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六西格瑪培訓
張馳專欄
抗擊新冠病毒--DFSS核心工具TRIZ提高口罩生產效率

發布時間:2020-02-13  來源:張馳   點擊:

抗擊新冠病毒----用六西格瑪設計(DFSS)核心工具TRIZ分析來提高口罩生產效率

在新型冠狀病毒肺炎防疫戰的關鍵時刻,“口罩”成為了當前重要且急缺的資源。

據中新社北京1月29日電 (夏賓)“我國口罩最大產能是每天2000多萬只。”
 

2月5日舉行的中國外交部網上記者會上,發言人華春瑩稱根據我目前了解的情況,截至2月5日中午,韓國、日本、泰國、馬來西亞、印尼、哈薩克斯坦、巴基斯坦、德國、英國、法國、意大利、匈牙利、白俄羅斯、土耳其、伊朗、阿聯酋、阿爾及利亞、埃及、澳大利亞、新西蘭、特立尼達和多巴哥等21個國家政府和聯合國兒童基金會向中方捐助了疫情防控物資。還有一些國家政府也表達了向中方捐助物資的意愿。此外,不少國家社會各界友好人士也紛紛主動通過各種方式對中國抗擊疫情提供支持。
 

目前全國范圍的口罩生產廠家都在開足馬力飛速生產,國外物資也在努力向國內運送。然而口罩的需求量依然存在巨大缺口。目前,口罩生產方面最緊迫的問題是“怎樣提高生產效率?”
 

既然要研究提高口罩生產的效率,首先就要了解一下口罩的生產流程:將無紡布原材料掛于口罩打片機料架上,調試OK后機器自動生產,出來的就是口罩片,再將口罩片轉到耳帶機上進行點帶,出來的就是成品,再進行包裝。這是半自動化機器生產流程。需要3-6人操作,(本體機1臺+耳帶機2臺)。

戰新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生產效率(圖1)

圖:口罩的簡易生產流程

根據網絡資料了解,無紡布口罩生產設備主要分為口罩本體片制造機和耳帶熔接機2部分,其中口罩本體片制造機又叫做打片機,其關鍵技術和工藝已基本成熟,國產打片機的生產效率已經可以達到150-250片/min,而耳帶熔接機(不管是內耳帶還是外耳帶)由于結構復雜、動作多,穩定性一直難以保證,其生產效率難以提高,均在40片/min以下,而且廢品率較高,一般在3%以上。究其原因,主要是耳帯熔接機的耳帶供給、上料、熔接等機構設計不科學)致耳帶與本體片的定位難以保證,從而出現動作不穩定,廢品率高的缺陷。

圖:口罩帶焊接機(網絡圖片)

 

圖:工人們加班趕制口罩
 

由此可以發現在口罩生產過程中,口罩主體的生產效率遠高于口罩帶焊接的生產效率,這也側面說明了口罩帶焊接的效率是限制口罩生產效率的主要環節之一。
 

為了更清楚的了解口罩各部分的功能,我們應用六西格瑪設計(DFSS)核心工具TRIZ理論對口罩進行簡要的分析。

 

一、功能分析
 

將口罩作為當前研究的主體,定義其系統及超系統組件。

系統組件

超系統組件

第一層無紡布

口罩本體片制造機

第二層靜電過濾棉

耳帶熔接機

第三層熔噴無紡布

包裝機

第四層抗菌布

打片機料架

軟骨條

 

海綿墊

 

毛絨皮筋

 

 


戰新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生產效率(圖5)

 

圖:口罩的結構圖(圖片來自網絡)
 

對系統及超系統組件進行過程功能分類:

通過分類列表可見,在簡易生產流程中占據重要環節的口罩耳帶,僅屬于支撐功能。

戰新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生產效率(圖6)

圖:功能模型

戰新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生產效率(圖7)

 

通過功能模型可以清楚的發現,耳帶熔接機在安裝口罩耳帶過程中存在有用功能的不足。

運用功能裁剪,將功能不足的組件移除出系統。

 

戰新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生產效率(圖8)

 

對系統進行裁剪之后,我們可以發現,生產過程中,發揮主要功能部分被保留下來,以半成品形式進行生產,免除了口罩帶熔接環節的效率損失,而缺失了口罩耳帶的系統如何才能成為一個完整的系統?我們可以通過裁剪原則的運用和物場模型分析、矛盾分析、進化法則等來獲得一些解決方案。
 

創新方案1:口罩與口罩帶分離生產,售后用戶自行安裝。

優點:保障生產效率,降低生產成本。

缺點:由于用戶安裝口罩的能力無法統一標準,可能存在口罩被污染,安裝不合格的問題。
 

創新方案2:改善半成品口罩片裁切方式,形成一體化口罩。

優點:避免了口罩帶安裝流程。

缺點:需要生產設備改造,耗時長。
 

創新方案3:改造包裝袋結構,直接形成與口罩帶。

優點:節省口罩帶生產成本,保證生產效率。

缺點:包裝袋需要改造。
 

創新方案4:利用醫用膠帶形成口罩帶。

缺點:醫用膠帶與皮膚粘接的可靠性較低。
 

創新方案5:口優點:節省生產成本,提高生產效率。

罩邊緣使用粘性親膚材質。

優點:充分配合面部曲線,充分保障口罩密封性。

缺點:生產環節需要改裝,耗時較長。
 

創新方案6:口罩與護目鏡一體化生產。

優點:提高口罩功能,增加護目鏡功能,利用護目鏡支撐口罩。

缺點:生產復雜度高,口罩與面部連接仍需要帶式連接。
 

戰新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生產效率(圖9)
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