產品創新設計方法研究

鐘寧

摘要：本文對阿里智能倉庫、京東物流、蘇寧物流、申通和EMS進行詳細的調查，了解分揀機器人的功能、歷史和不足，以目前使用的機器人為出發點使用創新設計的方法理論研究可實施的外型與功能設計方案。EMS、申通使用翻斗卸貨式的分揀機器人，代替了分揀的人力，但是仍然需要人工將5kg以下的包裹放在機器人的貨盤內，申通對于大型包裹啟用了專用的大型包裹分揀機器人。物流自動分揀機器人作為快速發展的一種技術，它是以單體小型運載機器人為基礎，運用智能化處理系統。主要應用范圍是物流中轉和物流集散領域等。自動分揀機器人和機器臂以及傳送帶分揀共同組成了當今的物流包裹分揀方式。而自動分揀機器人是屬于小型件分揀方式，就是用來彌補傳送帶和機器臂分揀的缺陷。無法分揀超重以及大型件依然是物流自動分揀機器人急需克服的難題。

關鍵詞：創新設計;工業設計;智慧物流;分揀機器人

設計的根源在于工業的發展、勞動分工來提高生產力，設計的最原始目的也是為了提高生產力。就中國的工業化現狀來看，創新設計正在為發展做出可觀的貢獻，例如產品立足于功能的設計定位，與原創性的設計等因素促成了國產品牌的崛起。這正是設計的目的——創新生產的方式方法，推動經濟發展。本文從研究課題出發，對阿里智能倉庫、京東物流、蘇寧物流、申通和EMS進行詳細的調查，了解分揀機器人的功能、發展和現在，以目前使用的機器人為出發點研究可實施的外型與功能設計方案。

當今社會處于一個快速發展的時代，自動分揀機器人技術在物流和垃圾分揀領域都有很多的應用。從垃圾自動分揀機器人機到快遞自動分揀機器人，以網上商城和物流的迅猛發展為基礎，自動分揀機器人在物流分揀領域大放異彩，節約了大量的人力物力。在當今的社會大背景下，自動分揀機器人技術由于互聯網技術的不斷發展而日益壯大。信息時代網絡購物以及物流配送的發展，使得自動分揀機器人為主導的自動分揀技術成為當今取代人力的技術。對物流行業的智能化與互聯網加戰略有重要意義。

一、國內外研究現狀及分析

國內自動分揀機器人的發展主要在于爆滿的物流公司，對于小型物流轉運中心來說還是使用人力分揀，對于自動分揀機器人，自動分揀機器人具有三大優點：一、實現24小時不間斷分揀;二、占地面積小，分揀效率高，可減少70%人工;三、精準、高效，提升工作效率，降低物流成本。互聯網與自動分揀機器人的組合甚至可以再未來改變全球的物流體制。早在2012年初，亞馬遜就收購了一家創業公司的Kiva機器人系統，Kiva某種程度上媲美圣誕老人的馴鹿，可以為每個用戶分揀訂單，并且能靜悄悄地工作，極大提升了分管效率。這種機器人主要針對長不超60cm、寬不超50cm，重量在5kg以下的小件包裹，集掃碼、稱重、分揀功能“三合一”，能夠實現快遞單信息識別，以最優的路線進行投遞，每次掃碼時間在1秒以內，運行速度可達到3米/秒，每小時可完成18000件分揀。[1]

二、創新設計的本質與方法

從本質上分析，設計的首要目的的確是為了滿足特定功能，這是無需否認的事實;但另一方面，滿足同一功能則可能找到多種全然相異的解決方式，我們在設計中常說的科學幻想、觀念設計、概念設計、創新設計、改良設計之間的差別，就是指技術因素對設計所產生的影響和限制。創新設計也是解決問題的新策略，針對分揀機器人發展至今面臨的問題，必定要使用創新設計的手段來解決。

產品是工業化以后的產物，也就是商品，服務于商業，可以產生經濟效益是它存在的物質基礎。重新組合是設計創新的基礎，在工業設計和環境設計中的表現為材質、功能或結構之間的新組合。[2]分揀機器人即可按照以上理論進行功能的打散與重組，針對分揀物體的大小限制的問題，進行創新設計，突破對于物體長寬高的限制，使其可以分揀更大的快遞，進一步優化勞動分工結構。

在設計中針對設計本身工作而提出的方法有很多，而對于本篇論文的研究對象而言，使用多種方法并行的方式來進行創新設計。采用調查法，從網絡獲取信息，得出現在面臨的問題，針對其中一個問題也就是分揀包裹的大小，立足于組合法，使用頭腦風暴法提出設計方案，最終深入表達與修改。

