基于物聯(lián)網(wǎng)的物流輸送搬運(yùn)上下料裝置

郭宇卿 劉珂艷 華蔚瑋 周志偉

摘要：現(xiàn)今發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅促進(jìn)了大眾消費(fèi)，同時(shí)帶動(dòng)了物流運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展，在這樣的背景下，筆者設(shè)計(jì)了一款基于物聯(lián)網(wǎng)的物流輸送搬運(yùn)上下料裝置，為了簡化人工操作流程、節(jié)約人力和成本、提升效率，在保證工作人員安全的情況下，由工作人員使用控制臺(tái)操作裝置，通過叉車板運(yùn)輸物品，不僅能成功、安全地將其運(yùn)輸?shù)杰噹?，而且能?shí)時(shí)監(jiān)控搬運(yùn)和上料的情況。工作人員通過控制臺(tái)操作該裝置，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)輸送和上下料，在夜間還可以照明，使用方便。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);物流輸送;安全

中圖分類號(hào)：F252 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2021）03-00-02

0 引言

國內(nèi)現(xiàn)階段的物流運(yùn)輸不能完全達(dá)到高效、自動(dòng)、智能的效果，給工作人員帶來了很大的負(fù)擔(dān)，使其工作時(shí)間增加卻得不到相應(yīng)的回報(bào)。目前在物流倉庫中，貨物一般通過叉車或者人工搬運(yùn)。隨著科技的不斷進(jìn)步、生活水平的不斷提高，物流被應(yīng)用到千家萬戶。物流是把倉庫內(nèi)的產(chǎn)品輸送到需要人的手中，不僅效率低、速度慢，而且人工成本高，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)四種相同物品的同時(shí)搬運(yùn)，不能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)控制，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料、自動(dòng)下料，不能節(jié)約成本、解放勞動(dòng)力、增加收益。

1 物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

物聯(lián)網(wǎng)即在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上將各種信息或傳感設(shè)備連接起來的一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)，將物流運(yùn)輸裝置與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)的一種延伸，在人與物、人與人之間建立了密切的聯(lián)系，起到了傳遞信息的作用。在當(dāng)今科技高速發(fā)展的時(shí)代[1]，物聯(lián)網(wǎng)通過網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、視頻監(jiān)控等得以實(shí)現(xiàn)[2]。

2 國內(nèi)物流輸送搬運(yùn)裝置設(shè)計(jì)分析

我國的叉車設(shè)計(jì)起步于20世紀(jì)五六十年代，剛開始由幾家大型企業(yè)聯(lián)合研發(fā)設(shè)計(jì)、制造生產(chǎn)。到了20世紀(jì)80年代，林德、豐田等大公司進(jìn)入國內(nèi)市場，對(duì)國內(nèi)的叉車產(chǎn)業(yè)造成了極大的沖擊。為了迎接外企帶來的挑戰(zhàn)，國企投入了大量的生產(chǎn)力、勞動(dòng)力研發(fā)裝置，在加工工藝、液壓系統(tǒng)、鈑金工藝等方面加大了技術(shù)的更新力度，但是企業(yè)的設(shè)計(jì)相對(duì)滯后，在自動(dòng)化、智能化、共享化、外觀等方面存在不足。

2.1 登車橋的設(shè)計(jì)分析

2.1.1 造型分析

如圖1所示，登車橋的造型主要為長條形，方便車輛上下運(yùn)輸裝置，以鋼鐵骨架為支撐，貨架一旦放下便不好移動(dòng)，穩(wěn)定性也不具有優(yōu)勢，整體形式呆板、陳舊，不符合工業(yè)設(shè)計(jì)的審美;同時(shí)比例不協(xié)調(diào)、機(jī)構(gòu)外露，導(dǎo)致視覺松散沒有聚焦點(diǎn)。

2.1.2 功能分析

這款登車橋是可以承載人工駕駛的運(yùn)輸車上下料的一款裝置，主要功能是配合使用的貨物裝卸輔助設(shè)備，現(xiàn)場無裝卸平臺(tái)或需要流動(dòng)裝卸平臺(tái)的場所可以使用此設(shè)備，同時(shí)根據(jù)車廂的高低調(diào)節(jié)高度，叉車可以直接通過本設(shè)備駛?cè)胲噹麅?nèi)部進(jìn)行貨物的批量裝卸。

2.1.3 材質(zhì)分析

使用鋼板材質(zhì)，底部滾輪采用實(shí)心胎，可承載6～12噸重的貨車。使用鋼板材質(zhì)可有效提升設(shè)備的穩(wěn)定性，既堅(jiān)固又安全耐用。

