淺析生產制造過程中人為因素的控制

●王 碩

一、引言

AS9100D:2016 中的10.1“改進”的“總則”規定，組織應“糾正、預防或減少不利影響”；10.2“不合格和糾正措施”規定，組織應“確定不合格的原因，適用時，包括與人為因素相關的原因。”可見，新版宇航質量管理體系要求標準強調了人為因素是航空航天行業中發現的各類不合格的固有原因和初始原因，組織應當充分認識人為因素的原因并采取應對人為因素的影響，這是組織有效運行質量管理體系所必要的。因此，需要借助適用的質量管理工具和方法，對生產制造過程中的人為因素進行分析和研究，制定并實施有效措施以對導致不合格產生的人為因素進行有針對性的預防和控制，可以減少人為差錯造成的質量問題，保障質量和安全，提高工作效率。

二、問題提出

某單位連續收到顧客反饋，其合格交付的某型產品在X射線檢測復驗過程中存在冶金缺陷問題。經調查，產品的X 射線底片上確實存在超標缺陷顯示，但評片人在底片評定和復核過程中均未發現，因而未能在X 射線檢測報告中報告。由于底片評定過程為評片人目視觀察X 射線底片判定是否存在缺陷，對評片人的依賴性較強，不同評片人連續發生兩起漏檢質量問題，說明該單位對X 射線檢測過程中人為因素的控制還存在薄弱環節。另外，各類質量監督檢查中也發現在質量記錄、工藝文件、計量標識、設備工裝、包裝防護等方面仍存在大量低層次問題，進一步原因分析和確認發現，80%的問題都涉及到人為因素的控制。因此，有必要對人為因素在產品制造過程中的影響進行分析和控制。

三、問題分析

人員作為組織的第一資源，是保證組織質量管理體系有效運行的最重要的一個因素，同時也是存在最大變量的一個因素。任何一個組織都是依靠人來識別顧客需求，經過設計產品、制定工藝、操作機器、改造環境等一系列活動，最終將材料制造成產品并交付顧客。離開了人，就不會有產品實現過程，也不會有管理過程和支持過程，質量管理活動也就失去了依存的基礎和主體。因此，必須高度重視人為因素在質量管理體系運行中尤其是生產制造過程中的作用和影響。

ISO 9000-2015 對人為因素（human factor）定義是對所考慮的客體有影響的人的特性。具體來說，人為因素可能涉及個人的能力和極限、系統界面、預防人的錯誤，也與組織的政策、激勵機制、企業文化等相關。國際民航組織（ICAO）對人為因素的定義是關系人的學科，關于在工作和生活環境中的人，關于人與設備、過程及環境的關系，關于人與其他人的關系。1972 年，Elwyn Edwards 教授根據對多起航空業安全事故的研究提出了SHEL 模型的概念，用來對人為因素進行分析和研究。1975 年，Frank Hawkins 用一個帶齒邊的方塊圖案描述了SHEL 模型（見圖1）。在SHEL 模型中，人是系統的中樞，人與系統中的環境、硬件、軟件和其他人相互作用進而影響系統的運行，因此，存在人與硬件、人與軟件、人與環境、人與人等四個界面接口關系。SHEL 模型認為，由于人處于系統的中心位置，要減輕影響人員表現的壓力，必須理解人與系統中的環境、硬件、軟件和其他人之間的相互作用。因此，要避免系統中的潛在問題，系統中的其他因素就必須與人員密切結合。所以，組織的管理者可以通過對SHEL 模型中四個接口的粗糙邊緣進行管理，實現對系統中人為因素的控制。

圖1 SHEL 模型

SHEL 模型最早用于對諸如飛機等復雜航空系統產品中人為因素的分析研究，但其基本原理和思考方法、研究成果對生產制造過程也同樣適用。以前述典型質量問題為例，筆者基于SHEL 模型并應用故障樹分析（FTA）方法對導致某型鑄件無損檢測過程發生漏檢問題的人為因素進行了分析，結果見圖2。可以看出，連續加班造成的疲勞、缺少適用工具方法、工作環境干擾因素多引起的注意力不集中、底片評定過程管理要求不完善、初評和復評人員交流不充分等降低了評片人員高質量和安全地完成工作的能力，進而導致漏檢這樣的人為差錯。對其他典型質量問題的分析結果也表明，人與系統中的環境、硬件、軟件和其他人相互作用之后，缺乏交流、驕傲自滿、缺乏知識、注意力分散、缺乏團隊精神、疲勞、缺乏資源、承受時間壓力、缺乏主見和權威、緊張/壓力、缺乏意識、壞習慣等有害人為因素，是造成人為差錯的深層次原因。

