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        基于TRIZ理論設(shè)計(jì)的快遞包裹自動掃描裝置

        2018-09-10 15:13:00馬寧蔚任培龍何忠旭劉鵬佩
        河南科技 2018年14期

        馬寧蔚 任培龍 何忠旭 劉鵬佩

        摘 要:本文應(yīng)用物質(zhì)-場模型對包裹自動掃描設(shè)備進(jìn)行分析,并通過技術(shù)矛盾、物理矛盾解決問題,實(shí)現(xiàn)對快遞包裹上條碼的360°掃描,無需人工擺放調(diào)整掃描方向,實(shí)現(xiàn)分揀全自動化。

        關(guān)鍵詞:快遞包裹;自動掃描;TRIZ理論

        中圖分類號:TH691.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號: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,爆倉現(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)明原理對快遞包裹自動分揀進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

        2 物質(zhì)-場分析

        物質(zhì)-場分析法是一種使用符號表達(dá)技術(shù)系統(tǒng)變換的建模技術(shù)。物質(zhì)-場是用來表示同一技術(shù)系統(tǒng)中兩個(gè)對象的交互作用的模型,交互作用的對象被稱為“物質(zhì)”(Substance),用S1和S2表示,交互作用的能量被稱為“場”(Field),用F表示。將物質(zhì)-場模型作為問題模型,對應(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表示包裹對掃描裝置掃描條碼有阻礙作用的物-場模型。在有光環(huán)境下,掃描裝置通電進(jìn)行正常工作,包裹本身會遮擋裝置對條碼標(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-場模型可控性不足,建立圖2所示解決方案的物-場模型,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解法,增加一個(gè)場,通過兩種場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,射頻閱讀器識別標(biāo)簽信息。

        3 運(yùn)用TRIZ工具解決問題

        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)新原理解決問題

        在快遞掃描作業(yè),為實(shí)現(xiàn)對包裹的全方位掃描,需增加中間傳動裝置,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裝置可以改變包裹的運(yùn)動方向,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)動方向后通過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,但增加傳動裝置后,系統(tǒng)工作出錯(cuò)率提高且能耗增加。通過查詢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運(yùn)動的元件,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、分析方法解決問題

        3.2.1 確定物理矛盾。對于應(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,對矛盾雙方不同的需求進(jìn)行分離,即在不同條件滿足不同需求。由此提出技術(shù)方案4:加裝包裹數(shù)量檢測裝置,當(dāng)包裹數(shù)量較多時(shí),開啟多個(gè)掃描器用于快遞包裹二維碼準(zhǔn)確識別,當(dāng)包裹數(shù)量較少時(shí),開啟單個(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,對識別不清的包裹進(jìn)行循環(huán)輸送重新掃描識別信息。

        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,即通過在不同層次上滿足不同的需求來解決物理問題。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)確識別時(shí)自動開啟后一掃描器,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)可自動旋轉(zhuǎn)的圓盤,掃描器固定在圓盤上,使快遞落到圓盤上被帶動旋轉(zhuǎn)360°,實(shí)現(xiàn)全方位掃描。

        4 技術(shù)方案評價(jià)

        為了實(shí)現(xiàn)“能夠?qū)Σ灰?guī)則快遞包裹進(jìn)行自動掃描”,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。

        快遞自動分揀掃描設(shè)備組成包括支撐結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)圓盤、鏈傳動推送板、掃描器及多種配件??爝f由傳送帶傳送到該裝置時(shí),掃描器可以掃到上下方向的條碼,圓盤轉(zhuǎn)動后可掃描左右方向的條碼,實(shí)現(xiàn)對快遞包裹條碼的全方位掃描,并通過鏈傳動推送板將包裹推送入分揀線,這既節(jié)省了人力,降低了分揀成本,又減小了自動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,柳軍,馮海霞.TRIZ創(chuàng)新方法解決耐火材料熱剝落問題[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.

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