汽车企业快速转产口罩的系统集成研究

李裕连 孟大庆 何冠华

摘 要：新冠肺炎疫情前中国口罩的日产能2000万只，2020年春节前疫情突发，加上春节假期，非常时期口罩一时一罩难求。春节后面临复工复产和出行的需求，口罩作为防疫的重要物资，口罩的需求量进一步增长，五菱等具备设备开发能力的汽车产业迅速转产口罩设备。本文通过成功的低成本项目实践，通过有效的项目规划、项目管理、关键机械设备开发、现场管理技术等，完成项目的集成开发，满足自身转产需求，也为同行进入口罩行业提供管理技术、设备技术参考，也为需求迅速转产类似轻工业产业的行业者提供参考。

关键词：汽车企业;口罩设备;快速;低成本;集成

1 口罩及口罩设备产能需求分析

新冠肺炎疫情前中国口罩的日产能2000万只，2020年春节前疫情突发，加上春节假期，非常时期口罩一时一罩难求。春节后面临复工复产和出行的需求，口罩作为防疫的重要物资，口罩的需求量进一步增长，各地方口罩厂受政府接管，加上物流等停运，口罩缺口严重，五菱等具备设备开发能力的汽车产业迅速转产口罩生产。

由于生产口罩需求的突然爆发，传统的口罩机产能也无法满足市场的突然增长需求，特别像SGMW、BYD、GEEL、广汽等产能目标比较大的企业，只有具备开发能力才能满足疫情紧迫性，满足产能的需求，控制成本的需求。

汽车企业一般具有资本密集性和人员密集性，也有相应的场地资源，不少还具备设备研发队伍，梳理清楚项目规划、设备开发计划、生产布置及生产管理，能够有效推进口罩及口罩机项目的实现。

2 口罩项目的开发规划

随着春节后口罩及口罩机的需求，公司和市政府联合成立领导小组，布局200万日产能口罩需求，根据各功能模块设置项目领导。口罩产品开发小组根据国内主流一次性口罩生产情况，选定国标，收集口罩资质生产许可申请问题，安排专人对接政务申请机构，提交相关文件申请资质;采购部门积极出击，去口罩生产厂家采购第一批的一次性普通口罩设备和N95口罩设备;生产工厂组织无尘车间的改造，包括场地BU改造，通风系统改造，消毒设备改造等;HR组织各区域人员复工培训，参与口罩的生产工作;技术部门负责采购设备的维护，新设备的研究开发和制造。

3 口罩项目的项目管理

口罩项目的项目管理根据项目职能进行划分，政府领导及公司高层的顶层设计和管理团队，负责主项目的顶层设计;各功能模块管理负责详细技术及业务管理。这点从口罩角度来说是全新事物，但从车企项目开发来看具有高度的契合性。

項目管理的各个模块都建立自己的小球型组织，项目所有问题都进行闭环管理，设备开发等采用滚动计划，做完一批投入另外一批，有效解决设备投产时间及人员瓶颈。

4 口罩线设备技术分析

4.1 口罩分类

按医疗器械管理的口罩共分三种，安装口罩防护级别高低排序为医用防护口罩、外科口罩、医用口罩（一次性医用口罩）。

4.2 口罩的机构组成

按照医疗器械管理的口罩，其组成基本一致，一般主要由以下材料构成：主体过滤材料，如熔喷布等。其他材料，金属鼻梁线、染色剂、弹性耳带等构成。

4.3 口罩设备工艺分析

4.3.1 常用口罩设备工艺组成简要介绍

普通三层口罩一般由切片本体机，成片分流机和耳带机三大块组成;N95或KN95以上口罩5-6层布，速度较慢，一般由切片、耳带焊接、压印、压平机构、打标机构等工序组成。

4.3.2 普通三层医用防护口罩机设备分析研究

4.3.2.1 切片机

切片本体机主要由鼻梁条输送机构，原材料供料机构，口罩折叠机构，鼻梁线裁断机构、口罩熔合机构、成片分流机构组成，如图3所示。切片机机架本体详细包括鼻梁线支架、布料支架、主切片支持台架;上料机构部分包括4套布料上料转轴锁止调整机构，1套可调鼻梁线物料上料机构，4个布料张紧支架和1组鼻梁线导向机构。切片机主体部分包括3-4层布料滚动压合机构，三层褶皱形成机构，鼻梁线前滚动压合转轴及保持机构，鼻梁线剪切机构，鼻梁线进料机构，辊轮焊接装置，剪切位置调整机构，口罩切片剪切机构，剪切出料压平机构。

切片机的机构通过一套动力系统进行驱动，驱动系统的设计也是整套切片协调的核心。如图4所示主要包括驱动电机选型设计、鼻梁线剪切驱动齿轮组设计、压印齿轮组设计、剪切齿轮组设计、剪切压平齿轮组设计、相关链条及张紧机构设计等。

