每年的Sourceamerica®设计挑战是一个全国工程竞争,为残疾人设计工作场所技术。对于这场比赛,高中学生花几个月与一个非营利组织合作,雇用残疾人患者为更高效的工作环境创造设备,流程,系统或软件。

Kirby Clooder,Copley高中(CHS)工业技术老师,精心挑选七名学生作为CHS工程团队。除了教练FioNa Casida之外,难以与韦弗工业,俄亥俄州阿克伦的非营利组织合作,开发更有效的方法,以提高生产工厂的生产力。

韦弗工业通过通过社区,商业和家庭伙伴关系,通过职业培训和就业机会最大限度地提高了具有发展残疾人的独立性和个人履行。他们的生产服务部门Propak,拥有40年的历史,为俄亥俄州东北地区和国家提供优质的服务。

FOMO产品,一种低压聚氨酯泡沫绝缘,密封剂,粘合剂和喷雾泡沫系统的制造商,加压包装,可为其产品生产PELAK员工的服务。

对于Propak的员工来说,喷嘴组件程序令人尴尬,疲劳,并完全用手完成。他们30名员工,只有五个人可以执行任务。七学生CHS工程团队通过自动化程序进程来接受改善生产的任务。该团队的目标是设计和构建一个装配机,使所有Propak员工能够完成装配过程,并降低每个组件的生产时间和成本。

Fomo喷嘴机为了自动化生产,CHS Engineering学生访问了Propak的生产设施,收集了将它们的设计,制造和测试有助于它们的原型组装机,该机器将混合器压入喷嘴到Fomo产品所需的指定深度。

该团队迅速观察到尴尬的装配过程需要大量的精细电机技能和上体强度。

缓慢而笨拙的四步装配过程如下:

  1. 将十六个空的FOMO喷嘴放入木制组件夹具中。
  2. 然后在每个喷嘴中插入一个塑料混合器。
  3. 使用手动工具,将混合器压在喷嘴内的特定深度。
  4. 检查完成的组件,从组装夹具中取出,并放入箱中以转移到包装站。

该团队还收集了基线生产号,包括每小时的零件和分钟,以及文件上的任何其他适用的数据。还通过观察装配地板上的员工收集数据。最快的喷嘴组件每隔6分钟和四个块制成一个16个喷嘴的一个块。另一名员工在两分钟和30秒内定时组装一个块,超过员工最快的时间是3分的两倍;这提供了普通员工的更好代表性。

在大量的数据收集之后,团队回到Copley高中,就如何改进装配过程进行头脑风暴。该团队设计了一台采用1对1流程的机器,这意味着每一个放入机器的预装件都会导致最终的组装件退出机器,而不是目前的多步骤流程。这台新的装配机采用了计算机电子技术和气动技术,可以毫不费力地完成装配过程。

Thomas和Chris在Fomo喷嘴机器上工作使用SolidWorks,团队产生了设计和制造了机器草图,然后开始建造和测试各个部件。新设计的FOMO喷嘴组装机由开槽胶合板中心轮和外径,具有冷轧钢轮中心和轴和钢管轮框架。可排序器和柱塞机构包括气动气缸和定制金属部件。构造了三个可拆卸胶合板部件料斗以含有喷嘴,搅拌机和完成的组件。还添加了脚轮以使机器易于便携。整个过程由高级Bobby Wagner编写的Arduino计算机代码控制。

瓦格纳说:“我从这个项目中学到的最重要的事情是,通过合作,我们可以完成比我们单独能完成的更伟大的事情。对于这个项目,如果我们中的任何一个人单独尝试,我们中没有一个人能够完成我们所制作的最终产品的质量。”

当然,并不是所有的事情都像最初计划的那样,或者像纸上写的那样。总是会出现意想不到的混乱,当问题出现时,团队必须一起工作来找到解决方案。

团队的视频家,Junior Aaron Hesketh评论说,“故障排除通常是项目中最重要的部分。仅仅因为你认为有问题是问题,如果不是,重新加入六次不会修复它。我们在开发机器时遇到了几个错误,我们认为其中一个可能在我们的布线中是一个松散的连接。所以我们多次重新加快整机,但最终我们只需要一台新电脑。“

