基于QFD 和TRIZ 的AGV 物流小車造型設計

隨著社會的經濟發展和生產力的日益進步，我國擁有越來越高的現代化制造技術、自動化水平，不斷擴大的工業生產規模，以及功能分工越來越細的專業生產設備，而與之相匹配的高效率自動化物流管理系統及其技術卻還在進一步地發展中。同時，制造業物流裝備也應順應中國制造2025 的發展趨勢，將物流裝備制造業的智能化與中國制造行業的發展現狀相結合，進一步促進我國工業化和產業的轉型升級。制造業生產規模的擴大也帶動了制造業物流裝備的產生，物流運送小車已經成為制造業物流裝備的關鍵設備，在較大程度上減少了人工勞動力成本，也具有運輸效率高、機器性能好、安全性能強等優勢。雖然在功能上能夠滿足使用，但是企業對于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 理論對花蕾采摘機進行結構、功能及造型等關鍵設計要素的分析，提出采摘機設計的新思路，改進了玫瑰花蕾采摘機的作業方式，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QFD 和TRIZ 的創新設計模型，為菠蘿去皮機的設計提供了一種新的設計思路，設計了一種新型菠蘿去皮機

。蘇晨，章莎莉等人運用QFD 和TRIZ 的生產線創新造型設計方法，得出可行的瓦楞紙板生產線的造型創新設計方案，對瓦楞紙板生產線設備的整體造型進行改善，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計過程中技術實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新設計方法

。因此，文章以QFD 和TRIZ 理論集成基礎作為理論依據，對AGV 物流小車的造型外觀進行設計探索。

靈芝是一類屬于擔子菌亞門的白腐真菌，在我國作為醫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[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，對糖尿病、心血管病、腫瘤等疾病的預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，傳統提取方法得率較低；若采用酶解法水解多糖，可有效破壞細胞壁，釋放胞內多糖，從而增強多糖的提取率[6,7]。

1 理論概述

1.1 QFD 理論概述

QFD，即質量工程展開理論，20 世紀60 年代由日本Shigeru Mizuno 博士提出后經過不斷地完善，成為產品設計時期應用的重要方法，能夠將用戶和市場需求特征準確地運用在產品開發的設計中，提高產品的競爭力。QFD 的基本工具是“質量屋”（House of Quality，HOQ），它將用戶需求要素與設計質量要素作為質量屋的支撐，明確產品的設計條件，最終轉化為產品的制造要求，增強產品的競爭力。

1.2 TRIZ 理論概述

TRIZ，即為解決發明創造問題理論，具有系統性、實用性和可操作性，在發明創造領域有著重要的地位。解決矛盾沖突問題是TRIZ 理論的核心，著力于不斷強調設計中的矛盾問題，目的就是利用發明原理解決矛盾，最終獲得理想的產品。而且它是根據技術要求及設計規律來指導整個設計過程，預測產品的未來發展趨勢，使設計人員高效率地抓住矛盾沖突問題，從常規思維中跳脫出來，準確地發現問題，解決問題，縮短創造周期，提高設計的效率。在TRIZ 理論的支持下能夠得到高質量的創新產品，其也是實現創新設計和概念設計最有效的方法。

酒店管理實質上是對酒店運營過程中人流、物流、資金流、信息流的管理。管理信息系統的管理就其表現形式看，是對酒店大量的常規性信息的輸入、存儲、處理和輸出，可以說管理信息系統的管理是人工管理的最大協助者。酒店每天對客房狀況的統計、訂房信息、登記信息的記錄、提供查詢、為客人提供結算賬單等工作的業務量很大，用手工方式進行上述業務運作，速度慢，需要的人手多，出現錯誤的可能性也大，利用管理信息系統可以大大提高業務運作的速度和準確性。

1.出示例文。老師在其它班級也做過這個小實驗，也要求他們寫過這個實驗經過，請你看看，這篇作文怎么樣？（出示學生作文片段）

2 基于QFD 和TRIZ 的AGV 物流小車造型設計流程

在最初存放車輛時，可以根據用戶預計的停車時長將車輛停放在不同位置，如果在預計的時間內取走車輛，則不會影響整個車庫的運行效率，如果超過預計的停車時間沒有取走車輛，無疑會影響車庫的運行效率。因此，可以根據超過預計時間的長短將原來停放好的車輛的位置進行變動，將靠近出入口的車位留給接下來預存的車輛，以此來進一步提高車庫運行效率。

2.1 AGV 物流小車造型設計問題分析

針對目前國內的AGV 物流小車進行市場調研，發現AGV 物流小車存在的主要問題為：(1)產品僅僅達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)目前市場上的產品造型單一，無法體現品牌文化與價值；(3)在色彩使用的使用上過于單調，使用者在嘈雜的環境中會對產品產生審美疲勞