2.1.4 色彩分析

以噴漆為主要手段，藍(lán)色、綠色以及黃色是基礎(chǔ)色，是工業(yè)設(shè)計(jì)中典型的配色，具有單一的特點(diǎn)。同時(shí)符合工廠的使用環(huán)境，也是在考慮成本的情況下使用的單一色彩。

2.2 托盤叉車的設(shè)計(jì)分析

2.2.1 車型分類

內(nèi)燃：普通內(nèi)燃叉車、重型叉車、集裝箱叉車、側(cè)面叉車。

電動(dòng)：每組電池一般工作8小時(shí)后需要充電，需要多班制配備備用電池。

2.2.2 造型分析

如圖2所示，此款物流搬運(yùn)裝置名為托盤叉車，車身主體有4個(gè)車輪，主要由人操作叉車進(jìn)行貨物運(yùn)輸。

2.2.3 功能分析

此款托盤叉車可以提高物資作業(yè)效率，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件;節(jié)約勞動(dòng)力，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率;縮短作業(yè)時(shí)間，加快物資周轉(zhuǎn)速度，從而提高車、船的利用率，提高生產(chǎn)效率;充分利用空間，節(jié)省庫房面積。使用叉車作業(yè)，貨物堆得更高，目前可達(dá)到3米以上，庫房容積利閘率可增加30%～40%。采用托盤和集裝箱盛裝貨物，使貨物包裝簡化，可以節(jié)省包裝占用，降低裝卸成本，提高作業(yè)效率和貨物的安全性。據(jù)國外對(duì)叉車使用的經(jīng)濟(jì)效益的分析，一臺(tái)叉車可以代替8～15個(gè)裝卸工人的體力勞動(dòng)。采用叉車作業(yè)，可減少笨重的體力勞動(dòng)，減少貨損與人員工傷事故，提高作業(yè)的安全度。

2.2.4 材質(zhì)分析

此款托盤叉車以不銹鋼材質(zhì)為主，輪胎以橡膠材質(zhì)為主。不銹鋼材質(zhì)具有穩(wěn)定性強(qiáng)、硬度高的優(yōu)點(diǎn)，適合工業(yè)用途，并且耐用、成本低。

2.2.5 色彩分析

此款托盤叉車的主體配色一般為兩種，工業(yè)設(shè)計(jì)氣息比較濃厚，圖片所示配色以黑黃色為主，具有警示性，在工廠中比較明顯，目標(biāo)性強(qiáng)。

2.3 國外物流輸送搬運(yùn)裝置設(shè)計(jì)分析

如圖3所示，以Crow-科朗平衡重叉車為例，其外觀美觀流暢，隨著工業(yè)社會(huì)的發(fā)展，零部件的靈活性和實(shí)用性也大幅度提升，除了必要的零部件裸露在外，例如儀表盤、警告裝置等，其余部分都被遮蓋起來，給人整潔美觀之感。如今的造型設(shè)計(jì)趨向于流線型，高效、舒適、安全。主要有以下特點(diǎn)：采用一體式設(shè)計(jì)，單人操作更加便利;全懸浮安全架，可緩解沖擊和振動(dòng);人機(jī)界面設(shè)計(jì)清晰、舒適、便捷;外觀著色大膽、用色鮮艷、視覺沖擊力強(qiáng);作業(yè)高效。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的物流輸送搬運(yùn)上下料裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐

3.1 設(shè)計(jì)構(gòu)思

如圖4所示，本設(shè)計(jì)的靈感來源于八爪魚，向外伸出的四個(gè)方向的推動(dòng)板具有自動(dòng)化和遠(yuǎn)程遙控卸貨的能力。裝置的自由度是本次設(shè)計(jì)重要的技術(shù)指標(biāo)，這四個(gè)伸縮板可以影響整個(gè)叉車，靈活性高、控制操作方便[3]。

該設(shè)計(jì)主要由四個(gè)面組成，為了夜間工作人員可以隨時(shí)到車廂內(nèi)上下料，在該裝置監(jiān)控附近設(shè)計(jì)了照明燈以便工作時(shí)照明，利用該裝置的四個(gè)叉車板將物品從倉庫運(yùn)輸?shù)杰噹麅?nèi)以后，不需要人工搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、一體化。同時(shí)工作人員也可以通過操作臺(tái)操作該裝置，節(jié)約時(shí)間，壓縮成本，大幅提升工作效率，增加利潤，創(chuàng)造更好的工作環(huán)境，為安全提供保障。

3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

針對(duì)背景闡述的設(shè)計(jì)缺陷，設(shè)計(jì)了一款基于物聯(lián)網(wǎng)的物流輸送搬運(yùn)上下料裝置，裝置本體的電池箱和液壓缸固定箱均采用不銹鋼材料，底座由鋼板制成，底座和液壓缸固定箱焊接連接。本裝置叉車升降槽的頂端有焊接的固定板，固定板中間有攝像頭，設(shè)計(jì)的裝置本體有照明燈，以便工作人員夜間作業(yè)，真正意義上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、一體化、多功能化。

