基于TRIZ理論的手持自動紙箱 封膠帶機(jī)改進(jìn)設(shè)計

曲慧霞 李正 麻建蓉 張付英

摘要：針對現(xiàn)行物流行業(yè)存在紙箱封裝工作量大、膠帶使用浪費、封裝作業(yè)不規(guī)范等問題，基于人們對物流行業(yè)的高效、綠色環(huán)保及包裹完整性的期望，以TRIZ理論理想解為指導(dǎo)，對現(xiàn)行快遞膠帶包裝封口作業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，設(shè)計一種能實現(xiàn)高效、環(huán)保、易操作的手持自動紙箱封膠帶機(jī)，使快遞包裝封口過程更高效、環(huán)保、簡潔，從而提高快遞紙箱打包效率、減少因膠帶用量過多造成的環(huán)境污染和資源浪費，改善物流作業(yè)流程的標(biāo)準(zhǔn)化程度。

Abstract： In view of the problems in the current logistics industry， such as heavy carton packaging workload， waste of tape use， and irregular packaging operations， based on people's expectations for high efficiency， green environmental protection and package integrity in the logistics industry， guided by the ideal solution of TRIZ theory， this paper innovates and improves the current express tape packaging sealing operation， designs a hand-held automatic carton sealing tape machine that can achieve high efficiency， environmental protection and easy operation， making the express packaging sealing process more efficient， environmentally friendly and simple， thereby improving the express carton packaging efficiency and reducing environmental pollution and resource waste caused by excessive tape usage and improving the standardization of logistics operations.

關(guān)鍵詞：紙箱封膠帶機(jī);功能分析;中介物原理;TRIZ

Key words： carton sealing tape machine;functional analysis;principle of intermediates;TRIZ

中圖分類號：TS254.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）20-0252-03

0? 引言

電子商務(wù)的快速發(fā)展，使國內(nèi)物流行業(yè)得到了前所未有的提速，整個物流過程的機(jī)械化、自動化程度也是越來越高。秦儉，陳永華[1]主要從快遞物流包裝情況、包裝垃圾回收情況及用戶體驗三個方面闡釋了我國快遞物流包裝技術(shù)的現(xiàn)狀及其存在的問題，并進(jìn)一步分析快遞物流包裝技術(shù)的發(fā)展趨勢。對現(xiàn)有封裝方式展開深入的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，封裝過程中普遍存在著膠帶用量過多、工作人員包裹作業(yè)隨意性大、勞動強(qiáng)度大、包裝效率低等問題，此外，青島“瘦身膠帶[2]”的提出使用，從心理學(xué)的角度研究發(fā)現(xiàn)良好的包裝能夠刺激消費的沖動。

綜上所述，現(xiàn)有紙箱封膠存在著封裝隨意性大、封裝方式不標(biāo)準(zhǔn)、用料浪費嚴(yán)重、污染環(huán)境等亟待解決的問題，同時，對現(xiàn)有紙箱封膠的研究還停留在調(diào)查分析階段，沒有合理便捷的改進(jìn)方案。本文通過調(diào)查用戶需求，結(jié)合TIRZ理論中的功能分析和力場分析對現(xiàn)有紙箱封膠進(jìn)行深入分析，得到創(chuàng)新設(shè)計需要解決的具體問題點。最后基于TRIZ理論中的技術(shù)進(jìn)化理論和矛盾矩陣求解創(chuàng)新設(shè)計理想解。

本文基于TRIZ理論的手持自動紙箱封膠帶機(jī)創(chuàng)新設(shè)計不僅能夠克服現(xiàn)有紙箱封膠存在的隨意性大、資源浪費等問題，還能夠提高物流過程中包裝的工作效率、降低勞動力，降低物流過程成本、實現(xiàn)快遞包裝封口流程的機(jī)械化、自動化、人因化具有重要意義。

1? TRIZ理論基礎(chǔ)

TRIZ是解決發(fā)明創(chuàng)新問題的工具。現(xiàn)代TRIZ理論體系主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：①創(chuàng)新思維方法與問題分析方法，可以幫助快速確認(rèn)核心問題，發(fā)現(xiàn)根本矛盾所在;②技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則，在大量專利分析的基礎(chǔ)上TRIZ理論總結(jié)提煉出八個基本進(jìn)化法則;③技術(shù)矛盾解決原理，TRIZ理論將這些共同的規(guī)律歸納成40個創(chuàng)新原理，結(jié)合工程實際尋求具體的解決方案;④創(chuàng)新問題標(biāo)準(zhǔn)解法，針對具體問題的物-場模型的不同特征，分別對應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)的模型處理方法;⑤發(fā)明問題解決算法ARIZ，對初始問題進(jìn)行一系列變形及再定義等非計算性的邏輯過程，實現(xiàn)對問題的逐步深入分析，問題轉(zhuǎn)化，直至問題的解決。