三、產品創新設計方法研究應用

在以往的認知中，各大電商的全國倉庫里已全部堆滿了各類商品，上百名工作人員馬不停蹄全場揀選貨物，每時每刻都是對腳力和眼力的最大考驗。京東物流早在2016年就在華南麻涌分揀中心與立駕機器人有限公司首度合作，推廣應用智能快遞分揀機器人。施工周期45天，一期工程搶在雙11之前完成并投入使用，整體工程在2017年5月完工，在京東2017年“618”大促期間，生產產能達到12000件/小時，單日處理包裹達15萬件以上，充分體現了智能化物流的高效率。[3]共投入使用280臺分揀機器人，日均產能達到5萬件以上，主要針對5KG以下小件包裹進行目的地分揀。阿里智能倉庫，使用機器人、流水線、與分揀機械臂相結合，整個中心倉庫只有20人管理就運行得有條不素。京東商城的倉庫全程使用傳送帶似的流水線。申通公司每年可以省下至少100萬元人民幣的費用。[4]

分揀機器人是一種具備了傳感器、物鏡和電子光學系統的機器人，可以快速進行貨物分揀。隨著中國近年的高度發展，分揀機器人因其降低了人工成本和風險等各種各樣的優勢而迅速發展并應用在了國內大部分的物流中心。因此，將物流分揀、機器人與互聯網的結合是現代物流產業發展的趨勢。企業形象展示，現在的企業競爭很大程度是靠科技，而很多世界500強的大型集團和企業也越來越看重科技所帶來的新的生產力變革，因此都在加大研發的資金投入。而對于物流公司、郵政和電商來說速度就是生產力。因此近年來越來越多的智能倉庫和物流中心都采用了新的技術——分揀機器人。第一，分揀機器人是企業向外宣傳的良好因素。第二，減少企業資金投入，每年省下大量資金。第三，増加工作效率，利用機器人24小時可以不停工作。第四，利于公司轉型升級，利于結構性改革。[5]如今的物流分揀速度越來越快，相比于大部分國家，我們國家的物流分揀速度在40年的速度里不斷提升，大部分得益于第三次科技革命，將計算機、互聯網與機器相結合。

從運送方式上對自動分揀機器人機進行設計，改變其因為通道過窄導致的機器人堵塞造成的時間阻礙，希望能在運送方式上進行新的嘗試。以配送貨物多樣和快速為出發點對物流自動分揀機器人進行設計，在前期設計調研過程中發現的外觀造型千篇一律的情況，使外觀造型設計更加符合人們的審美。希望該產品可以同時兼顧企業形象設計與實用性，為全球物流的發展做出貢獻。

四、研究成果

八邊形幾何線衍生出圓角八棱柱，在工作中越接近圓形的形體越有利于轉彎，因此八邊形的選擇符合實際需求，而上半部分則交給了傳送帶的形狀，屬于圓角四棱臺既保護了傳送帶又為多個機器人之間的合作提供了連接平臺。

不同的材質會給人帶來不同的感受，機器人的主要外亮是塑料材質，有利于制作。同時減少資金投入，散熱網為金屬，利于吸熱散熱，輪子采用硬橡膠利于功能360°轉彎，傳送帶采用磨砂黑色傳送帶，信號燈采用透明塑料。除了材質之外，分揀機器人的色彩設計也顯得尤為重要。因為好的色彩能給人以強烈的視覺沖擊力，讓人留下深刻的印象。在做了多種顏色搭配后，最終選擇黑白為主色調，丹青色為燈光顏色，極富科技感。

分揀機器人利用無線技術傳達信息，計算機會計算最優路線以及大型包裹組合的最優方案。整個分揀中心只需幾名技術人員就可以運作，節省大量的人力。此外，分揀機器人也是物流公司可以對外開放的宣傳點，市場之中的大型企業全部使用黑科技來博人眼球。有利于企業競爭力的發展。上部分寬360mm，高74mm，傳送帶寬339mm。下部分寬360mm，高160mm，散熱網長163mm，寬75mm。大小尺寸符合分揀包裹的一般大小。對自動分揀機器人機的操控系統以及細節進行揣摩，使產品在造型上突破現有的自動分揀機器人。結構上滿足功能性要求，靈活易操控，可以實現智能化實時監控。

五、總結

目前的分揀機器人有很大局限，比如重量限制、大小限制。需要再次分類并重新建造一個廠房，用來分揀大型包裹，不僅浪費了場地，而且增加投入的資金。“JOIN”卻可以突破這些限制，只需要一個場地就可以分揀所有的包裹，普通包裹一個機器人運送，大型包裹多個機器人組合協作運送。

創新思維是人們突破傳統限制的有效方法，對產品設計來說，吸取其他款式的教訓至關重要，而反映到商品中就產生了商品的迭代設計，很少有產品可以達到完全擺脫其他同類品的影響。而創新的方法也不是單一使用，而是針對不同的需求與問題來進行總體布局。借鑒其他產品，取其精華，基于同時代的技術水平，不同的需求來進行不同因素的重組，我們可以稱之為產品創新設計。

參考文獻

[1]栗俊艷.一種基于機器視覺的工業機器人分揀系統[J].電子科技，2016，29（1）：105-107.

[2]張焱.設計的故事[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

[3]鳴金網.阿里的倉庫[EB/OL].http：//www.sohu.com/a/140677018_172964，2017-05-15.

[4]賴正友.關于工業機器人分揀技術的實現[EB/OL].http：//www.docin.com/p-1945449898.html，2016.

[5]陳琳.機器人助力自動化操作效率大增[N].北京晨報，2018-01-08.