FMEA&POKA-YOKE 在制絲工藝管控中的運用

李 強，劉 暢，李 俊，宋賀萱，丁 鼎，劉學超，李家喜

（湖北中煙工業(yè)有限責任公司襄陽卷煙廠，湖北 襄陽 441000）

FMEA 是“失效模式及后果分析”的英文（Failure Mode and Effects Analysis） 縮寫，可分別應用于系統(tǒng)（System） 失效模式及后果分析（S-FMEA）、產品設計（Design） 失效模式及后果分析（D-FMEA），過程（Process） 失效模式及后果分析（P-FMEA）。是分析、預測過程中潛在的失效，研究失效的原因及其后果，并采取必要的預防措施，以避免或減少這些潛在的失效，從而提高產品、過程可靠性的一種質量工具[1]。

POKA-YOKE（防差錯法），又稱愚巧法、防呆法。針對的是事件，是一種在過程失誤發(fā)生之前即加以防止的手段，應用斷根、保險、自動等10 大防錯原理，屬于個案性防差錯裝置或技術應用。通過該技術及裝置的應用，替代以往依靠操作者完成的重復勞動，提高質量監(jiān)控效率，并從根本上消除那些由于人為疏忽和經驗直覺而產生的缺陷。

目前，FMEA 和防差錯技術廣泛應用于航空、船舶、汽車、電子等制造業(yè)。在卷煙、再造煙葉的質量管控中已見相關報道，但在制絲生產環(huán)節(jié)的應用研究尚不系統(tǒng)。襄陽煙廠正在創(chuàng)建“一流細支煙企業(yè)”，為貫徹“零缺陷、零浪費”的質量管理理念，企業(yè)積極探索運用P-FMEA 質量工具對生產過程中各個工序的潛在質量風險進行識別，并以POKAYOKE 作為預防性技術在工藝管控中應用。探索2種質量工具的融合應用，推動質量管理體系的有效運行。

1 P-FMEA 在制絲工序中的應用

1.1 制絲生產過程

在卷煙生產過程中，制絲工藝的工序最多，流程最長，工藝控制指標繁多。制絲生產過程主要是指片煙原料從出庫投料到成品煙絲進入儲柜風力送絲或裝箱外發(fā)的整個生產過程。大體包括開箱解包、切片、松散回潮、葉片加料、切葉絲、烘葉絲、葉絲風選、摻配加香、儲絲、送絲或自動裝箱等工序。

制絲工藝流程圖見圖1。

圖1 制絲工藝流程圖

制絲車間FMEA 風險評估系統(tǒng)的建立與應用涵蓋從煙葉原料、香糖料入庫到成品煙絲進入儲柜至送絲或裝箱發(fā)出的生產運行全過程。原料包含煙葉、造紙法薄片、膨脹煙絲、外來煙絲、外來梗絲，從原料進入制絲車間循環(huán)庫開始，以各工序為節(jié)點進行P-FMEA 潛在失效模式及后果分析，依據工藝流程圖進行產品特性、過程特性梳理[2]。

1.2 P-FMEA 評價指標及評分準則

在正式評價失效后果程度之前，應先形成或審視修訂失效后果嚴重度、頻度、探測度的評價準則，作為評價風險和現行控制措施有效性的依據。對失效后果的嚴重度、頻度、探測度的評價準則確立，應依據法律法規(guī)的要求和顧客的要求，結合組織的相關技術標準和生產制造過程的實際能力水平進行確定。制絲生產P-FMEA 評分指標為風險順序數（RPN），由嚴重度（S）、頻度（O）、可探測度（D）三者相乘得到[3]。通過RPN 值的計算，使?jié)撛谑Ｊ降挠绊懗潭鹊玫搅炕种翟礁?，則風險越大，表明潛在的質量隱患越嚴重。

1.2.1 嚴重度（S） 評分準則

嚴重度Severity（S） 劃分為1~10 分，共10 個等級，對制絲生產環(huán)節(jié)的產品關鍵要求的嚴重程度進行分級，從對消費者健康、需求、內部顧客（下道工序、卷包車間） 和外部顧客（合作廠家） 使用、產品感官品質和外觀這幾個方面的影響進行評價。

制絲車間P-FMEA 嚴重度（S） 評分標準見表1。

表1 制絲車間P-FMEA 嚴重度（S） 評分標準

1.2.2 頻度（O） 評分準則

頻度Odds（O） 指失效模式發(fā)生的可能性，是評價現行控制方法的有效性和成熟度的指標。在FMEA 推進過程中，結合制絲環(huán)節(jié)實際需求，將頻度等級劃分為3 個方面，可以通過已發(fā)故障統(tǒng)計，計算失效發(fā)生的頻度；也可以通過對生產環(huán)節(jié)中各工序的潛在質量失效事件進行歸納整理，并根據失效原因與疊加風險，以及現有的控制措施，評估失效可能發(fā)生的概率[4]。頻度（O） 作為風險評估的重要指標，共劃分為1~10 個等級。