圖2 X 射線底片初評缺陷漏檢的故障樹分析

四、改進措施

據統計，隨著科學技術的發展和進步，生產制造過程中的大部分質量問題都是由于人為差錯造成的，而人為差錯是人受到系統中各種人為因素綜合影響后所做行為不符合預期規定。因此，要最大程度地避免或減少質量問題，就要對人為差錯進行管理，這里有兩種途徑，其一是阻止人為差錯的發生；其二就是消除或者減輕人為差錯的負面影響。而要防止人為差錯發生，必須要先能預測到人為差錯可能在什么地方發生并采取相應的預防措施，但是要想從根本上杜絕人為差錯，就需要組織的各個業務系統從多方面協同發揮作用。

（一）在產品制造的策劃階段，應用PFMEA 充分識別人為差錯高風險環節

在工藝開發階段，以產品制造過程主線，運用PFMEA 等質量工具，將對人為差錯的分析識別作為PFMEA 分析工作的一個重點，也可以考慮在策劃性文件中增加對有害的潛在人為因素進行分析，尤其是對生產制造過程中對人員依賴性較高的環節要重點分析識別，如手工操作多、人員技能依賴性強、工作勞動強度高、單調重復勞動等操作過程，形成清單，為后續采取控制和預防措施奠定基礎。表1 是生產制造過程人為因素管理評估表，可作為對產品實現過程中人為因素進行分析識別的一個參考。

表1 生產制造過程人為因素管理評估表

（二）在產品制造過程中，加強與操作人員密切相關的作業環境、設備工裝、規章制度和團隊文化建設

通過可視化、標識提示警示等手段，開展工藝和工裝模具防差錯設計與應用，推動設備自動化改進，著力從源頭在硬件上防止錯誤操作、遺忘或失誤等人為差錯的產生；全面推進操作者標準化作業并加強培訓學習，杜絕人員技能不足、缺乏知識、壞習慣等有害人為因素導致的質量問題；落實“三檢”責任制，強化一線操作人員自主負責的質量責任意識，降低驕傲自滿、缺乏主見和權威等人為因素導致的人為差錯；對操作人員作業現場的溫度、濕度、照明、空氣流通、衛生、噪聲等進行控制，全面控制和改善容易導致操作人員疲勞、緊張、注意力分散等有害人為因素的不良作業環境，避免因受外界環境干擾導致抵抗能力和判斷能力下降而出現人為差錯造成的質量問題；完善生產制造現場管理規章制度，充分發揮生產一線管理人員的職責和主動性，關注操作人員身體和精神狀態，合理安排生產作業任務，杜絕因組織管理不好、分工不清、工作協調不好、工作程序紊亂，不能正確有效地協調“人—機—環境”各環節相互關系造成的人為差錯。

（三）定期開展對生產制造過程中的人為因素管理情況進行檢查

為確保生產過程中人為因素控制到位，在全面改善與之相關的作業環境、設備工裝、規章制度和團隊文化建設的基礎上，還應對人為因素管理情況進行定期檢查。人為因素管理情況檢查結果可以用于質量管理人員評估生產制造過程中現有人為因素控制措施的有效性，也可作為相關方對人為因素控制進行持續改進的基礎。但應注意該檢查結果不適合直接作為實施質量獎懲的依據，更不能因為一些無意的人為差錯而對員工進行處罰。

五、結語

本文通過質量問題案例分析提出了在產品實現過程中有關人為因素控制方面存在的問題，借助SHEL 模型針對一些典型質量問題背后人為因素的控制進行了分析，從工藝策劃、制造過程和監督檢查等環節對人為因素的控制提出了改進措施。針對一些典型問題，采取了開展防差錯設計、提升工裝設備自動化水平、合理分配工作任務、建立強制休息機制、推進標準化作業、改善現場作業環境等具體措施，并初顯成效。但需要注意的是，人為因素涉及內容較多、范圍較廣，對人為因素的控制需要多方共同努力做工作，才能從根本上杜絕或減少工作過程中人為差錯引起的質量問題。