2? 紙箱封膠調(diào)查分析

2.1 用戶需求分析

通過走訪周圍快遞點并設(shè)計調(diào)問卷調(diào)查，調(diào)研用戶對當(dāng)前快遞紙箱封裝模式的滿意度和問題反饋，其中有70%的用戶表示對目前快遞封裝過程滿意度不高。反饋的主要問題包括：

①為使快遞美觀而過度包裝;

②封箱過程人手易受到傷害，不能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè);

③封口時過度依賴膠帶造成資源浪費，不符合綠色環(huán)保的觀念;

④封裝過程人員勞動強(qiáng)度大。

通過對用戶反饋問題的進(jìn)行研究分析，如圖1所示，可以看出，包裝過度、膠帶浪費是造成用戶滿意度不高的主要因素，因此將減少包裝過度和節(jié)約膠帶作為主要的改進(jìn)的方向。

2.2 功能分析

對封箱裝置進(jìn)行功能分析，當(dāng)前封箱裝置的超系統(tǒng)為手，子系統(tǒng)有膠帶、剪割器、膠帶托架等。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行如圖2功能分析。

從功能分析圖如圖2所示可以看出，現(xiàn)存膠帶剪切器存在以下問題：

關(guān)鍵問題點1：剪切器對手的有害作用，易造成安全事故，降低工作效率。

關(guān)鍵問題點2：膠帶對紙箱的不足作用，易造成封箱失敗，效率低。

3? 紙箱封膠創(chuàng)新設(shè)計

通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的封膠只能滿足用戶對封膠牢靠、易于拆包等方面的基本需求，對美觀、節(jié)儉、易于區(qū)分等魅力型需求忽略嚴(yán)重，基于問卷調(diào)查和功能分析確立了創(chuàng)新設(shè)計的關(guān)注點、需要解決的問題。

3.1 減少過度包裝

為減少包裝過度問題，將傳統(tǒng)簡易封箱裝置進(jìn)行改進(jìn)，增加其系統(tǒng)的功能，使封箱裝置不僅能滿足最基本的功能，還能實現(xiàn)使膠帶和紙箱完全貼合。

應(yīng)用技術(shù)進(jìn)化理論的增加集成度再進(jìn)行簡化原則，單→雙→多路徑：無法按壓膠帶的封箱裝置→可以按壓膠帶與紙箱貼合的封箱裝置，使膠帶自動貼合紙箱實現(xiàn)紙箱有效封裝，減少人工無效動作。

改進(jìn)后如圖3所示，在膠帶與紙箱的接觸面增加用來按壓的滾珠，在封箱的過程中，前端滾珠可以在封箱過程中固定膠帶走向，一次性完成對紙箱的有效封裝，又可以在膠帶封裝走過路徑后進(jìn)行二次按壓，使膠帶與紙箱進(jìn)行更好的貼合，實現(xiàn)有效封裝，減少因封裝失效而造成的包裝過度問題。

3.2 減少膠帶浪費

在現(xiàn)有的封箱裝置中，膠帶剪切器暴露在裝置外表面，容易造成切割失敗而重新使用膠帶進(jìn)行封箱，造成膠帶浪費，同時，膠帶剪切器容易在操作過程中對人手造成劃傷，降低操作人員作業(yè)效率。

因此，利用TRIZ理論的空間分離原理對封箱裝置進(jìn)行改進(jìn)，對應(yīng)創(chuàng)新發(fā)明原理為24：中介物，即在封箱裝置中加入輔助物來實現(xiàn)膠帶剪切器的空間分離，如圖4所示，通過手指按壓輪廓按鈕來帶動弧形腔控制剪切器的另一端凸起，凸起推動剪切器伸出腔體進(jìn)行膠帶剪切動作，剪切完畢松開按鈕，剪切器縮進(jìn)腔體，實現(xiàn)有效封箱，減少膠帶的浪費，達(dá)到綠色環(huán)保的效果，同時按鈕控制剪切器切割膠帶可以降低剪切器對手的有害作用，減少安全事故的發(fā)生，提高工作效率。

4? 結(jié)語

物流企業(yè)之間的市場競爭日益激烈，對產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計和新產(chǎn)品的研發(fā)成為企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵。通過調(diào)查了解用戶的需求，結(jié)合TIRZ理論的相關(guān)創(chuàng)新工具對現(xiàn)有紙箱封膠進(jìn)行研究分析，得到創(chuàng)新設(shè)計需要解決的具體問題點。最后基于TRIZ理論中的技術(shù)進(jìn)化理論和矛盾沖突求解創(chuàng)新設(shè)計理想解?；赥RIZ理論的手持自動紙箱封膠帶機(jī)創(chuàng)新設(shè)計不僅可以緩解現(xiàn)有紙箱封膠存在的隨意性大、資源浪費等問題，還可以提高物流過程中紙箱封裝的工作效率、降低勞動力，降低物流過程成本，實現(xiàn)快遞包裝封口流程的機(jī)械化、自動化、人因化。

參考文獻(xiàn)：

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