基于QFD 和TRIZ 的AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)力的日益進(jìn)步，我國擁有越來越高的現(xiàn)代化制造技術(shù)、自動(dòng)化水平，不斷擴(kuò)大的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，以及功能分工越來越細(xì)的專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，而與之相匹配的高效率自動(dòng)化物流管理系統(tǒng)及其技術(shù)卻還在進(jìn)一步地發(fā)展中。同時(shí)，制造業(yè)物流裝備也應(yīng)順應(yīng)中國制造2025 的發(fā)展趨勢，將物流裝備制造業(yè)的智能化與中國制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀相結(jié)合，進(jìn)一步促進(jìn)我國工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。制造業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大也帶動(dòng)了制造業(yè)物流裝備的產(chǎn)生，物流運(yùn)送小車已經(jīng)成為制造業(yè)物流裝備的關(guān)鍵設(shè)備，在較大程度上減少了人工勞動(dòng)力成本，也具有運(yùn)輸效率高、機(jī)器性能好、安全性能強(qiáng)等優(yōu)勢。雖然在功能上能夠滿足使用，但是企業(yè)對(duì)于AGV 物流小車的外觀造型也有了越來越高的要求。蘇建寧與魏晉采用QFD 和TRIZ 理論對(duì)花蕾采摘機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)、功能及造型等關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素的分析，提出采摘機(jī)設(shè)計(jì)的新思路，改進(jìn)了玫瑰花蕾采摘機(jī)的作業(yè)方式，提高了采摘效率

。任工昌，張博文等人為簡化菠蘿去皮過程，提高去皮效率，依據(jù)QFD 和TRIZ 的創(chuàng)新設(shè)計(jì)模型，為菠蘿去皮機(jī)的設(shè)計(jì)提供了一種新的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)了一種新型菠蘿去皮機(jī)

。蘇晨，章莎莉等人運(yùn)用QFD 和TRIZ 的生產(chǎn)線創(chuàng)新造型設(shè)計(jì)方法，得出可行的瓦楞紙板生產(chǎn)線的造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，對(duì)瓦楞紙板生產(chǎn)線設(shè)備的整體造型進(jìn)行改善，提高了操作人員的使用滿意度

。王年文，王劍為提升熱透灸理療儀設(shè)計(jì)過程中技術(shù)實(shí)施的可行性和用戶需求的滿意度，提出一種基于QFD 和TRIZ 集成的熱透灸理療儀創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法

。因此，文章以QFD 和TRIZ 理論集成基礎(chǔ)作為理論依據(jù)，對(duì)AGV 物流小車的造型外觀進(jìn)行設(shè)計(jì)探索。

靈芝是一類屬于擔(dān)子菌亞門的白腐真菌，在我國作為醫(yī)藥原材料已有上百年歷史，目前已廣泛用于保健品和中草藥的開發(fā)[1,2]。研究表明，靈芝中含有三萜類、多糖甾醇類、氨基酸多肽類、呋喃類衍生物等活性物質(zhì)，對(duì)糖尿病、心血管病、腫瘤等疾病的預(yù)防和治療具有一定的功效[3～5]。而多糖作為靈芝中的主要活性成分，傳統(tǒng)提取方法得率較低；若采用酶解法水解多糖，可有效破壞細(xì)胞壁，釋放胞內(nèi)多糖，從而增強(qiáng)多糖的提取率[6,7]。

1 理論概述

1.1 QFD 理論概述

QFD，即質(zhì)量工程展開理論，20 世紀(jì)60 年代由日本Shigeru Mizuno 博士提出后經(jīng)過不斷地完善，成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)期應(yīng)用的重要方法，能夠?qū)⒂脩艉褪袌鲂枨筇卣鳒?zhǔn)確地運(yùn)用在產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)中，提高產(chǎn)品的競爭力。QFD 的基本工具是“質(zhì)量屋”（House of Quality，HOQ），它將用戶需求要素與設(shè)計(jì)質(zhì)量要素作為質(zhì)量屋的支撐，明確產(chǎn)品的設(shè)計(jì)條件，最終轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的制造要求，增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力。

