基于TRIZ理论的手持自动纸箱 封胶带机改进设计

曲慧霞 李正 麻建蓉 张付英

摘要：针对现行物流行业存在纸箱封装工作量大、胶带使用浪费、封装作业不规范等问题，基于人们对物流行业的高效、绿色环保及包裹完整性的期望，以TRIZ理论理想解为指导，对现行快递胶带包装封口作业进行创新改进，设计一种能实现高效、环保、易操作的手持自动纸箱封胶带机，使快递包装封口过程更高效、环保、简洁，从而提高快递纸箱打包效率、减少因胶带用量过多造成的环境污染和资源浪费，改善物流作业流程的标准化程度。

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.

關键词：纸箱封胶带机;功能分析;中介物原理;TRIZ

Key words： carton sealing tape machine;functional analysis;principle of intermediates;TRIZ

中图分类号：TS254.3                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）20-0252-03

0  引言

电子商务的快速发展，使国内物流行业得到了前所未有的提速，整个物流过程的机械化、自动化程度也是越来越高。秦俭，陈永华[1]主要从快递物流包装情况、包装垃圾回收情况及用户体验三个方面阐释了我国快递物流包装技术的现状及其存在的问题，并进一步分析快递物流包装技术的发展趋势。对现有封装方式展开深入的调查研究发现，封装过程中普遍存在着胶带用量过多、工作人员包裹作业随意性大、劳动强度大、包装效率低等问题，此外，青岛“瘦身胶带[2]”的提出使用，从心理学的角度研究发现良好的包装能够刺激消费的冲动。

综上所述，现有纸箱封胶存在着封装随意性大、封装方式不标准、用料浪费严重、污染环境等亟待解决的问题，同时，对现有纸箱封胶的研究还停留在调查分析阶段，没有合理便捷的改进方案。本文通过调查用户需求，结合TIRZ理论中的功能分析和力场分析对现有纸箱封胶进行深入分析，得到创新设计需要解决的具体问题点。最后基于TRIZ理论中的技术进化理论和矛盾矩阵求解创新设计理想解。

本文基于TRIZ理论的手持自动纸箱封胶带机创新设计不仅能够克服现有纸箱封胶存在的随意性大、资源浪费等问题，还能够提高物流过程中包装的工作效率、降低劳动力，降低物流过程成本、实现快递包装封口流程的机械化、自动化、人因化具有重要意义。

1  TRIZ理论基础

TRIZ是解决发明创新问题的工具。现代TRIZ理论体系主要包括以下几个方面的内容：①创新思维方法与问题分析方法，可以帮助快速确认核心问题，发现根本矛盾所在;②技术系统进化法则，在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结提炼出八个基本进化法则;③技术矛盾解决原理，TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个创新原理，结合工程实际寻求具体的解决方案;④创新问题标准解法，针对具体问题的物-场模型的不同特征，分别对应有标准的模型处理方法;⑤发明问题解决算法ARIZ，对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析，问题转化，直至问题的解决。

2  纸箱封胶调查分析

2.1 用户需求分析

通过走访周围快递点并设计调问卷调查，调研用户对当前快递纸箱封装模式的满意度和问题反馈，其中有70%的用户表示对目前快递封装过程满意度不高。反馈的主要问题包括：

①为使快递美观而过度包装;

②封箱过程人手易受到伤害，不能实现标准化作业;

③封口时过度依赖胶带造成资源浪费，不符合绿色环保的观念;

④封装过程人员劳动强度大。

通过对用户反馈问题的进行研究分析，如图1所示，可以看出，包装过度、胶带浪费是造成用户满意度不高的主要因素，因此将减少包装过度和节约胶带作为主要的改进的方向。

2.2 功能分析

对封箱装置进行功能分析，当前封箱装置的超系统为手，子系统有胶带、剪割器、胶带托架等。在此基础上，进行如图2功能分析。

从功能分析图如图2所示可以看出，现存胶带剪切器存在以下问题：

关键问题点1：剪切器对手的有害作用，易造成安全事故，降低工作效率。

关键问题点2：胶带对纸箱的不足作用，易造成封箱失败，效率低。

3  纸箱封胶创新设计

通过调查分析发现现有的封胶只能满足用户对封胶牢靠、易于拆包等方面的基本需求，对美观、节俭、易于区分等魅力型需求忽略严重，基于问卷调查和功能分析确立了创新设计的关注点、需要解决的问题。

3.1 减少过度包装

为减少包装过度问题，将传统简易封箱装置进行改进，增加其系统的功能，使封箱装置不仅能满足最基本的功能，还能实现使胶带和纸箱完全贴合。

应用技术进化理论的增加集成度再进行简化原则，单→双→多路径：无法按压胶带的封箱装置→可以按压胶带与纸箱贴合的封箱装置，使胶带自动贴合纸箱实现纸箱有效封装，减少人工无效动作。

改进后如图3所示，在胶带与纸箱的接触面增加用来按压的滚珠，在封箱的过程中，前端滚珠可以在封箱过程中固定胶带走向，一次性完成对纸箱的有效封装，又可以在胶带封装走过路径后进行二次按压，使胶带与纸箱进行更好的贴合，实现有效封装，减少因封装失效而造成的包装过度问题。

3.2 减少胶带浪费

在现有的封箱装置中，胶带剪切器暴露在装置外表面，容易造成切割失败而重新使用胶带进行封箱，造成胶带浪费，同时，膠带剪切器容易在操作过程中对人手造成划伤，降低操作人员作业效率。

因此，利用TRIZ理论的空间分离原理对封箱装置进行改进，对应创新发明原理为24：中介物，即在封箱装置中加入辅助物来实现胶带剪切器的空间分离，如图4所示，通过手指按压轮廓按钮来带动弧形腔控制剪切器的另一端凸起，凸起推动剪切器伸出腔体进行胶带剪切动作，剪切完毕松开按钮，剪切器缩进腔体，实现有效封箱，减少胶带的浪费，达到绿色环保的效果，同时按钮控制剪切器切割胶带可以降低剪切器对手的有害作用，减少安全事故的发生，提高工作效率。

4  结语

物流企业之间的市场竞争日益激烈，对产品进行创新设计和新产品的研发成为企业生存和发展的关键。通过调查了解用户的需求，结合TIRZ理论的相关创新工具对现有纸箱封胶进行研究分析，得到创新设计需要解决的具体问题点。最后基于TRIZ理论中的技术进化理论和矛盾冲突求解创新设计理想解。基于TRIZ理论的手持自动纸箱封胶带机创新设计不仅可以缓解现有纸箱封胶存在的随意性大、资源浪费等问题，还可以提高物流过程中纸箱封装的工作效率、降低劳动力，降低物流过程成本，实现快递包装封口流程的机械化、自动化、人因化。

参考文献：

[1]秦俭，陈永华.快递物流包装技术发展趋势[D].成都工业学院，2017（6）.

[2]李红梅，王好.青岛快递封装胶带悄然“瘦身”包装循环利用率仍有待提高[N].大众报业，半岛网，2020.

[3]刘帅，王续，赵云龙，车龙，高巍.快递简包装[D].长春大学，2016（4）.

[4]刘训涛，曹贺，陈国晶.TRIZ理论及应用[M].北京：北京大学出版社，2011.

[5]檀润华.创新设计[M].北京：机械工业出版社，2002.

[6]杨清亮.发明是这样诞生的[M].北京：机械工业出版社，2006.

[7]杨明朗，杨忠强.基于TRIZ理论的洗衣机创新设计[J].包装工程，2005（2）：140-141.