浅析生产制造过程中人为因素的控制

●王 硕

一、引言

AS9100D:2016 中的10.1“改进”的“总则”规定，组织应“纠正、预防或减少不利影响”；10.2“不合格和纠正措施”规定，组织应“确定不合格的原因，适用时，包括与人为因素相关的原因。”可见，新版宇航质量管理体系要求标准强调了人为因素是航空航天行业中发现的各类不合格的固有原因和初始原因，组织应当充分认识人为因素的原因并采取应对人为因素的影响，这是组织有效运行质量管理体系所必要的。因此，需要借助适用的质量管理工具和方法，对生产制造过程中的人为因素进行分析和研究，制定并实施有效措施以对导致不合格产生的人为因素进行有针对性的预防和控制，可以减少人为差错造成的质量问题，保障质量和安全，提高工作效率。

二、问题提出

某单位连续收到顾客反馈，其合格交付的某型产品在X射线检测复验过程中存在冶金缺陷问题。经调查，产品的X 射线底片上确实存在超标缺陷显示，但评片人在底片评定和复核过程中均未发现，因而未能在X 射线检测报告中报告。由于底片评定过程为评片人目视观察X 射线底片判定是否存在缺陷，对评片人的依赖性较强，不同评片人连续发生两起漏检质量问题，说明该单位对X 射线检测过程中人为因素的控制还存在薄弱环节。另外，各类质量监督检查中也发现在质量记录、工艺文件、计量标识、设备工装、包装防护等方面仍存在大量低层次问题，进一步原因分析和确认发现，80%的问题都涉及到人为因素的控制。因此，有必要对人为因素在产品制造过程中的影响进行分析和控制。

三、问题分析

人员作为组织的第一资源，是保证组织质量管理体系有效运行的最重要的一个因素，同时也是存在最大变量的一个因素。任何一个组织都是依靠人来识别顾客需求，经过设计产品、制定工艺、操作机器、改造环境等一系列活动，最终将材料制造成产品并交付顾客。离开了人，就不会有产品实现过程，也不会有管理过程和支持过程，质量管理活动也就失去了依存的基础和主体。因此，必须高度重视人为因素在质量管理体系运行中尤其是生产制造过程中的作用和影响。

ISO 9000-2015 对人为因素（human factor）定义是对所考虑的客体有影响的人的特性。具体来说，人为因素可能涉及个人的能力和极限、系统界面、预防人的错误，也与组织的政策、激励机制、企业文化等相关。国际民航组织（ICAO）对人为因素的定义是关系人的学科，关于在工作和生活环境中的人，关于人与设备、过程及环境的关系，关于人与其他人的关系。1972 年，Elwyn Edwards 教授根据对多起航空业安全事故的研究提出了SHEL 模型的概念，用来对人为因素进行分析和研究。1975 年，Frank Hawkins 用一个带齿边的方块图案描述了SHEL 模型（见图1）。在SHEL 模型中，人是系统的中枢，人与系统中的环境、硬件、软件和其他人相互作用进而影响系统的运行，因此，存在人与硬件、人与软件、人与环境、人与人等四个界面接口关系。SHEL 模型认为，由于人处于系统的中心位置，要减轻影响人员表现的压力，必须理解人与系统中的环境、硬件、软件和其他人之间的相互作用。因此，要避免系统中的潜在问题，系统中的其他因素就必须与人员密切结合。所以，组织的管理者可以通过对SHEL 模型中四个接口的粗糙边缘进行管理，实现对系统中人为因素的控制。

图1 SHEL 模型

SHEL 模型最早用于对诸如飞机等复杂航空系统产品中人为因素的分析研究，但其基本原理和思考方法、研究成果对生产制造过程也同样适用。以前述典型质量问题为例，笔者基于SHEL 模型并应用故障树分析（FTA）方法对导致某型铸件无损检测过程发生漏检问题的人为因素进行了分析，结果见图2。可以看出，连续加班造成的疲劳、缺少适用工具方法、工作环境干扰因素多引起的注意力不集中、底片评定过程管理要求不完善、初评和复评人员交流不充分等降低了评片人员高质量和安全地完成工作的能力，进而导致漏检这样的人为差错。对其他典型质量问题的分析结果也表明，人与系统中的环境、硬件、软件和其他人相互作用之后，缺乏交流、骄傲自满、缺乏知识、注意力分散、缺乏团队精神、疲劳、缺乏资源、承受时间压力、缺乏主见和权威、紧张/压力、缺乏意识、坏习惯等有害人为因素，是造成人为差错的深层次原因。