1.2 TRIZ 理論概述

TRIZ，即為解決發(fā)明創(chuàng)造問題理論，具有系統(tǒng)性、實(shí)用性和可操作性，在發(fā)明創(chuàng)造領(lǐng)域有著重要的地位。解決矛盾沖突問題是TRIZ 理論的核心，著力于不斷強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)中的矛盾問題，目的就是利用發(fā)明原理解決矛盾，最終獲得理想的產(chǎn)品。而且它是根據(jù)技術(shù)要求及設(shè)計(jì)規(guī)律來指導(dǎo)整個(gè)設(shè)計(jì)過程，預(yù)測產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢，使設(shè)計(jì)人員高效率地抓住矛盾沖突問題，從常規(guī)思維中跳脫出來，準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，縮短創(chuàng)造周期，提高設(shè)計(jì)的效率。在TRIZ 理論的支持下能夠得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品，其也是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)最有效的方法。

酒店管理實(shí)質(zhì)上是對(duì)酒店運(yùn)營過程中人流、物流、資金流、信息流的管理。管理信息系統(tǒng)的管理就其表現(xiàn)形式看，是對(duì)酒店大量的常規(guī)性信息的輸入、存儲(chǔ)、處理和輸出，可以說管理信息系統(tǒng)的管理是人工管理的最大協(xié)助者。酒店每天對(duì)客房狀況的統(tǒng)計(jì)、訂房信息、登記信息的記錄、提供查詢、為客人提供結(jié)算賬單等工作的業(yè)務(wù)量很大，用手工方式進(jìn)行上述業(yè)務(wù)運(yùn)作，速度慢，需要的人手多，出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性也大，利用管理信息系統(tǒng)可以大大提高業(yè)務(wù)運(yùn)作的速度和準(zhǔn)確性。

1.出示例文。老師在其它班級(jí)也做過這個(gè)小實(shí)驗(yàn)，也要求他們寫過這個(gè)實(shí)驗(yàn)經(jīng)過，請(qǐng)你看看，這篇作文怎么樣？（出示學(xué)生作文片段）

2 基于QFD 和TRIZ 的AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)流程

在最初存放車輛時(shí)，可以根據(jù)用戶預(yù)計(jì)的停車時(shí)長將車輛停放在不同位置，如果在預(yù)計(jì)的時(shí)間內(nèi)取走車輛，則不會(huì)影響整個(gè)車庫的運(yùn)行效率，如果超過預(yù)計(jì)的停車時(shí)間沒有取走車輛，無疑會(huì)影響車庫的運(yùn)行效率。因此，可以根據(jù)超過預(yù)計(jì)時(shí)間的長短將原來停放好的車輛的位置進(jìn)行變動(dòng)，將靠近出入口的車位留給接下來預(yù)存的車輛，以此來進(jìn)一步提高車庫運(yùn)行效率。

2.1 AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)問題分析

針對(duì)目前國內(nèi)的AGV 物流小車進(jìn)行市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)AGV 物流小車存在的主要問題為：(1)產(chǎn)品僅僅達(dá)到滿足使用功能的作用，在整體造型方面沒有過多的重視，外觀缺乏美觀性；(2)目前市場上的產(chǎn)品造型單一，無法體現(xiàn)品牌文化與價(jià)值；(3)在色彩使用的使用上過于單調(diào)，使用者在嘈雜的環(huán)境中會(huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生審美疲勞

；(4)由于操作界面太小，操作鍵排布混亂，工人在使用過程中操作復(fù)雜，體驗(yàn)感不好；(5)在AGV 物流小車的運(yùn)輸和卸貨過程中，鋒利的棱角可能會(huì)劃傷貨物和工人，安全性能較差。

2.2 構(gòu)建AGV 物流小車造型質(zhì)量屋

AGV 物流小車的外觀造型受到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，AGV 運(yùn)送小車的造型應(yīng)當(dāng)以不破壞內(nèi)部功能的前提下設(shè)計(jì)得更加合理，可以結(jié)合形式美法則，整體采用大切面的斜切角造型，再考慮造型的均衡與穩(wěn)定，突出運(yùn)輸工具的運(yùn)行穩(wěn)定性，保證運(yùn)輸過程的安全性。此外，車身豎向轉(zhuǎn)折處設(shè)計(jì)為圓角，避免劃傷事故的發(fā)生，將傷害降到最低。在產(chǎn)品細(xì)節(jié)處也做出相應(yīng)的斜切角造型，使其與產(chǎn)品本身風(fēng)格相協(xié)調(diào)。

