基于TRIZ理論設(shè)計(jì)的快遞包裹自動(dòng)掃描裝置

馬寧蔚 任培龍 何忠旭 劉鵬佩

摘 要：本文應(yīng)用物質(zhì)-場(chǎng)模型對(duì)包裹自動(dòng)掃描設(shè)備進(jìn)行分析，并通過(guò)技術(shù)矛盾、物理矛盾解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)快遞包裹上條碼的360°掃描，無(wú)需人工擺放調(diào)整掃描方向，實(shí)現(xiàn)分揀全自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：快遞包裹；自動(dòng)掃描；TRIZ理論

中圖分類(lèi)號(hào)：TH691.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）14-0090-02

An Automatic Scanning Device for Irregular Express Courier

Design Based on TRIZ Theory

MA Ningwei REN Peilong HE Zhongxu LIU Pengpei

（Northeast Forestry University，Harbin Heilongjiang 150040）

Abstract： In this paper， the field model method was used to analyze the automatic scanning equipment system， and through the technical contradiction and physical contradiction to solve the problem， the 360° scanning express bar code was realized without the need to adjust the scanning direction manually， so as to realize the full automation of the sorting.

Keywords： express package；automatic scanning；TRIZ theory

1 問(wèn)題描述

隨著電子商務(wù)不斷升溫，快遞業(yè)務(wù)量逐年增長(zhǎng)，爆倉(cāng)現(xiàn)象普遍。而快遞公司在包裹分揀時(shí)大部分采用人工分揀，效率低、成本高。同時(shí)，快遞掃描分揀工作枯燥，招工難度較大，導(dǎo)致快遞企業(yè)發(fā)展緩慢。本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上參照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，利用TRIZ理論分析目前快遞包裹分揀的局限性，并根據(jù)TRIZ發(fā)明原理對(duì)快遞包裹自動(dòng)分揀進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

2 物質(zhì)-場(chǎng)分析

物質(zhì)-場(chǎng)分析法是一種使用符號(hào)表達(dá)技術(shù)系統(tǒng)變換的建模技術(shù)。物質(zhì)-場(chǎng)是用來(lái)表示同一技術(shù)系統(tǒng)中兩個(gè)對(duì)象的交互作用的模型，交互作用的對(duì)象被稱(chēng)為“物質(zhì)”（Substance），用S1和S2表示，交互作用的能量被稱(chēng)為“場(chǎng)”（Field），用F表示。將物質(zhì)-場(chǎng)模型作為問(wèn)題模型，對(duì)應(yīng)的解決方案的模型是標(biāo)準(zhǔn)解法系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)解[1]。

圖1表示包裹對(duì)掃描裝置掃描條碼有阻礙作用的物-場(chǎng)模型。在有光環(huán)境下，掃描裝置通電進(jìn)行正常工作，包裹本身會(huì)遮擋裝置對(duì)條碼標(biāo)簽的掃描即為有害作用。因此，引入一個(gè)超系統(tǒng)中的物質(zhì)得到方案1：將亞格力板放置在兩傳送帶之間，板下放置掃描器，使條碼在下方時(shí)的掃描得以實(shí)現(xiàn)。

除此之外，此物-場(chǎng)模型可控性不足，建立圖2所示解決方案的物-場(chǎng)模型，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解法，增加一個(gè)場(chǎng)，通過(guò)兩種場(chǎng)的共同作用抵消有害作用，得到方案2：把條碼改成RFID射頻標(biāo)簽，射頻閱讀器識(shí)別標(biāo)簽信息。

3 運(yùn)用TRIZ工具解決問(wèn)題

TRIZ理論主要討論工程領(lǐng)域的矛盾，包括技術(shù)矛盾和物理矛盾[2]。

3.1 采用技術(shù)矛盾、創(chuàng)新原理解決問(wèn)題

在快遞掃描作業(yè)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)包裹的全方位掃描，需增加中間傳動(dòng)裝置，但增加的裝置使能耗增加。其矛盾在于增加推板和中間傳動(dòng)裝置可以改變包裹的運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)在增加的傳送帶上設(shè)置同樣的掃描裝置，改變包裹運(yùn)動(dòng)方向后通過(guò)第二段掃描器即可將第一段傳送未掃描區(qū)域進(jìn)行掃描，但增加傳動(dòng)裝置后，系統(tǒng)工作出錯(cuò)率提高且能耗增加。通過(guò)查詢(xún)TRIZ理論提供的矛盾沖突解決矩陣，可得到解決該沖突所需的發(fā)明原理。