制絲車間P-FMEA 頻度（O） 評分標準見表2。

表2 制絲車間P-FMEA 頻度（O） 評分標準

1.2.3 探測度（D） 評分準則

探測度Detectability（D） 是指與過程控制欄目中所列的最佳探測控制相關聯的定級數。共劃分為1~10 個等級。

制絲車間P-FMEA 探測度（D） 評分標準見表3。

表3 制絲車間P-FMEA 探測度（D） 評分標準

在制絲線上，探測度代表著各工序生產環(huán)節(jié)現行控制措施：設備設施的自伺服功能、自動檢測功能、測量系統(tǒng)的能力和穩(wěn)定性、防差錯措施的作用與可靠性的強弱。預防和感知失效發(fā)生的能力越高，探測度評級分值越低。在等級劃分中，10 級代表不存在具有探測能力的過程控制或不能探測或沒有分析；1 級是指通過機器設計或零件設計預防錯誤（原因） 出現，在產品及過程設計時采用防錯技術，確保不生產出有差異的零件[5]。

1.2.4 風險順序數（RPN）

風險順序數的大小代表潛在失效事件的嚴重程度。在分析綜合評估現行控制措施的有效性時，根據企業(yè)工藝要求并結合制絲車間工藝管控的實際，決定采用紅綠燈的可視化方法，突出潛在控制風險：嚴重度（S） 和頻度（O） 都在7 分及以上的，為紅燈；嚴重度（S） 和頻度（O） 都在4 分及以下的，為綠燈；嚴重度（S） 和頻度（O）） 為5~6 分的，為黃燈；嚴重度（S） 在8 以分上的關鍵要求，為黃燈；RPN 分值100 分的，為紅燈；紅燈為核心關注，黃燈為重點關注、綠燈為控制項。對高風險項應策劃優(yōu)先改進行動計劃[6]。

以貯絲送絲環(huán)節(jié)的人工上絲為例：人工摻兌煙絲混牌模式的嚴重度（S） 為9 分，頻度（O） 為2分，探測度（S） 為7 分，RPN 值=9×2×7=126 分。

人工送絲P-FMEA 分析見表4。

表4 人工送絲P-FMEA 分析

2 POKA-YOKE 在制絲工序中的應用

通過P-FMEA 對制絲生產過程中潛在失效風險的識別，除了1.2.4 中所述人工上絲的高風險項，在輥道備料、香糖料配置、回絲摻兌、膨絲摻兌、香糖料領用上料、物料進柜、出柜環(huán)節(jié)都是RPN 評分值高的工序缺陷。這些工序一些關鍵要求的控制主要通過操作人員的首檢、互檢和紙質或電子記錄來保證。而人為疏忽、經驗直覺往往是導致潛在失效模式變成已發(fā)故障的根本原因[7]。為了降低產品含雜、煙絲錯用、產品錯裝等一系列操作者無法消除的潛在失效風險，企業(yè)引入質量追溯的POKAYOKE 防差錯法，針對FMEA 識別出的高風險項，運用防差錯技術或裝置，從根本上消除或預防風險的發(fā)生[8]。

2.1 質量追溯系統(tǒng)的應用

通過生產流程梳理，建立制絲車間質量追溯運行流程圖，確定制絲車間備料投料、糖料配置使用、輔料摻兌、香精配置使用、成品煙絲轉序5 個主要質量追溯及在線校驗防錯模塊（見圖2），并以此建立物料BOM 和物料信息化編碼，在編碼物料使用前通過手持PDA 掃碼獲取物料信息，并與BOM 實時校驗，實現物料在線防錯。

圖2 質量追溯業(yè)務圖

質量追溯業(yè)務圖見圖2。

2.2 質量追溯防差錯應用實例

以1.2.4 中人工摻兌煙絲混牌的失效模式為例，人為疏忽、未核對生產信息或箱裝煙絲標識信息直接摻兌是導致失效發(fā)生的主要原因。在引進質量追溯防差錯系統(tǒng)后，建立了質量追溯生產指令系統(tǒng)，以儲絲房供絲的交班確認、班中換批、換牌等系統(tǒng)化操作，將煙絲送絲牌號、批次號、喂絲機、風管號、機臺號關聯起來。人工摻兌煙絲前，在PDA 上選擇喂絲機，自動獲取已經下達的生產批次信息，掃描錄入箱體物料信息化編碼，經系統(tǒng)BOM 校驗無誤后進行摻兌。

人工上絲質量追溯流程圖見圖3。

圖3 人工上絲質量追溯流程圖

通過利用自動防錯原理，對錯誤信息提示預警，預防了混牌、混批、斷料等潛在失效模式的發(fā)生。人工上絲混牌的失效模式RPN 值由改進前的126 分降低至9×1×2=18 分，使?jié)撛谑эL險得到了有效控制。人工送絲改進后P-FMEA 評價見表5。

表5 人工送絲改進后P-FMEA 評價

3 結論

運用P-FMEA 技術對制絲生產流程全面分析，質量追溯等防差錯技術或裝置的運用，使工序關鍵要求的RPN 值得到有效降低。FMEA 技術和防差錯技術的融合運用為風險優(yōu)化提供了新的思路和方向，通過二者的有機結合，有效降低了制絲工藝工序或控制點的質量風險，提升了制絲生產過程質量風險管控水平。