之前的组装过程要求员工在整个过程中站着,而团队的最终设计是一个轮椅或标准椅子都能容纳的高度,让员工可以舒服地坐着。学生改进了人机工程学定位胶合板零件料斗在方便,容易达到的位置,在任何一方的操作员。

采用新的Fomo喷嘴机设计,操作员可以轻松到达原料料斗,将FOMO喷嘴落入中心轮上的插槽,然后是塑料搅拌机。然后,操作员按下单个按钮索引机器,将混频器按到指定的深度,然后将完成的喷嘴喷射到完整的部件料斗中。

在重新设计之前,只有五名员工有耐力生产FOMO喷嘴。这一新进程使所有30名员工能够组装喷嘴,员工参与增加500%。生产数量从平均每小时450小时增加一倍,每小时为每小时900点。

通过自动化组装过程,生产时间从平均减少8到12秒,每个完成喷嘴只需3.11秒。随着CHS工程团队的设计,部分处理,装配步骤和拒绝部件也有降低。

老师们知道,如果你能帮助你的学生学到的不仅仅是教案中给出的步骤,这些学生不仅会变得更聪明,而且在这个过程中也会变得更聪明。这组学生很快认识到,为韦弗工业设计和建造这台机器不仅仅是一门工程学课。

反映了整体项目,学生视频发言人高级Chav Maharaj说,“我相信我们从这整个经验中吸取的最大的事情就是不采取理所当然的事情。在整个项目中,我们经常必须重新考虑概念,以便尝试使我们的机器多才多艺,以韦弗的所有当前和未来的员工。为了完成这一点,我们必须以残疾人的角度来。这使我们能够让我们的机器做我们需要的东西,因为任何愿意在这条生产线上工作的人。“

雷切尔和劳拉解释了Fomo喷嘴机虽然每个团队成员有一个特定的职位,但他们也有助于其他地区。Team Communicator,Laura Klions高级表示,“在这个项目上工作,为我提供了一堆新的机遇和经验,即我没有否则。我真的很喜欢学习施工,特别是如何焊接。“

团队的金属工人是资深的克里斯·杜根(Chris Dugan)。他在离开最终结果时说:“有时候最大的奖励不是你所期望的。当我加入这个团队的时候,我就知道这对我未来的工程职业生涯是很好的经验。我没想到我会对残疾人了解这么多,我也没想到帮助韦弗工业的工人会让我感觉这么好。”

随着工作模型完成,Copley High的工程团队将其作为他们在Sourceamerica高中设计挑战中的入境,在那里他们在华盛顿州的国家一级颁发了第一名。

“技术为学生为斯科芯设计挑战创造的技术是游戏改变为受益于它的人,”Sourceamerica总裁兼首席执行官Steven Soroka说。“与个人双方工作,残疾人,这些学生实施改变生命的想法。通过他们的聪明才智,我们越来越近在每个人都有残疾人有工作的人有工作岗位,并让工具取得成功。“

“我不知道那里的任何其他竞争,就像这样对社区的这种影响,”Charissa Garcia说,设计挑战协调员。“该计划的毕业生获得了他们的技术专利。参与者还帮助非营利性的安全合同,为残疾人提供了更多的就业机会。“

当被问及它作为一个团队工作的项目时,乔希·迈尔斯的高级资深回答道,“这是一个伟大的体验,使我们能够以现实的世界工程师工作和运作。我们都尽力互相帮助,互相支持。这真的促成了我们的成功。如果我们没有很好地工作,那么在完成这个项目的长时间工作中就不会容易地放置。“

呼应情绪,团队的领导者,高级雷切尔霍金斯陈述,“这是一个非常真实的世界经历;团队中的每个人都有一个具体的工作,以根据他们可以做的事情做的事情,这使我们能够创造比我们中的任何一个更好的东西可以独自所做的事情。“

Copley High首先取代祝贺他的国家胜利团队,Kirby Harper已经开始期待明年的学生工程团队。他相信他们会开发另一个工具,为残疾人提供更好的生活方式。我们可以依靠在明年的Sourceamerica高中设计挑战中看到该工具。

由TJ Johns,AutomationDirect

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最初发布时间:2015年5月21日