从婴儿恒温箱看产品的可服务性设计
(2023-04-14 09:12:12)一、婴儿恒温箱的发明
19世纪70年代后期,法国的妇产科医生斯蒂芬·塔尼在繁忙工作之后,给自己放了个假,去巴黎动物园散步。那时候相当于中国的清朝,鸡鸭等都是动物园里的观赏动物。动物园他看到了小鸡的孵化器。斯蒂芬看到了从小鸡孵化器中刚孵出的小鸡,在温暖适宜的环境中蹦蹦跳跳,他有了一个想法。
他聘用了动物园的家禽饲养员奥迪尔·马丁,两个人合作用小鸡孵化器的模式,制作出了给人类的婴儿恒温箱。19世纪末期新生婴儿的死亡率高得惊人。斯蒂芬做了统计,使用了他做的婴儿恒温箱之后,体重过轻的新生儿死亡率从66%降低为38%。每一个数字,都是一个人的生命。
第二次世界大战之后,婴儿恒温箱已经成为美国的每家医院的标配,让1950年到1998年,近50年间新生儿死亡率降低了75%。
二、婴儿恒温箱的推广
但是在很多条件不好的发展中国家,比如利比亚和埃塞俄比亚,初生儿死亡率依然很高。如果这些国家都能配置婴儿恒温箱,这些婴儿中大多数都是可以存活下来的。
给这样的地方提供婴儿恒温箱的关键难点在哪里?首先,当时的婴儿恒温箱非常复杂,而且很贵。美国医院使用的一台标准化婴儿恒温箱,售价大约是4万美金。从根本上说,贵并非是一个不能攻克的难题,总有类似比尔·盖茨的人愿意捐赠。
真正的难点在于,复杂的设备容易出现故障,而维修依赖专业的技术人员和维修备件。
2005年,就是印尼海啸发生后的第二年,一些国际救助组织捐给印尼一个城市八台婴儿恒温箱。三年后发现,这八台恒温箱全部出了故障,停止使用。
原因当然是各种各样的,比如当地的供电功率常常波动,电压不稳,湿度高等等。关键问题是什么呢?坏了不会修。当地的工作人员看不懂恒温箱上的英文维修手册,只能任由婴儿死去。这八台恒温箱的故事,是一个典型的例子。很多案例表明,捐赠给不发达的发展中国家的各项技术设备中,大约有95%的设备会在前五年就因为故障而无法再投入使用。
三、婴儿恒温箱的改进
显然,发展中国家需要一种新的婴儿恒温箱。除了产品基础功能:为初生婴儿提供恒温、透气的保障性空间,还必须满足发展中国家的特殊要求,包括:
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一句话,就是这个产品必须要有良好的可服务性,保证产品投入使用出现故障之后,在当地的社会条件下,可以很容易地找到维修人员及所需的维修备件,让产品尽快恢复正常。
那么在当地拥有哪些容易获得的资源呢?通过对当地现场观察发现,任何一个发展中国家的小城镇,都有汽车的维修和保养能力。这些城镇里就算缺少空调、笔记本电脑或者有线电视,也都能够确保让汽车在公路上跑。
如果能够使用当地容易找到的汽车的零部件,来设计一款婴儿恒温箱,那么不仅解决了维备件的问题,同时解决了维修人员的问题。最终的方案是这个样子:
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这个汽车配件婴儿恒温箱,从此造福了无数的发展中国家的孩子与家庭。
四、可维护性设计
1、什么是可维修设计DFS
从上面的这个案例可以看出,在产品定义之前,在需求收集阶段就要收集客户的可服务性需求,从而开展可服务性设计,这对某些产品具有特殊的意义。所谓可维护性设计(Design for Serviceability; DFS),在于研究产品的维修瓶颈,用以改进设计组合、简化拆卸步骤、权衡零件寿命与维修困难度,确保使用者的满意度及降低产品维修成本。
产品维修困难度主要取决于易诊断、可达、易拆卸、可修复、维备件的易得性等方面:
易诊断性(Diagnose Ability):产品故障维修的第一步骤在诊断是哪一个组件失效,可诊断性乃指不借助特殊昂贵的检测设备,诊断出问题所在的难易度。