瘢痕子宮是女性患者進(jìn)行子宮手術(shù)造成子宮表面生成瘢痕,常見于剖宮產(chǎn)手術(shù)術(shù)后、子宮肌瘤術(shù)后等,近些年,隨著手術(shù)水平的提高與眾多因素的影響,選擇剖宮產(chǎn)手術(shù)進(jìn)行分娩的產(chǎn)婦越來越多,因此瘢痕子宮再次妊娠的發(fā)生率也逐年升高。瘢痕子宮再次妊娠有子宮破裂的風(fēng)險(xiǎn),因此應(yīng)結(jié)合產(chǎn)婦臨床指征為其選擇最合適的分娩方式。本文選取本院婦產(chǎn)科220例瘢痕子宮再次妊娠分娩的產(chǎn)婦為研究對(duì)象,根據(jù)分娩方式不同將其分為兩組,對(duì)比分析不同分娩方式產(chǎn)婦的分娩情況,現(xiàn)報(bào)告如下。

2.3 AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)沖突問題的描述

根據(jù)設(shè)計(jì)要素的重要度顯示，AGV 物流小車的安全性是設(shè)計(jì)中的核心需求。過大的車身在運(yùn)輸過程可能會(huì)發(fā)生因過道太擁擠而不能轉(zhuǎn)彎的情況，貨物隨時(shí)可能掉落砸傷工人；在工廠的環(huán)境下車身轉(zhuǎn)折的彎角可能會(huì)對(duì)過往的工人造成安全問題。根據(jù)序號(hào)1 的分割原理將AGV 物流小車的車身體積進(jìn)行分割，去除多余的部分，改變車身不靈敏的問題，將車身邊緣變成圓角，減少對(duì)工人的傷害。

2.4 適用AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)的發(fā)明原理及應(yīng)用

針對(duì)以上QFD 和TRIZ 理論的分析，為AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)指明了設(shè)計(jì)方向，最后得出AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方案（見圖3），從造型合理性、操作方便性和色彩舒適性三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

通過阿奇舒勒矛盾矩陣找到問題沖突對(duì)應(yīng)的改善參數(shù)與惡化參數(shù)的行列交叉處，此處所顯示的數(shù)字為發(fā)明原理的對(duì)應(yīng)序號(hào)，結(jié)合產(chǎn)品的用戶需求和設(shè)計(jì)要素，在保證功能正常運(yùn)行的前提下改善產(chǎn)品造型，提高AGV 物流小車的運(yùn)行安全性，將易用性作為生產(chǎn)制造的要求與發(fā)明原理進(jìn)行造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)。篩選得出以下發(fā)明原理和解釋，見表2。

文章的研究目的是提升AGV 物流小車的操作性，提高產(chǎn)品的安全性能，使產(chǎn)品更加具有企業(yè)品牌文化，得出具有美觀性的產(chǎn)品造型。根據(jù)質(zhì)量屋天花板中的自相關(guān)矩陣所描述的設(shè)計(jì)要素之間的相關(guān)關(guān)系，可以得出設(shè)計(jì)要素之間的沖突問題。符號(hào)“+”代表正相關(guān)關(guān)系，符號(hào)“-”代表負(fù)相關(guān)關(guān)系。由AGV 物流小車質(zhì)量屋得出設(shè)計(jì)的3 對(duì)沖突問題：產(chǎn)品功能性和操作易用性、造型美觀性與制造難度性、安全性和易于維修性?？朔軟_突是TRIZ 理論解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)，運(yùn)用TRIZ 理論的39 個(gè)通用工程參數(shù)描述沖突可將3 對(duì)沖突問題進(jìn)行TRIZ 問題轉(zhuǎn)化，其內(nèi)容為：功能性對(duì)應(yīng)NO.35 適應(yīng)性和多用性，惡化的工程參數(shù)為NO.33可操作性；美觀性對(duì)應(yīng)NO.12 形狀，惡化的工程參數(shù)為NO.32可制造性；安全性對(duì)應(yīng)NO.27 可靠性，惡化的工程參數(shù)為NO.34可維修性。

通過對(duì)QFD 和TRIZ 理論的研究，發(fā)現(xiàn)QFD 理論更適用于對(duì)前期產(chǎn)品的調(diào)研分析，其能為產(chǎn)品設(shè)計(jì)指明方向，但卻沒有辦法解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的問題。這就需要將QFD 理論同其他問題解決理論相結(jié)合，來進(jìn)一步突破產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的問題，為設(shè)計(jì)指明具體的解決方法。而TRIZ 理論作為解決發(fā)明創(chuàng)造問題理論能夠很好地與QFD 理論相結(jié)合，有效地解決設(shè)計(jì)問題，將產(chǎn)品不斷完善。因此，文章運(yùn)用QFD 和TRIZ 理論來解決設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題，構(gòu)建新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程圖，見圖1。首先，通過QFD 理論確定用戶需求和產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素，然后將用戶需求和產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素構(gòu)建成質(zhì)量屋，并獲取質(zhì)量屋中的自相關(guān)矩陣，從而得到設(shè)計(jì)問題。再根據(jù)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行矛盾分析，通過TRIZ 理論將其矛盾沖突劃分為技術(shù)沖突或是物理沖突，在“TRIZ 40 條發(fā)明原理”中找到適合的發(fā)明原理進(jìn)行解決，物理沖突通過分離原理來解決。最后，根據(jù)設(shè)計(jì)原則來進(jìn)行AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)。

