杜娟　马彧

关键词：QFD;TRIZ;AGV物流小车;造型设计

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2022）06-0025-03

随着社会的经济发展和生产力的日益进步，我国拥有越来越高的现代化制造技术、自动化水平，不断扩大的工业生产规模，以及功能分工越来越细的专业生产设备，而与之相匹配的高效率自动化物流管理系统及其技术却还在进一步地发展中。同时，制造业物流装备也应顺应中国制造2025 的发展趋势，将物流装备制造业的智能化与中国制造行业的发展现状相结合，进一步促进我国工业化和产业的转型升级。制造业生产规模的扩大也带动了制造业物流装备的产生，物流运送小车已经成为制造业物流装备的关键设备，在较大程度上减少了人工劳动力成本，也具有运输效率高、机器性能好、安全性能强等优势。虽然在功能上能够满足使用，但是企业对于AGV 物流小车的外观造型也有了越来越高的要求。苏建宁与魏晋采用QFD 和TRIZ 理论对花蕾采摘机进行结构、功能及造型等关键设计要素的分析，提出采摘机设计的新思路，改进了玫瑰花蕾采摘机的作业方式，提高了采摘效率[1]。任工昌，张博文等人为简化菠萝去皮过程，提高去皮效率，依据QFD 和TRIZ 的创新设计模型，为菠萝去皮机的设计提供了一种新的设计思路，设计了一种新型菠萝去皮机[2]。苏晨，章莎莉等人运用QFD 和TRIZ 的生产线创新造型设计方法，得出可行的瓦楞纸板生产线的造型创新设计方案，对瓦楞纸板生产线设备的整体造型进行改善，提高了操作人员的使用满意度[3]。王年文，王剑为提升热透灸理疗仪设计过程中技术实施的可行性和用户需求的满意度，提出一种基于QFD 和TRIZ 集成的热透灸理疗仪创新设计方法[4]。因此，文章以QFD 和TRIZ 理论集成基础作为理论依据，对AGV 物流小车的造型外观进行設计探索。

1理论概述

1.1 QFD理论概述QFD，即质量工程展开理论，20世纪60年代由日本ShigeruMizuno 博士提出后经过不断地完善，成为产品设计时期应用的重要方法，能够将用户和市场需求特征准确地运用在产品开发的设计中，提高产品的竞争力。QFD的基本工具是“质量屋”（Houseof Quality，HOQ），它将用户需求要素与设计质量要素作为质量屋的支撑，明确产品的设计条件，最终转化为产品的制造要求，增强产品的竞争力。

1.2 TRIZ 理论概述TRIZ，即为解决发明创造问题理论，具有系统性、实用性和可操作性，在发明创造领域有着重要的地位。解决矛盾冲突问题是TRIZ 理论的核心，着力于不断强调设计中的矛盾问题，目的就是利用发明原理解决矛盾，最终获得理想的产品。而且它是根据技术要求及设计规律来指导整个设计过程，预测产品的未来发展趋势，使设计人员高效率地抓住矛盾冲突问题，从常规思维中跳脱出来，准确地发现问题，解决问题，缩短创造周期，提高设计的效率。在TRIZ 理论的支持下能够得到高质量的创新产品，其也是实现创新设计和概念设计最有效的方法。

2基于QFD和TRIZ的AGV 物流小车造型设计流程

通过对QFD和TRIZ理论的研究，发现QFD理论更适用于对前期产品的调研分析，其能为产品设计指明方向，但却没有办法解决产品设计中的问题。这就需要将QFD理论同其他问题解决理论相结合，来进一步突破产品设计中的问题，为设计指明具体的解决方法。而TRIZ 理论作为解决发明创造问题理论能够很好地与QFD理论相结合，有效地解决设计问题，将产品不断完善。因此，文章运用QFD 和TRIZ 理论来解决设计过程中出现的问题，构建新的产品设计流程图，见图1。首先，通过QFD理论确定用户需求和产品设计要素，然后将用户需求和产品设计要素构建成质量屋，并获取质量屋中的自相关矩阵，从而得到设计问题。再根据设计问题进行矛盾分析，通过TRIZ 理论将其矛盾冲突划分为技术冲突或是物理冲突，在“TRIZ 40 条发明原理”中找到适合的发明原理进行解决，物理冲突通过分离原理来解决。最后，根据设计原则来进行AGV 物流小车造型设计。

