基于TRIZ理論的手持自動紙箱 封膠帶機改進設計

曲慧霞 李正 麻建蓉 張付英

摘要：針對現行物流行業存在紙箱封裝工作量大、膠帶使用浪費、封裝作業不規范等問題，基于人們對物流行業的高效、綠色環保及包裹完整性的期望，以TRIZ理論理想解為指導，對現行快遞膠帶包裝封口作業進行創新改進，設計一種能實現高效、環保、易操作的手持自動紙箱封膠帶機，使快遞包裝封口過程更高效、環保、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境污染和資源浪費，改善物流作業流程的標準化程度。

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.

關鍵詞：紙箱封膠帶機;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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）20-0252-03

0? 引言

電子商務的快速發展，使國內物流行業得到了前所未有的提速，整個物流過程的機械化、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的現狀及其存在的問題，并進一步分析快遞物流包裝技術的發展趨勢。對現有封裝方式展開深入的調查研究發現，封裝過程中普遍存在著膠帶用量過多、工作人員包裹作業隨意性大、勞動強度大、包裝效率低等問題，此外，青島“瘦身膠帶[2]”的提出使用，從心理學的角度研究發現良好的包裝能夠刺激消費的沖動。

綜上所述，現有紙箱封膠存在著封裝隨意性大、封裝方式不標準、用料浪費嚴重、污染環境等亟待解決的問題，同時，對現有紙箱封膠的研究還停留在調查分析階段，沒有合理便捷的改進方案。本文通過調查用戶需求，結合TIRZ理論中的功能分析和力場分析對現有紙箱封膠進行深入分析，得到創新設計需要解決的具體問題點。最后基于TRIZ理論中的技術進化理論和矛盾矩陣求解創新設計理想解。

本文基于TRIZ理論的手持自動紙箱封膠帶機創新設計不僅能夠克服現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、實現快遞包裝封口流程的機械化、自動化、人因化具有重要意義。

1? TRIZ理論基礎

TRIZ是解決發明創新問題的工具。現代TRIZ理論體系主要包括以下幾個方面的內容：①創新思維方法與問題分析方法，可以幫助快速確認核心問題，發現根本矛盾所在;②技術系統進化法則，在大量專利分析的基礎上TRIZ理論總結提煉出八個基本進化法則;③技術矛盾解決原理，TRIZ理論將這些共同的規律歸納成40個創新原理，結合工程實際尋求具體的解決方案;④創新問題標準解法，針對具體問題的物-場模型的不同特征，分別對應有標準的模型處理方法;⑤發明問題解決算法ARIZ，對初始問題進行一系列變形及再定義等非計算性的邏輯過程，實現對問題的逐步深入分析，問題轉化，直至問題的解決。

2? 紙箱封膠調查分析

2.1 用戶需求分析

通過走訪周圍快遞點并設計調問卷調查，調研用戶對當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，不能實現標準化作業;

③封口時過度依賴膠帶造成資源浪費，不符合綠色環保的觀念;

④封裝過程人員勞動強度大。

通過對用戶反饋問題的進行研究分析，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約膠帶作為主要的改進的方向。

2.2 功能分析

對封箱裝置進行功能分析，當前封箱裝置的超系統為手，子系統有膠帶、剪割器、膠帶托架等。在此基礎上，進行如圖2功能分析。

從功能分析圖如圖2所示可以看出，現存膠帶剪切器存在以下問題：

關鍵問題點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? 紙箱封膠創新設計

通過調查分析發現現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、節儉、易于區分等魅力型需求忽略嚴重，基于問卷調查和功能分析確立了創新設計的關注點、需要解決的問題。

3.1 減少過度包裝

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

應用技術進化理論的增加集成度再進行簡化原則，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紙箱有效封裝，減少人工無效動作。

改進后如圖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行二次按壓，使膠帶與紙箱進行更好的貼合，實現有效封裝，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，降低操作人員作業效率。

因此，利用TRIZ理論的空間分離原理對封箱裝置進行改進，對應創新發明原理為24：中介物，即在封箱裝置中加入輔助物來實現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行膠帶剪切動作，剪切完畢松開按鈕，剪切器縮進腔體，實現有效封箱，減少膠帶的浪費，達到綠色環保的效果，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，減少安全事故的發生，提高工作效率。

4? 結語

物流企業之間的市場競爭日益激烈，對產品進行創新設計和新產品的研發成為企業生存和發展的關鍵。通過調查了解用戶的需求，結合TIRZ理論的相關創新工具對現有紙箱封膠進行研究分析，得到創新設計需要解決的具體問題點。最后基于TRIZ理論中的技術進化理論和矛盾沖突求解創新設計理想解。基于TRIZ理論的手持自動紙箱封膠帶機創新設計不僅可以緩解現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，實現快遞包裝封口流程的機械化、自動化、人因化。

參考文獻：

[1]秦儉，陳永華.快遞物流包裝技術發展趨勢[D].成都工業學院，2017（6）.

[2]李紅梅，王好.青島快遞封裝膠帶悄然“瘦身”包裝循環利用率仍有待提高[N].大眾報業，半島網，2020.

[3]劉帥，王續，趙云龍，車龍，高巍.快遞簡包裝[D].長春大學，2016（4）.

[4]劉訓濤，曹賀，陳國晶.TRIZ理論及應用[M].北京：北京大學出版社，2011.

[5]檀潤華.創新設計[M].北京：機械工業出版社，2002.

[6]楊清亮.發明是這樣誕生的[M].北京：機械工業出版社，2006.

[7]楊明朗，楊忠強.基于TRIZ理論的洗衣機創新設計[J].包裝工程，2005（2）：140-141.