目前國內(nèi)使用AGV 物流小車的工廠環(huán)境大部分較為昏暗，由于貨物的堆積導(dǎo)致光線很難穿過貨物透進(jìn)工廠里來，工人們長期面對(duì)枯燥的機(jī)器和貨物，在心理上會(huì)降低工作效率，影響企業(yè)的收益。根據(jù)序號(hào)32 的發(fā)明原理改變顏色原理，對(duì)AGV 物流小車的色彩配置進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，滿足使用者的視覺需求和使用機(jī)制，對(duì)車身的不同功能區(qū)進(jìn)行劃分，通過一定的色彩運(yùn)用比例增強(qiáng)使用者的視覺效果，提高工人的工作效率。

市場上多數(shù)AGV 物流小車造型都是以方形為主，形態(tài)單一，無論在運(yùn)輸上還是視覺上都顯得非常笨重。利用序號(hào)17 的發(fā)明原理維數(shù)變化原理，可以突破當(dāng)前工業(yè)產(chǎn)品造型一成不變的設(shè)計(jì)思維，融入企業(yè)文化元素，將單一的方形形態(tài)進(jìn)行大膽的多維化設(shè)計(jì)，利用角度切割對(duì)產(chǎn)品造型進(jìn)行設(shè)計(jì)，使之具有立體感。功能的多維化設(shè)計(jì)可增加車身運(yùn)送結(jié)構(gòu)的層數(shù)，在運(yùn)輸小型貨物時(shí)就可以隨意調(diào)整運(yùn)送層數(shù)，加快運(yùn)輸效率。

智能系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)是AGV 物流小車必不可少的功能，它能夠提前對(duì)AGV 物流小車進(jìn)行程序設(shè)定，對(duì)運(yùn)送流程進(jìn)行規(guī)劃，監(jiān)控小車的行車路線，避免發(fā)生危險(xiǎn)。根據(jù)序號(hào)15 的發(fā)明原理，在智能系統(tǒng)里設(shè)定對(duì)不同種類、不同重量的貨物進(jìn)行運(yùn)送速度的調(diào)節(jié)，自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，以保證運(yùn)送過程的穩(wěn)定性。這樣既能提高機(jī)器的自主性，又能減少人力勞動(dòng)。

3 基于QFD 和TRIZ 的AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)思路

基于以上設(shè)計(jì)沖突的TRIZ 問題轉(zhuǎn)化，確定沖突的通用工程參數(shù)后，將其通用工程參數(shù)對(duì)應(yīng)阿奇舒勒沖突矩陣得到適合AGV物流小車造型設(shè)計(jì)的發(fā)明原理，并且結(jié)合造型合理性、運(yùn)行安全性和色彩舒適性等方面進(jìn)行AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)。AGV 物流小車造型設(shè)計(jì)的矛盾矩陣及原理，見表1。

3.1 造型合理性

構(gòu)建AGV 物流小車造型質(zhì)量屋，首先需要獲取用戶需求，可以采用問卷調(diào)查的方式對(duì)工廠工人進(jìn)行需求調(diào)查，用戶將在使用過程中出現(xiàn)的問題及使用時(shí)的心理需求進(jìn)行選擇后得出結(jié)論，從而確定設(shè)計(jì)目標(biāo)。通過問卷分析最終得出用戶需求要素：體積輕便小巧、體現(xiàn)企業(yè)文化、材質(zhì)抗壓耐用、功能區(qū)分明顯、交互靈敏、使用安全、操作便捷、造型具有工業(yè)感、成本較低、便于維修。確定用戶需求后，由工人來確定各種用戶需求的重要性之后，設(shè)計(jì)師從實(shí)際的用戶需求要素中抽取出設(shè)計(jì)質(zhì)量要素為：安全性、功能性、美觀性、承重性、交互性、創(chuàng)新性、易用性、易于維修性。識(shí)別出設(shè)計(jì)要素之后，建立“用戶需求要素與設(shè)計(jì)質(zhì)量要素”關(guān)系矩陣，其中，符號(hào)“◎”代表強(qiáng)相關(guān)；符號(hào)“○”代表一般相關(guān)；符號(hào)“△”代表弱相關(guān)。AGV 物流小車造型質(zhì)量屋，見圖2。