；(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雜，體驗感不好；(5)在AGV 物流小車的運輸和卸貨過程中，鋒利的棱角可能會劃傷貨物和工人，安全性能較差。

2.2 構建AGV 物流小車造型質量屋

AGV 物流小車的外觀造型受到內部結構的影響，AGV 運送小車的造型應當以不破壞內部功能的前提下設計得更加合理，可以結合形式美法則，整體采用大切面的斜切角造型，再考慮造型的均衡與穩定，突出運輸工具的運行穩定性，保證運輸過程的安全性。此外，車身豎向轉折處設計為圓角，避免劃傷事故的發生，將傷害降到最低。在產品細節處也做出相應的斜切角造型，使其與產品本身風格相協調。

瘢痕子宮是女性患者進行子宮手術造成子宮表面生成瘢痕,常見于剖宮產手術術后、子宮肌瘤術后等,近些年,隨著手術水平的提高與眾多因素的影響,選擇剖宮產手術進行分娩的產婦越來越多,因此瘢痕子宮再次妊娠的發生率也逐年升高。瘢痕子宮再次妊娠有子宮破裂的風險,因此應結合產婦臨床指征為其選擇最合適的分娩方式。本文選取本院婦產科220例瘢痕子宮再次妊娠分娩的產婦為研究對象,根據分娩方式不同將其分為兩組,對比分析不同分娩方式產婦的分娩情況,現報告如下。

2.3 AGV 物流小車造型設計沖突問題的描述

根據設計要素的重要度顯示，AGV 物流小車的安全性是設計中的核心需求。過大的車身在運輸過程可能會發生因過道太擁擠而不能轉彎的情況，貨物隨時可能掉落砸傷工人；在工廠的環境下車身轉折的彎角可能會對過往的工人造成安全問題。根據序號1 的分割原理將AGV 物流小車的車身體積進行分割，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，減少對工人的傷害。

2.4 適用AGV 物流小車造型設計的發明原理及應用

針對以上QFD 和TRIZ 理論的分析，為AGV 物流小車造型設計指明了設計方向，最后得出AGV 物流小車造型設計的創新方案（見圖3），從造型合理性、操作方便性和色彩舒適性三個方面進行設計分析。

通過阿奇舒勒矛盾矩陣找到問題沖突對應的改善參數與惡化參數的行列交叉處，此處所顯示的數字為發明原理的對應序號，結合產品的用戶需求和設計要素，在保證功能正常運行的前提下改善產品造型，提高AGV 物流小車的運行安全性，將易用性作為生產制造的要求與發明原理進行造型創新設計。篩選得出以下發明原理和解釋，見表2。

文章的研究目的是提升AGV 物流小車的操作性，提高產品的安全性能，使產品更加具有企業品牌文化，得出具有美觀性的產品造型。根據質量屋天花板中的自相關矩陣所描述的設計要素之間的相關關系，可以得出設計要素之間的沖突問題。符號“+”代表正相關關系，符號“-”代表負相關關系。由AGV 物流小車質量屋得出設計的3 對沖突問題：產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。克服矛盾沖突是TRIZ 理論解決實際問題的基礎，運用TRIZ 理論的39 個通用工程參數描述沖突可將3 對沖突問題進行TRIZ 問題轉化，其內容為：功能性對應NO.35 適應性和多用性，惡化的工程參數為NO.33可操作性；美觀性對應NO.12 形狀，惡化的工程參數為NO.32可制造性；安全性對應NO.27 可靠性，惡化的工程參數為NO.34可維修性。

通過對QFD 和TRIZ 理論的研究，發現QFD 理論更適用于對前期產品的調研分析，其能為產品設計指明方向，但卻沒有辦法解決產品設計中的問題。這就需要將QFD 理論同其他問題解決理論相結合，來進一步突破產品設計中的問題，為設計指明具體的解決方法。而TRIZ 理論作為解決發明創造問題理論能夠很好地與QFD 理論相結合，有效地解決設計問題，將產品不斷完善。因此，文章運用QFD 和TRIZ 理論來解決設計過程中出現的問題，構建新的產品設計流程圖，見圖1。首先，通過QFD 理論確定用戶需求和產品設計要素，然后將用戶需求和產品設計要素構建成質量屋，并獲取質量屋中的自相關矩陣，從而得到設計問題。再根據設計問題進行矛盾分析，通過TRIZ 理論將其矛盾沖突劃分為技術沖突或是物理沖突，在“TRIZ 40 條發明原理”中找到適合的發明原理進行解決，物理沖突通過分離原理來解決。最后，根據設計原則來進行AGV 物流小車造型設計。