可达性(Accessibility):失效机率较高的组件应安排在产品较外层的位置,并且需提供足够的工具维修空间,否则须拆解影响维修的零件,导致维修时间加长。当下比较流行的电动车,他的维修、保养的费用非常非常之低,其组件在维修时的可达性也是更好的。
易拆卸性(Reassemble Ability):零件的接合方式决定更换该零组件所需的时间、工具与技术。当零组件常因产品故障而需维修时,应采用适宜反复拆装的接合方式。
可修复性(Repair Ability):若组件只需调整或清理,而不需更换整个零件时,其调整或清理的容易度称为可修复性。若该零件必须特殊的修复技术,或不能修复需要整个更换,则其可修复性较差。
维备件易得性(Spare Parts Availability):损坏报废的零部件在维修时需要更换,更换的维备件容易获取,且价格低廉。
2、如何进行可维修设计DFS:
设计时,要对产品功能进行分析权衡,合并相同或相似功能,消除不必要的功能,以简化产品和维修操作。在满足规定功能要求的条件下,构造简单,减少产品层次和组成单元的数量,简化零件的形状。产品的调整机构设计简便,以便于排除因磨损或飘移等原因引起的常见故障。对易发生局部耗损的贵重件,设计成可调整或可拆卸的组合件,以便于局部更换或修复,避免或减少互相牵连的反复调校。合理安排各组成部分的位置,减少连接件、固定件、使其检测、换件等维修操作简单方便,做到在维修任一部分时,不拆卸、不移动或少拆卸、少移动其他部分,以降低对维修人员技能水平的要求和工作量。
(1)通用化、标准化、模块化设计
提高产品的互换性,降低产品成本,简化生产工艺,便了维修过程中的拆、拼、换、装,提高产品的维修速度和维修质量。
在满足使用需求的前提下,尽可能简化产品功能。包括取消不必要的功能,合并相同或相似的功能,尽量减少零、部件的品种和数量。
(3)良好的可达性
所谓维修可达性是指产品维修时接近维修部位的难易程度。用通俗的话讲,可达性可以用三句话表达:看得见(视觉可达) ;够得着(人手或借助于工具能接触到维修部位) ;有足够的操作空间。
尽管在设计中采用了高可靠性的零部件,但受寿命和恶劣环境的影响,产品中一般仍然会有一部分零部件属于易损件,需要更换。
(5)贵重件的可修复性设计
产品的关键零部件、贵重零部件应具有可修复性,失效后可调整、修复至正常状态,这样能降低产品的维修费用,减少维修时间,提高维修效率。
(6)测试性设计
测试点的种类与数量应适应各维修级别的需要。测试点的布局要便于检测,并尽可能集中或分区集中,且可达性良好,其排列应有利于进行顺序的检测与诊断。测试点的选配优选适应原位检测的需要。产品内部及需修复的可更换单元还应配备适当数量供修理使用的测试点。测试点和测试基准不应设置在易损坏的部位。
从结构上消除发生差错的可能性,装错了就装不上;增加明显的识别标记。设计时,应避免或消除在使用操作和维修时造成人为差错的可能,即使发生差错也应不危及人机安全,并能立即发觉和纠正。外形相近而功能不同的零部件、重要连接部件和安装时容易发生差错的零部件,应从构造上采取防差错措施或有明显的防止差错识别标志。
(8)维修性的人机环工程要求
设计时,按照使用和维修时人员所处的位置、姿势与使用工具的状况,并根据人体量度,提供适当的操作空间,使维修人员有个比较合理的姿势,尽量避免以跪、卧、蹲、趴等容易疲劳或致伤的姿势进行操作。
产品能够容易拆卸,拆卸过程简单,能够快速拆卸。
(10)预防性维修设计
装备应设计成不需要或很少需要进行预防性维修,即使维修也要避免经常拆卸和维修。
避免采用不工作状态无维修设计的产品;不能实现无维修设计的产品,应减少维修的内容与频率,并便于检测和换件。
(11)维修安全要求
设计时,应使系统在故障状态或分解状态进行维修是安全的。
在可能发生危险的部位上,应提供醒目的标记、警告灯或声响警告等辅助预防手段。
严重危及安全的组成部分应有自动防护措施,不要将被损坏后容易发生严重后果的组成部分设置在易被损坏的位置。