针对目前国内的AGV 物流小车进行市场调研，发现AGV 物流小车存在的主要问题为：（1） 产品仅仅达到满足使用功能的作用，在整体造型方面没有过多的重视，外观缺乏美观性;（2） 目前市场上的产品造型单一，无法体现品牌文化与价值;（3） 在色彩使用的使用上过于单调，使用者在嘈杂的环境中会对产品产生审美疲劳[5];（4） 由于操作界面太小，操作键排布混乱，工人在使用过程中操作复杂，体验感不好;（5） 在AGV 物流小车的运输和卸货过程中，锋利的棱角可能会划伤货物和工人，安全性能较差。

2.2构建AGV 物流小车造型质量屋构建AGV 物流小车造型质量屋，首先需要获取用户需求，可以采用问卷调查的方式对工厂工人进行需求调查，用户将在使用过程中出现的问题及使用时的心理需求进行选择后得出结论，从而确定设计目标。通过问卷分析最终得出用户需求要素：体积轻便小巧、体现企业文化、材质抗压耐用、功能区分明显、交互灵敏、使用安全、操作便捷、造型具有工业感、成本较低、便于维修。确定用户需求后，由工人来确定各种用户需求的重要性之后，设计师从实际的用户需求要素中抽取出设计质量要素为：安全性、功能性、美观性、承重性、交互性、创新性、易用性、易于维修性。识别出设计要素之后，建立“用户需求要素与设计质量要素”关系矩阵，其中，符号“◎”代表强相关;符号“○”代表一般相关;符号“△”代表弱相关。AGV 物流小车造型质量屋，见图2。

2.3 AGV 物流小车造型设计冲突问题的描述

文章的研究目的是提升AGV 物流小车的操作性，提高产品的安全性能，使产品更加具有企业品牌文化，得出具有美观性的产品造型。根据质量屋天花板中的自相关矩阵所描述的设计要素之间的相关关系，可以得出设计要素之间的冲突问题。符号“+”代表正相关关系，符号“–”代表负相关关系。由AGV 物流小车质量屋得出设计的3 对冲突问题：产品功能性和操作易用性、造型美观性与制造难度性、安全性和易于维修性。克服矛盾冲突是TRIZ 理论解决实际问题的基础，运用TRIZ 理论的39 个通用工程参数描述冲突可将3 对冲突问题进行TRIZ 问题转化，其内容为：功能性对应NO.35 适应性和多用性，恶化的工程参数为NO.33可操作性;美观性对应NO.12 形状，恶化的工程参数为NO.32可制造性;安全性对应NO.27 可靠性，恶化的工程参数为NO.34可维修性。

2.4适用AGV物流小车造型设计的发明原理及应用

基于以上设计冲突的TRIZ 问题转化，确定冲突的通用工程参数后，将其通用工程参数对应阿奇舒勒冲突矩阵得到适合AGV物流小车造型设计的发明原理，并且结合造型合理性、运行安全性和色彩舒适性等方面进行AGV 物流小车造型设计。AGV 物流小车造型设计的矛盾矩阵及原理，见表1。

通过阿奇舒勒矛盾矩阵找到问题冲突对应的改善参数与恶化参数的行列交叉处，此处所显示的数字为发明原理的对应序号，结合产品的用户需求和设计要素，在保证功能正常运行的前提下改善产品造型，提高AGV 物流小车的运行安全性，将易用性作为生产制造的要求与发明原理进行造型创新设计。筛选得出以下发明原理和解释，见表2。

根据设计要素的重要度显示，AGV物流小车的安全性是设计中的核心需求。过大的车身在运输过程可能会发生因过道太拥挤而不能转弯的情况，货物随时可能掉落砸伤工人;在工厂的环境下车身转折的弯角可能会对过往的工人造成安全问题。根据序号1 的分割原理将AGV 物流小车的车身体积进行分割，去除多余的部分，改变车身不灵敏的问题，将车身边缘变成圆角，减少对工人的伤害。