最終西雙借出三萬。因?yàn)楦鶕?jù)那位醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，樓蘭從現(xiàn)在到病死，還得消耗三萬塊錢。他甚至能夠推斷出樓蘭的死期，描敘出樓蘭臨死的表情。當(dāng)然，醫(yī)生補(bǔ)充一句，像她這種狀況，隨時(shí)都有可能死掉。西雙從醫(yī)院出來就分別給同事香格、北黛和呼倫打了電話，向他們每人借了三千塊錢，加上羅衫的一萬，再加上自己的一萬一千，正好湊夠三萬塊。在羅衫的單身公寓里，西雙把一沓錢甩得啪啪脆響，三萬塊吶！我怎么這么偉大？羅衫說這是你借給她們的又不是捐給她們的，你一點(diǎn)兒損失也沒有。西雙說萬一她們沒有能力償還呢？羅衫說那你就把我們的錢先還上再說。放心，我會(huì)給你編書立傳……

3.2 操作方便性

AGV 物流小車作為自動(dòng)化設(shè)備，其操作面板的設(shè)計(jì)應(yīng)該更為簡潔，可操作性更強(qiáng)。使用者與機(jī)器接觸的第一媒介便是操作面板，簡單清晰的操作按鍵能夠防止工人在操作過程中的誤觸，減少安全事故的發(fā)生。對(duì)操作的功能部分進(jìn)行區(qū)域劃分，明確各部分區(qū)域的功能所在，根據(jù)使用者的使用習(xí)慣，開機(jī)按鈕采用綠色，關(guān)機(jī)按鈕采用紅色，操作屏幕進(jìn)行最大化設(shè)計(jì)，提升操作者運(yùn)用操作屏幕的操作速率，提高操作的便攜性。

3.3 色彩舒適性

工廠物流倉儲(chǔ)環(huán)境也是決定AGV 物流小車色彩的一項(xiàng)因素，由于工廠環(huán)境較為昏暗，在色彩設(shè)計(jì)方案上采用了以大面積淺灰色為主，深灰色為輔，并加以藍(lán)色作為點(diǎn)綴色進(jìn)行設(shè)計(jì)。車身外殼運(yùn)用淺灰色，能夠讓使用者在昏暗的環(huán)境中看清楚車身，避免發(fā)生撞擊事故；運(yùn)輸部分由于經(jīng)常與貨物產(chǎn)生摩擦，可以采用深灰色來中和摩擦痕跡，提升整體美觀性；在車燈區(qū)域和車身主功能區(qū)部分使用藍(lán)色進(jìn)行點(diǎn)綴，不僅能夠起到劃分功能區(qū)域的作用，跳脫以往沉重的形象，還能緩解使用者的視覺疲勞。

4 結(jié)論

文章以QFD 與 TRIZ 理論方法為支撐，減少了勞動(dòng)力成本，提高了AGV 物流小車的運(yùn)送效率，滿足了市場需求，分析出用戶需求及設(shè)計(jì)需求，將存在的問題轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)沖突，運(yùn)用發(fā)明原理解決了沖突問題，從而實(shí)現(xiàn)了AGV 物流小車的造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)。QFD 和TRIZ 理論對(duì)用戶分析、矛盾解決具有指導(dǎo)意義，并且能夠運(yùn)用在物流裝備的造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)上。最終得出的造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案解決了AGV 物流小車的造型、操作面板、色彩等問題。該設(shè)計(jì)方法不僅為企業(yè)開展產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)工作提供了建設(shè)性的理論指導(dǎo)，而且對(duì)同類型的物流裝備造型設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

[1]蘇建寧，魏晉.基于AHP/QFD/TRIZ 的玫瑰花蕾采摘機(jī)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2020，37（08）：121-126.

[2]任工昌，張博文，張譍之.QFD 與TRIZ 在菠蘿去皮機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].包裝工程，2020，（07）：157-163.

[3]蘇晨，章莎莉，肖莉.基于QFD 和TRIZ 的瓦楞紙板生產(chǎn)線造型設(shè)計(jì)研究[J].包裝工程，2019，40（20）：118-124.

[4]王年文，王劍.基于QFD/TRIZ 的熱透灸理療儀創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].包裝工程，2018，（22）：218-224.

[5]李明，張瑩.AGV 運(yùn)載車的人性化設(shè)計(jì)研究[J].設(shè)計(jì)，2017，（17）：104-105.