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战新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生产效率

在新型冠状病毒肺炎防疫战的关键时刻,“口罩”成为了当前重要且急缺的资源。

中新社北京1月29日电 (夏宾)“我国口罩最大产能是每天2000多万只。”

2月5日举行的中国外交部网上记者会上,发言人华春莹称根据我目前了解的情况,截至2月5日中午,韩国、日本、泰国、马来西亚、印尼、哈萨克斯坦、巴基斯坦、德国、英国、法国、意大利、匈牙利、白俄罗斯、土耳其、伊朗、阿联酋、阿尔及利亚、埃及、澳大利亚、新西兰、特立尼达和多巴哥等21个国家政府和联合国儿童基金会向中方捐助了疫情防控物资。还有一些国家政府也表达了向中方捐助物资的意愿。此外,不少国家社会各界友好人士也纷纷主动通过各种方式对中国抗击疫情提供支持。

目前全国范围的口罩生产厂家都在开足马力飞速生产,国外物资也在努力向国内运送。然而口罩的需求量依然存在巨大缺口。目前,口罩生产方面最紧迫的问题是“怎样提高生产效率?”

既然要研究提高口罩生产的效率,首先就要了解一下口罩的生产流程:将无纺布原材料挂于口罩打片机料架上,调试OK后机器自动生产,出来的就是口罩片,再将口罩片转到耳带机上进行点带,出来的就是成品,再进行包装。这是半自动化机器生产流程。需要3-6人操作,(本体机1台+耳带机2台)

战新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生产效率(图1)

口罩的简易生产流程

根据网络资料了解,无纺布口罩生产设备主要分为口罩本体片制造机和耳带熔接机2部分,其中口罩本体片制造机又叫做打片机,其关键技术和工艺已基本成熟,国产打片机的生产效率已经可以达到150-250片/min,而耳带熔接机(不管是内耳带还是外耳带)由于结构复杂、动作多,稳定性一直难以保证,其生产效率难以提高均在40片/min以下,而且废品率较高,一般在3%以上。究其原因,主要是耳帯熔接机的耳带供给、上料、熔接等机构设计不科学)致耳带与本体片的定位难以保证,从而出现动作不稳定,废品率高的缺陷。

战新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生产效率(图2)

口罩带焊接机(网络图片)

战新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生产效率(图3)

工人们加班赶制口罩

由此可以发现在口罩生产过程中,口罩主体的生产效率远高于口罩带焊接的生产效率,这也侧面说明了口罩带焊接的效率是限制口罩生产效率的主要环节之一。

为了更清楚的了解口罩各部分的功能,我们应用TRIZ理论对口罩进行简要的分析。

一、功能分析

将口罩作为当前研究的主体,定义其系统及超系统组件。

系统组件

超系统组件

第一层无纺布

口罩本体片制造机

第二层静电过滤棉

耳带熔接机

第三层熔喷无纺布

包装机

第四层抗菌布

打片机料架

软骨条


海绵垫


毛绒皮筋


战新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生产效率(图4)

战新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生产效率(图5)

口罩的结构图(图片来自网络)

对系统及超系统组件进行过程功能分类:

通过分类列表可见,在简易生产流程中占据重要环节的口罩耳带,仅属于支撑功能。

战新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生产效率(图6)

 功能模型

战新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生产效率(图7)

通过功能模型可以清楚的发现,耳带熔接机在安装口罩耳带过程中存在有用功能的不足。

运用功能裁剪,将功能不足的组件移除出系统。

 

战新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生产效率(图8)


对系统进行裁剪之后,我们可以发现,生产过程中,发挥主要功能部分被保留下来,以半成品形式进行生产,免除了口罩带熔接环节的效率损失,而缺失了口罩耳带的系统如何才能成为一个完整的系统?我们可以通过裁剪原则的运用和物场模型分析、矛盾分析、进化法则等来获得一些解决方案。

创新方案1:口罩与口罩带分离生产,售后用户自行安装。

优点:保障生产效率,降低生产成本。

缺点:由于用户安装口罩的能力无法统一标准,可能存在口罩被污染,安装不合格的问题。

创新方案2:改善半成品口罩片裁切方式,形成一体化口罩。

优点:避免了口罩带安装流程

缺点:需要生产设备改造,耗时长。

创新方案3:改造包装袋结构,直接形成与口罩带。

优点:节省口罩带生产成本,保证生产效率。

缺点:包装袋需要改造。

创新方案4:利用医用胶带形成口罩带。

缺点:医用胶带与皮肤粘接的可靠性较低。

创新方案5:口优点:节省生产成本,提高生产效率。

罩边缘使用粘性亲肤材质。

优点:充分配合面部曲线,充分保障口罩密封性。

缺点:生产环节需要改装,耗时较长。

创新方案6:口罩与护目镜一体化生产。

优点:提高口罩功能,增加护目镜功能,利用护目镜支撑口罩。

缺点:生产复杂度高,口罩与面部连接仍需要带式连接。

战新冠病毒—TRIZ分析提高口罩生产效率(图9)

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