目前國內使用AGV 物流小車的工廠環境大部分較為昏暗，由于貨物的堆積導致光線很難穿過貨物透進工廠里來，工人們長期面對枯燥的機器和貨物，在心理上會降低工作效率，影響企業的收益。根據序號32 的發明原理改變顏色原理，對AGV 物流小車的色彩配置進行系統設計，滿足使用者的視覺需求和使用機制，對車身的不同功能區進行劃分，通過一定的色彩運用比例增強使用者的視覺效果，提高工人的工作效率。

市場上多數AGV 物流小車造型都是以方形為主，形態單一，無論在運輸上還是視覺上都顯得非常笨重。利用序號17 的發明原理維數變化原理，可以突破當前工業產品造型一成不變的設計思維，融入企業文化元素，將單一的方形形態進行大膽的多維化設計，利用角度切割對產品造型進行設計，使之具有立體感。功能的多維化設計可增加車身運送結構的層數，在運輸小型貨物時就可以隨意調整運送層數，加快運輸效率。

智能系統的自動調節是AGV 物流小車必不可少的功能，它能夠提前對AGV 物流小車進行程序設定，對運送流程進行規劃，監控小車的行車路線，避免發生危險。根據序號15 的發明原理，在智能系統里設定對不同種類、不同重量的貨物進行運送速度的調節，自動調整運行狀態，以保證運送過程的穩定性。這樣既能提高機器的自主性，又能減少人力勞動。

3 基于QFD 和TRIZ 的AGV 物流小車造型設計思路

基于以上設計沖突的TRIZ 問題轉化，確定沖突的通用工程參數后，將其通用工程參數對應阿奇舒勒沖突矩陣得到適合AGV物流小車造型設計的發明原理，并且結合造型合理性、運行安全性和色彩舒適性等方面進行AGV 物流小車造型設計。AGV 物流小車造型設計的矛盾矩陣及原理，見表1。

3.1 造型合理性

構建AGV 物流小車造型質量屋，首先需要獲取用戶需求，可以采用問卷調查的方式對工廠工人進行需求調查，用戶將在使用過程中出現的問題及使用時的心理需求進行選擇后得出結論，從而確定設計目標。通過問卷分析最終得出用戶需求要素：體積輕便小巧、體現企業文化、材質抗壓耐用、功能區分明顯、交互靈敏、使用安全、操作便捷、造型具有工業感、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，設計師從實際的用戶需求要素中抽取出設計質量要素為：安全性、功能性、美觀性、承重性、交互性、創新性、易用性、易于維修性。識別出設計要素之后，建立“用戶需求要素與設計質量要素”關系矩陣，其中，符號“◎”代表強相關；符號“○”代表一般相關；符號“△”代表弱相關。AGV 物流小車造型質量屋，見圖2。

最終西雙借出三萬。因為根據那位醫生的經驗，樓蘭從現在到病死，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。當然，醫生補充一句，像她這種狀況，隨時都有可能死掉。西雙從醫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，我會給你編書立傳……

3.2 操作方便性

AGV 物流小車作為自動化設備，其操作面板的設計應該更為簡潔，可操作性更強。使用者與機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，減少安全事故的發生。對操作的功能部分進行區域劃分，明確各部分區域的功能所在，根據使用者的使用習慣，開機按鈕采用綠色，關機按鈕采用紅色，操作屏幕進行最大化設計，提升操作者運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

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

4 結論

文章以QFD 與 TRIZ 理論方法為支撐，減少了勞動力成本，提高了AGV 物流小車的運送效率，滿足了市場需求，分析出用戶需求及設計需求，將存在的問題轉化為設計沖突，運用發明原理解決了沖突問題，從而實現了AGV 物流小車的造型創新設計。QFD 和TRIZ 理論對用戶分析、矛盾解決具有指導意義，并且能夠運用在物流裝備的造型創新設計上。最終得出的造型創新設計方案解決了AGV 物流小車的造型、操作面板、色彩等問題。該設計方法不僅為企業開展產品造型設計工作提供了建設性的理論指導，而且對同類型的物流裝備造型設計具有一定的參考價值。

[1]蘇建寧，魏晉.基于AHP/QFD/TRIZ 的玫瑰花蕾采摘機設計[J].機械設計，2020，37（08）：121-126.

[2]任工昌，張博文，張譍之.QFD 與TRIZ 在菠蘿去皮機設計中的應用[J].包裝工程，2020，（07）：157-163.

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

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

[5]李明，張瑩.AGV 運載車的人性化設計研究[J].設計，2017，（17）：104-105.