3.3 設(shè)計(jì)材質(zhì)

電池箱和液壓缸固定箱均采用不銹鋼材質(zhì)，底座為港版制作的配重底座，鋼板底座和液壓缸固定箱、電池箱都以焊接相連而成。

3.4 設(shè)計(jì)功能

該裝置設(shè)有四個(gè)叉車板，通過四個(gè)叉車板將貨物運(yùn)輸進(jìn)入車廂內(nèi)，提升效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上車的功能，無須人工搬運(yùn)。

3.5 操作流程

操作流程通過控制箱（為物聯(lián)網(wǎng)控制箱）與控制臺(tái)連接，控制箱、攝像頭和液壓油泵電性連接，利用控制臺(tái)通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)控制箱發(fā)出指令信號(hào)，使控制箱控制第一電機(jī)、第二電機(jī)、照明燈、電動(dòng)伸縮桿和液壓油泵接通電源開展工作，而攝像頭通過互聯(lián)網(wǎng)把系統(tǒng)里面的影像傳送到控制臺(tái)的顯示器上，方便工作人員操控運(yùn)作，如圖5所示。

3.6 設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

隨著智能化、電動(dòng)化、互聯(lián)化、共享化的智能移動(dòng)出行載運(yùn)交通工具的發(fā)展，再加上5G和智能移動(dòng)裝備的普及，基于物聯(lián)網(wǎng)的物流輸送搬運(yùn)上下料裝置成為一種可能。電動(dòng)化與智能化為未來載運(yùn)移動(dòng)裝備產(chǎn)業(yè)賦能，可實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能自動(dòng)運(yùn)輸裝備。

信息控制要以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，安全傳輸、智能控制、全面感知均是實(shí)現(xiàn)這一功能的重要支撐，能夠優(yōu)化物流行業(yè)的物流控制信息系統(tǒng)[4]。物聯(lián)網(wǎng)中的WiFi、藍(lán)牙、監(jiān)控等系統(tǒng)都在裝置中得到運(yùn)用、體現(xiàn)，也使得信息在傳輸?shù)倪^程中更加便捷、迅速、準(zhǔn)確，從而實(shí)現(xiàn)了裝置的智能化，將物聯(lián)網(wǎng)與物流輸送裝置緊密結(jié)合。

本設(shè)計(jì)不僅可以提高效率，并且可以將叉車板上的四個(gè)物品自動(dòng)運(yùn)送到車廂內(nèi)，不需要人工搬運(yùn)，省時(shí)省力。工作人員可以通過操作臺(tái)操控該裝置，通過監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控搬運(yùn)上下料的情況，叉車上的照明燈使工作在夜間也可以正常開展，節(jié)約人力、物力，保證安全。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)的人工物流運(yùn)輸相比，物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)輸系統(tǒng)更有利于加速社會(huì)發(fā)展，最大限度地節(jié)省人力，壓縮成本和時(shí)間，更加有效地提升效率。同時(shí)，將系統(tǒng)與設(shè)備結(jié)合，進(jìn)行智能分析，調(diào)整運(yùn)輸方式，保障物流運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間與可規(guī)劃性，可以使工作人員與客戶隨時(shí)隨地掌握物流信息，本設(shè)計(jì)在為企業(yè)、客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)的同時(shí)，降低了企業(yè)的管理成本。基于物聯(lián)網(wǎng)的物流輸送搬運(yùn)上下料裝置是根據(jù)現(xiàn)階段市場發(fā)展進(jìn)程而提出的新思路，更加方便工作人員作業(yè)，也適合在有限、狹窄的環(huán)境內(nèi)作業(yè)，在提高工作效率的同時(shí)，在提高利潤和保證員工安全的前提下，為企業(yè)和客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 余自凌.基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的現(xiàn)代物流及倉儲(chǔ)應(yīng)用技術(shù)研究[J].今日財(cái)富，2020（03）：31.

[3] 張金玲，陳浩，張玄，等.一種智能物流車設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2016（07）：60-61.

[4] 黃艷華.物聯(lián)網(wǎng)背景下的智慧物流發(fā)展分析[J].智庫時(shí)代，2019（03）：51-52.

作者簡介：郭宇卿（1995—），女，陜西西安人，碩士在讀，研究方向：產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)踐。

劉珂艷（1974—），女，湖北武漢人，博士，教授，研究方向：圖形。

華蔚瑋（1995—），女，江蘇無錫人，碩士在讀，研究方向：時(shí)尚藝術(shù)設(shè)計(jì)。

周志偉（1996—），男，河南許昌人，碩士在讀，研究方向：智能移動(dòng)出行、交通工具設(shè)計(jì)。