基于KANO模型的光纖自動(dòng)接絲裝置方案設(shè)計(jì)研究

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(lǐng)域應(yīng)用急需，目前，市場上大規(guī)模生產(chǎn)生物光導(dǎo)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(jìn)行接絲碼絲，是屬于典型的勞動(dòng)密集型操作，并且細(xì)絲的品質(zhì)和生產(chǎn)效率嚴(yán)重依賴操作工的熟練水平技術(shù)。

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(jié)出最有價(jià)值的幾項(xiàng)項(xiàng)需求。

（2）KANO問卷發(fā)放和回收，得出有價(jià)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(dǎo)芯片生產(chǎn)線實(shí)地考察調(diào)研，針對生產(chǎn)線目前接絲工序的相關(guān)問題進(jìn)行觀察，從切絲工序到接絲碼絲工序全套流程來進(jìn)行一系列的問題發(fā)現(xiàn)，尋求設(shè)計(jì)切入點(diǎn)。在訪談接絲工人中，大多數(shù)工人認(rèn)為自動(dòng)接絲裝置對于他們是迫切的需求，目前的接絲工序?yàn)椋汗と耸殖旨?xì)絲，小心翼翼地將其轉(zhuǎn)運(yùn)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(shí)地調(diào)查中，總結(jié)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(dòng)接絲裝置需考慮裝置不能過大；（2）自動(dòng)接絲裝置的更換時(shí)間不能過短；（3）自動(dòng)接絲裝置要輕巧；（4）自動(dòng)接絲裝置要對細(xì)絲有安全保護(hù)；（5）一個(gè)工人要能同時(shí)操作多臺裝置。

3 KANO 模型研究方法

3.1 用戶需求評價(jià)

由于目前接絲工序一臺拉絲機(jī)旁邊就需要一個(gè)工人一直坐在其旁邊等待絲的切斷和接取，為了實(shí)現(xiàn)一對多（一人操控多臺拉絲機(jī)）的接絲操作，解放人力并提高作業(yè)精度，同時(shí)，開發(fā)配套的自動(dòng)接絲系統(tǒng)，完成生產(chǎn)線的接絲工序自動(dòng)化改造，從而提高生產(chǎn)效率。開發(fā)的自動(dòng)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(gè)方面進(jìn)行一個(gè)用戶評價(jià)，針對這幾個(gè)層面建立了用戶需求的評價(jià)表（如表1）所示。

3.2 調(diào)研流程

1984年，由東京理工大學(xué)教授狩野紀(jì)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(yīng)用在很多領(lǐng)域，KANO模型劃分了四個(gè)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(yīng)具備的“必須功能”，此功能對用戶至關(guān)重要，若此功能不夠完善，用戶的滿意度就會(huì)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(diǎn)，該需求實(shí)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(yàn)基本沒有影響。

表1

將用戶對某項(xiàng)需求的正向和反向問題的答案填入模糊Kano問卷結(jié)果分類表中，得到用戶此項(xiàng)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(jì)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(gè)功能需求的類別屬性，重點(diǎn)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(xiàng)功能得到了調(diào)查的接絲工人的普遍認(rèn)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(shè)計(jì)構(gòu)想

通過前期的一系列調(diào)研與分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思。自動(dòng)接絲裝置的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)是在玻纖細(xì)絲被剪斷與母體晶圓柱脫離后，實(shí)現(xiàn)對斷落玻纖的可靠夾持，以及將其安全無損地轉(zhuǎn)移到碼絲工作臺。

4.1 接絲裝置整體構(gòu)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?xì)鈮籂顟B(tài)下，細(xì)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(dá)到過盈配合狀態(tài)，靠接觸面之間的壓力與摩擦力實(shí)現(xiàn)對玻纖的夾緊，完成接絲和轉(zhuǎn)移工序。當(dāng)執(zhí)行器到達(dá)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(dòng)接絲裝置三維模型，利用計(jì)算機(jī)軟件模擬實(shí)現(xiàn)對拉絲機(jī)拉出來的不同尺寸的光纖細(xì)絲接絲，實(shí)現(xiàn)在線模擬自動(dòng)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(jié)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(shí)地考察以及KANO模型方法進(jìn)行調(diào)研后找出設(shè)計(jì)要點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)，通過設(shè)計(jì)新型智能的自動(dòng)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(jìn)行調(diào)查與創(chuàng)新；在交互方面，采取了智能化技術(shù)；在造型方面，采取方形與圓形適中。本設(shè)計(jì)方案擬在為相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)線接絲工序提供自動(dòng)接絲裝置，進(jìn)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。