图2 X 射线底片初评缺陷漏检的故障树分析

四、改进措施

据统计，随着科学技术的发展和进步，生产制造过程中的大部分质量问题都是由于人为差错造成的，而人为差错是人受到系统中各种人为因素综合影响后所做行为不符合预期规定。因此，要最大程度地避免或减少质量问题，就要对人为差错进行管理，这里有两种途径，其一是阻止人为差错的发生；其二就是消除或者减轻人为差错的负面影响。而要防止人为差错发生，必须要先能预测到人为差错可能在什么地方发生并采取相应的预防措施，但是要想从根本上杜绝人为差错，就需要组织的各个业务系统从多方面协同发挥作用。

（一）在产品制造的策划阶段，应用PFMEA 充分识别人为差错高风险环节

在工艺开发阶段，以产品制造过程主线，运用PFMEA 等质量工具，将对人为差错的分析识别作为PFMEA 分析工作的一个重点，也可以考虑在策划性文件中增加对有害的潜在人为因素进行分析，尤其是对生产制造过程中对人员依赖性较高的环节要重点分析识别，如手工操作多、人员技能依赖性强、工作劳动强度高、单调重复劳动等操作过程，形成清单，为后续采取控制和预防措施奠定基础。表1 是生产制造过程人为因素管理评估表，可作为对产品实现过程中人为因素进行分析识别的一个参考。

表1 生产制造过程人为因素管理评估表

（二）在产品制造过程中，加强与操作人员密切相关的作业环境、设备工装、规章制度和团队文化建设

通过可视化、标识提示警示等手段，开展工艺和工装模具防差错设计与应用，推动设备自动化改进，着力从源头在硬件上防止错误操作、遗忘或失误等人为差错的产生；全面推进操作者标准化作业并加强培训学习，杜绝人员技能不足、缺乏知识、坏习惯等有害人为因素导致的质量问题；落实“三检”责任制，强化一线操作人员自主负责的质量责任意识，降低骄傲自满、缺乏主见和权威等人为因素导致的人为差错；对操作人员作业现场的温度、湿度、照明、空气流通、卫生、噪声等进行控制，全面控制和改善容易导致操作人员疲劳、紧张、注意力分散等有害人为因素的不良作业环境，避免因受外界环境干扰导致抵抗能力和判断能力下降而出现人为差错造成的质量问题；完善生产制造现场管理规章制度，充分发挥生产一线管理人员的职责和主动性，关注操作人员身体和精神状态，合理安排生产作业任务，杜绝因组织管理不好、分工不清、工作协调不好、工作程序紊乱，不能正确有效地协调“人—机—环境”各环节相互关系造成的人为差错。

（三）定期开展对生产制造过程中的人为因素管理情况进行检查

为确保生产过程中人为因素控制到位，在全面改善与之相关的作业环境、设备工装、规章制度和团队文化建设的基础上，还应对人为因素管理情况进行定期检查。人为因素管理情况检查结果可以用于质量管理人员评估生产制造过程中现有人为因素控制措施的有效性，也可作为相关方对人为因素控制进行持续改进的基础。但应注意该检查结果不适合直接作为实施质量奖惩的依据，更不能因为一些无意的人为差错而对员工进行处罚。

五、结语

本文通过质量问题案例分析提出了在产品实现过程中有关人为因素控制方面存在的问题，借助SHEL 模型针对一些典型质量问题背后人为因素的控制进行了分析，从工艺策划、制造过程和监督检查等环节对人为因素的控制提出了改进措施。针对一些典型问题，采取了开展防差错设计、提升工装设备自动化水平、合理分配工作任务、建立强制休息机制、推进标准化作业、改善现场作业环境等具体措施，并初显成效。但需要注意的是，人为因素涉及内容较多、范围较广，对人为因素的控制需要多方共同努力做工作，才能从根本上杜绝或减少工作过程中人为差错引起的质量问题。