王靜，文凱

（北京凱盛建材工程有限公司，北京 100024）

近年來，針對屏幕指紋識別等領域應用急需，目前，市場上大規(guī)模生產(chǎn)生物光導芯片生產(chǎn)線急劇增多，此類生產(chǎn)線的接絲工序都是依靠人工進行接絲碼絲，是屬于典型的勞動密集型操作，并且細絲的品質和生產(chǎn)效率嚴重依賴操作工的熟練水平技術。

1 裝置研究方法以及過程

（1）通過前期生產(chǎn)線的調(diào)差和走訪以及多次和現(xiàn)場工人交流，總結出最有價值的幾項項需求。

（2）KANO問卷發(fā)放和回收，得出有價值的數(shù)據(jù)，然后，建立KANO模型。

（3）根據(jù)收集的數(shù)據(jù)，對客戶需求分析，得出興奮型需求、期望型需求、基本型需求、無差異需求的功能分類模型，建立接絲裝置模型。

2 問題發(fā)現(xiàn)及討論

通過對不同生物光導芯片生產(chǎn)線實地考察調(diào)研，針對生產(chǎn)線目前接絲工序的相關問題進行觀察，從切絲工序到接絲碼絲工序全套流程來進行一系列的問題發(fā)現(xiàn)，尋求設計切入點。在訪談接絲工人中，大多數(shù)工人認為自動接絲裝置對于他們是迫切的需求，目前的接絲工序為：工人手持細絲，小心翼翼地將其轉運至相鄰工位的盛料盒中，完成鋪料工序，該過程完全由工人手工完成，這對于企業(yè)的生產(chǎn)效率是很大的問題。

在實地調(diào)查中，總結產(chǎn)品設計所需要注意的問題。（1）接絲工序工位面積都很小，如安裝自動接絲裝置需考慮裝置不能過大；（2）自動接絲裝置的更換時間不能過短；（3）自動接絲裝置要輕巧；（4）自動接絲裝置要對細絲有安全保護；（5）一個工人要能同時操作多臺裝置。

3 KANO 模型研究方法

3.1 用戶需求評價

由于目前接絲工序一臺拉絲機旁邊就需要一個工人一直坐在其旁邊等待絲的切斷和接取，為了實現(xiàn)一對多（一人操控多臺拉絲機）的接絲操作，解放人力并提高作業(yè)精度，同時，開發(fā)配套的自動接絲系統(tǒng)，完成生產(chǎn)線的接絲工序自動化改造，從而提高生產(chǎn)效率。開發(fā)的自動接絲需要全盤統(tǒng)籌，完成與上游的切絲工序，下游的碼絲工序形成良好銜接。本文列舉功能、造型及交互3個方面進行一個用戶評價，針對這幾個層面建立了用戶需求的評價表（如表1）所示。

3.2 調(diào)研流程

1984年，由東京理工大學教授狩野紀昭提出了卡諾模型，經(jīng)過近年來的不斷發(fā)展，此模型已經(jīng)被應用在很多領域，KANO模型劃分了四個層次的用戶需求：基本型需求、期望型需求、魅力型需求和無差異型需求。

（1）基本型需求：是指針對該產(chǎn)品應具備的“必須功能”，此功能對用戶至關重要，若此功能不夠完善，用戶的滿意度就會極大降低。（2）期望型需求：要求除了滿足基本的需求外，客戶希望被滿足的需求。（3）魅力型需求：是指能夠給用戶帶來驚喜的需求點，該需求實現(xiàn)后能夠大幅度提高用戶的滿意程度。（4）無差異型需求：就是不管提供與否，對客戶體驗基本沒有影響。

表1

將用戶對某項需求的正向和反向問題的答案填入模糊Kano問卷結果分類表中，得到用戶此項因素的需求分類。調(diào)研對象一共分為兩類人群，最大一部分為一線工人，其次，為生產(chǎn)線管理者。

3.3 用戶需求屬性分析

根據(jù)調(diào)研，統(tǒng)計各類型需求的數(shù)量，比較出人數(shù)多的為主要需求，從而明確用戶需求屬于何種類型。

通過數(shù)據(jù)的分析，明確各個功能需求的類別屬性，重點主要在于魅力型需求、期望型需求以及基本型需求。例如，一次性接絲至少30根，這一項功能得到了調(diào)查的接絲工人的普遍認同，即成為魅力型需求。在造型上，調(diào)查受眾人群更多地傾向于圓形。

4 接絲裝置設計構想

通過前期的一系列調(diào)研與分析，在此基礎上進行設計構思。自動接絲裝置的關鍵技術開發(fā)是在玻纖細絲被剪斷與母體晶圓柱脫離后，實現(xiàn)對斷落玻纖的可靠夾持，以及將其安全無損地轉移到碼絲工作臺。

4.1 接絲裝置整體構造

擬開發(fā)的柔性夾持末端執(zhí)行器夾持玻纖的工作原理如圖1所示：初始氣壓狀態(tài)下，細絲與柔性夾持器之間存在較大間隙，屬于間隙配合狀態(tài)，便于將玻纖插入環(huán)中。然后，通過逐步增加柔性夾持末端執(zhí)行器內(nèi)部的氣壓，逐步縮小玻纖與夾持器之間的間隙，最終達到過盈配合狀態(tài)，靠接觸面之間的壓力與摩擦力實現(xiàn)對玻纖的夾緊，完成接絲和轉移工序。當執(zhí)行器到達碼絲工位，則泄壓逐步增大玻纖和末端執(zhí)行器之間的間隙，便于玻纖脫離夾持器。

圖1 柔性夾持末端執(zhí)行器夾持玻纖的工作過程原理圖

利用Solidworks繪出自動接絲裝置三維模型，利用計算機軟件模擬實現(xiàn)對拉絲機拉出來的不同尺寸的光纖細絲接絲，實現(xiàn)在線模擬自動接絲。接絲裝置整體模型如圖2所示。

4.2 接絲裝置控制流程（如圖3）

5 結語

圖2 接絲裝置整體模型

圖3 接絲裝置控制流程圖

通過實地考察以及KANO模型方法進行調(diào)研后找出設計要點與創(chuàng)新點，通過設計新型智能的自動接絲裝置來解決目前生產(chǎn)線接絲工序諸多問題，在功能上廣泛進行調(diào)查與創(chuàng)新；在交互方面，采取了智能化技術；在造型方面，采取方形與圓形適中。本設計方案擬在為相關企業(yè)生產(chǎn)線接絲工序提供自動接絲裝置，進而減少企業(yè)工人數(shù)量，減少企業(yè)成本，從而為企業(yè)創(chuàng)造更高利潤。