由發(fā)明原理No.1（分割原理）、No.15（動(dòng)態(tài)化原理）啟發(fā)可得到解決方案3：將掃描裝置分解為兩段相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件，獨(dú)立進(jìn)行前后、左右方向條形碼的掃描。

3.2 采用物理矛盾、分析方法解決問(wèn)題

3.2.1 確定物理矛盾。對(duì)于應(yīng)用掃描器進(jìn)行二維碼掃描，筆者既希望使用多個(gè)掃描器進(jìn)行多次多方位掃描得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，又希望只使用一個(gè)掃描器快速錄入，避免重復(fù)錄入信息。掃描器個(gè)數(shù)多少構(gòu)成了物理矛盾。

3.2.2 解決物理矛盾。采用條件分離方法，對(duì)矛盾雙方不同的需求進(jìn)行分離，即在不同條件滿(mǎn)足不同需求。由此提出技術(shù)方案4：加裝包裹數(shù)量檢測(cè)裝置，當(dāng)包裹數(shù)量較多時(shí)，開(kāi)啟多個(gè)掃描器用于快遞包裹二維碼準(zhǔn)確識(shí)別，當(dāng)包裹數(shù)量較少時(shí)，開(kāi)啟單個(gè)掃描器工作。

利用時(shí)間分離原理進(jìn)行分析，將矛盾的雙方分隔在不同的時(shí)間段，分別進(jìn)行處理，從而解決存在的沖突。由此提出技術(shù)方案5：使用單個(gè)掃描器，增加循環(huán)式傳送帶，對(duì)識(shí)別不清的包裹進(jìn)行循環(huán)輸送重新掃描識(shí)別信息。

利用整體與部分分離原理進(jìn)行分析，將矛盾雙方在不同層次上進(jìn)行分離，即通過(guò)在不同層次上滿(mǎn)足不同的需求來(lái)解決物理問(wèn)題。由此提出技術(shù)方案6：將傳統(tǒng)傳送帶的單個(gè)垂直掃描器改為前后雙傾斜的兩個(gè)掃描器，當(dāng)前一個(gè)掃描器不能準(zhǔn)確識(shí)別時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟后一掃描器，否則后一掃描器處于不工作狀態(tài)，以此提高掃描二維碼的角度和準(zhǔn)確性。

再由幫助實(shí)現(xiàn)整體與部分分離的創(chuàng)新原理No.25（自服務(wù)原理）得到方案7：在兩傳送帶上添加一個(gè)可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)，掃描器固定在圓盤(pán)上，使快遞落到圓盤(pán)上被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)360°，實(shí)現(xiàn)全方位掃描。

4 技術(shù)方案評(píng)價(jià)

為了實(shí)現(xiàn)“能夠?qū)Σ灰?guī)則快遞包裹進(jìn)行自動(dòng)掃描”，分別應(yīng)用TRIZ理論技術(shù)矛盾和物理矛盾進(jìn)行分析，應(yīng)用創(chuàng)新原理、分離方法等工具尋求解決方案，得到7種概念方案。經(jīng)方案評(píng)價(jià)得出最終解決方案由方案1、3、7的綜合，設(shè)備設(shè)計(jì)如圖3所示。

快遞自動(dòng)分揀掃描設(shè)備組成包括支撐結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)、鏈傳動(dòng)推送板、掃描器及多種配件。快遞由傳送帶傳送到該裝置時(shí)，掃描器可以?huà)叩缴舷路较虻臈l碼，圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)后可掃描左右方向的條碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)快遞包裹條碼的全方位掃描，并通過(guò)鏈傳動(dòng)推送板將包裹推送入分揀線(xiàn)，這既節(jié)省了人力，降低了分揀成本，又減小了自動(dòng)分揀掃描只能掃描規(guī)則物體的局限性，同時(shí)使得分揀效率得以提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹喜營(yíng)，柳軍，馮海霞.TRIZ創(chuàng)新方法解決耐火材料熱剝落問(wèn)題[J].河南科技，2015（7）：147-151.

[2]梁洪力，王海燕.技術(shù)矛盾/物理矛盾的分析與確定——基于TOC消云圖[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2018（3）：28-36.