口罩设备的切片熔合或耳带焊接另一核心设备超声波设备，主要包括超声波发生器选型（功率等），超声波能量转换设备，冷却风扇，设计方面要设计图图5支架等，设计完成后做焊接的集成和检查，留意响应的安装和调整空间。

4.3.2.2 耳带机

口罩机切片完成后通过输送到耳带机进行耳带的焊接，然后就可以进去质检和消毒环节，最后包装入库等。耳带机是口罩机整套设备比较核心部分之一，也是提高生产效率，减少人力焊接耳带的重要设备。耳带机主要功能实现耳带的焊接，主要包括设备台架，私服输送系统，口罩运输系统，耳带上线系统，夹线系统，剪线系统，焊接头系统、超声波发生系统、焊接后烫平或二次包裹美观系统，出料系统等，耳带机设计集成完如图6所示。

4.3.2.3 设备控制分析

口罩设备的切片本体机、输送对接设备、耳带焊接设备通过控制装置中的电源控制装置和PLC 控制装置控制，机械设备组装完成后，进行电路的集成设计安装，实现整个流水线自动化生产，也让每个步骤协调，提高了生产效率和精度。SGMW对独立功能的设备设置独立PLC，让设备可以独立工作，也可以组合工作，解决设备开发进度不一致影响产品投产的问题。

在非常时期，SGMW根据设备开发的进度开发应用了几种新的设备模式，切片设备节拍一般能达到100-200JPH，耳带机节拍只有30-50JPH，根据节拍匹配和设备开发情况，开发了一拖二（一台切片机陪两台耳带机），一拖四（一台切片机陪四台耳带机），N台独立切片机配3N台独立耳带机（人工收放料）模式，合适的开发策略短时期内就满足产能布局，预留以后改造的接口，满足多方面需求。

5 口罩项目的生产现场布局工艺研究开发

对于设备较多、产能较大的厂商，合理的生产布局有利于生产效率提升，SGMW根据产能、产线和实际需求，主要有以下一些布局。图7所示的是口罩切片机和耳带机分功能模块独立但靠近布置，图示模式的优势是切片机或口罩机单独调试好就可以投入生产，减少设备联合开发的时间，非常时期非常管用;另外切片跟耳带机离得比较近，减少物料运输的距离，切片溢出的物料再转运到其他区域耳带机或手工焊接区。

图8所示的是两台一拖二设备的布局，一人负责两台切片机的上料和设备维护，配合四个质检下线员，该布局五个人就实现两条自动化口罩心啊的操作。自动化比较高，人员操作强度低，生产效率高，每分钟可以达到300-400产能输出。

图9所示的是独立耳带机和人工焊接布局，切片机节拍比耳带机高得多，一般要一拖三一拖四才能完全匹配，耳带机的制造和调试速度都会落后切片机，独立的耳带机和人工电焊补充就很有必要，能保证最大的产能输出。

6 设备调试集成要点

设备及安装调试集成，这部分工作要培养自己的团队，包括工程师和调试技师，依靠生產厂家会周期比较长，价格也比较贵，大型口罩厂例如SGMW这次，投入设备过多，依靠1-2口罩机厂家人员无法调试所有设备;常时期口罩厂调试人员也紧缺，成本基本在2万人/天。部分口罩厂调试人员不足情况下也比较大影响了口罩的投产进度，可以参考SGMW模式，利用工程师+技师模式，迅速掌握调试技能，开展项目调试，保证口罩的投产，满足人民需求。

SGMW在生产管理设备中也创新加强设备的管理，每周末组织一次精锐技师团队对设备进行检修，对口罩的焊接质量进行提高，保证设备运行效率和产品稳定输出，满足人民口罩需求，未来可能还满足世界人民的口罩。

7 结束语

SGMW作为汽车企业在短短的三天实现口罩投产，三个星期实现产能过200万的目标，项目具备强有力的领导组织，技术团队，庞大的供应链，强大的团队协作能力等。口罩甚至口罩机设备也反馈了一定的问题，国民经济或城市经济的发展，实体工业的强大才能更好的在关键时刻服务人民，满足人民紧急需求。

本文通过简单介绍口罩项目的项目规划、项目管理、口罩设备开发、现场管理技术，希望能为同行提供一些各环节快速实现的技术参考;国内口罩和口罩设备生产产能急速提升，口罩和口罩机设备都面临产能过剩的风险，高端产品仍相对紧缺，根据自身实力和海内外综合销售网络能力生产口罩和设备，这样才能实现价值追求和规避投资风险。

参考文献：

[1]白成轩.机床夹具设计新原理.机械工业出版社，1997.7.

[2]融亦鸣.计算机辅助夹具设计机械出版社，2002.

[3]李亚江.特种焊接技术及应用，2018.