智能系统的自动调节是AGV物流小车必不可少的功能，它能够提前对AGV 物流小车进行程序设定，对运送流程进行规划，监控小车的行车路线，避免发生危险。根据序号15 的发明原理，在智能系统里设定对不同种类、不同重量的货物进行运送速度的调节，自动调整运行状态，以保证运送过程的稳定性。这样既能提高机器的自主性，又能减少人力劳动。

市场上多数AGV物流小车造型都是以方形为主，形态单一，无论在运输上还是视觉上都显得非常笨重。利用序号17的发明原理维数变化原理，可以突破当前工业产品造型一成不变的设计思维，融入企业文化元素，将单一的方形形态进行大胆的多维化设计，利用角度切割对产品造型进行设计，使之具有立体感。功能的多维化设计可增加车身运送结构的层数，在运输小型货物时就可以随意调整运送层数，加快运输效率。

目前国内使用AGV 物流小车的工厂环境大部分较为昏暗，由于货物的堆积导致光线很难穿过货物透进工厂里来，工人们长期面对枯燥的机器和货物，在心理上会降低工作效率，影响企业的收益。根据序号32 的发明原理改变颜色原理，对AGV 物流小车的色彩配置进行系统设计，满足使用者的视觉需求和使用机制，对车身的不同功能区进行划分，通过一定的色彩运用比例增强使用者的视觉效果，提高工人的工作效率。

3基于QFD和TRIZ 的AGV物流小车造型设计思路

针对以上QFD和TRIZ理论的分析，为AGV物流小车造型设计指明了设计方向，最后得出AGV 物流小车造型设计的创新方案（见图3），从造型合理性、操作方便性和色彩舒适性三个方面进行设计分析。

3.1造型合理性

AGV物流小车的外观造型受到内部结构的影响，AGV运送小车的造型应当以不破坏内部功能的前提下设计得更加合理，可以结合形式美法则，整体采用大切面的斜切角造型，再考虑造型的均衡与稳定，突出运输工具的运行稳定性，保证运输过程的安全性。此外，车身竖向转折处设计为圆角，避免划伤事故的发生，将伤害降到最低。在产品细节处也做出相應的斜切角造型，使其与产品本身风格相协调。

3.2操作方便性

AGV 物流小车作为自动化设备，其操作面板的设计应该更为简洁，可操作性更强。使用者与机器接触的第一媒介便是操作面板，简单清晰的操作按键能够防止工人在操作过程中的误触，减少安全事故的发生。对操作的功能部分进行区域划分，明确各部分区域的功能所在，根据使用者的使用习惯，开机按钮采用绿色，关机按钮采用红色，操作屏幕进行最大化设计，提升操作者运用操作屏幕的操作速率，提高操作的便携性。

3.3色彩舒适性

工厂物流仓储环境也是决定AGV 物流小车色彩的一项因素，由于工厂环境较为昏暗，在色彩设计方案上采用了以大面积浅灰色为主，深灰色为辅，并加以蓝色作为点缀色进行设计。车身外壳运用浅灰色，能够让使用者在昏暗的环境中看清楚车身，避免发生撞击事故;运输部分由于经常与货物产生摩擦，可以采用深灰色来中和摩擦痕迹，提升整体美观性;在车灯区域和车身主功能区部分使用蓝色进行点缀，不仅能够起到划分功能区域的作用，跳脱以往沉重的形象，还能缓解使用者的视觉疲劳。

4结论

文章以QFD与 TRIZ 理论方法为支撑，减少了劳动力成本，提高了AGV物流小车的运送效率，满足了市场需求，分析出用户需求及设计需求，将存在的问题转化为设计冲突，运用发明原理解决了冲突问题，从而实现了AGV物流小车的造型创新设计。QFD和TRIZ 理论对用户分析、矛盾解决具有指导意义，并且能够运用在物流装备的造型创新设计上。最终得出的造型创新设计方案解决了AGV物流小车的造型、操作面板、色彩等问题。该设计方法不仅为企业开展产品造型设计工作提供了建设性的理论指导，而且对同类型的物流装备造型设计具有一定的参考价值。

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