupić szereg czujników praktycznie każdej wielkości fizycznej oraz różnego rodzaju liczniki / programowalne sterowniki. To stwarza wielkie możliwości budowania urządzeń Poka-yoke.