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基于TRIZ理论的夹抱式AGV创新设计

作者:精益六西格玛专家    分类:TRIZ    时间:2020-05-06 10:15:23

基于TRIZ理论的夹抱式AGV创新设计


现代制造业的工厂中,AGV 成为一种普遍应用的搬运工具。为了开发出国内自主知识产权的夹抱式 AGV 产品,不但需要开发人员有丰富的 AGV 系统规划设计能力、机械设计能力和电控设计能力,更需要在研发管理和创新手段、方法上有一定的章法可循。本项目就是基于这一理念,在国内首次将 TRIZ 理论方法应用到新型高端 AGV 产品的开发中,实现了创新方法的升级和质变。


一、TRIZ理论与创新方法


TRIZ 理论由前苏联发明专家 G.S.Altshuller 提出,TRIZ 创新方法是一种主动式的、方向明确的创新方法。TRIZ 理论有严谨的方法论步骤可遵循,给创新提供明确的思路和方向。TRIZ 理论能够提供跨领域、跨专业的解决问题的思路和建议。TRIZ 理论能够预测技术的发展,跟踪产品的进化过程,为企业的战略决策提供测算模型和理论依据。


解决任何问题的过程都包含两部分:问题分析和问题求解。TRIZ 理论进行创新性的解决工程问题的基本流程和求解过程如图2。



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从图2中可以看出,TRIZ 理论在解决具体工程问题时首先将问题抽象成 TRIZ 理论的通用模型。TRIZ理论的通用模型包括功能模型、物-场模型等。有了 TRIZ 理论提供的通用解,再通过类比联想的方法,结合自身的专业知识,就可以找到具体工程问题的针对解法,得出具体问题的解决方案。经典 TRIZ 理论的体系结构如图3。


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二、夹抱式 AGV 项目的开发


本项目开发的夹抱式 AGV 用于国内某省卷烟厂的烟丝库技改项目。夹抱式AGV 搬运的对象为烟丝箱,AGV 系统的搬运流量要求如图4。


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烟丝库烟丝箱的储存形式为地面码放、四箱叠放,总储位数为 372 箱。存储的物料为成品烟丝。烟丝箱的外形尺寸为?1284mm(L)×1284mm(W)×1280mm(H),


实箱重量小于400kg。要求夹抱式 AGV 能够搬运单箱或搬运双箱叠放的箱垛,能够取放到 4 层箱垛最高一层的单箱,或取放双箱叠放的箱垛。烟丝箱的外形规格如图5。


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该项目烟丝库系统的基本要求包括:系统要适应柔性生产、批次管理、按订单生产、质量跟踪、信息跟踪不断线、减少造碎等需求。采用先进柜再装箱的模式,设置人工装箱外发烟丝功能。具备批次先进先出功能。箱子倒料后有自动检测余料功能及自动清除余料功能。正常储丝 5 批次烟丝,进入存储区的烟丝箱需带盖。在接受一个批次生产指令时,系统对于不能满足生产要求的库存发出预警信息。实现全过程信息采集、批次跟踪。现场需配置操作终端,满足现场使用要求,同时预留与上位系统接口等。夹抱式 AGV的外形如图1。


图一.jpg


该夹抱式 AGV 采用平衡重式叉车的基本原理,自主设计车体机械结构,将原叉车前端的货叉改为夹抱式的叉车属具。基于 NDC 的平台采用“激光+磁点”复合导引技术,既有激光导引系统稳定性高,AGV 运行速度快的优点,又能适应当夹抱式 AGV 进入烟丝箱垛的存储区后,无法有效接收反射回的激光定位信号的问题。


三、TRIZ 理论在项目的应用


在应用 TRIZ 理论指导夹抱式 AGV 开发时,首先从系统和子系统的角度认识夹抱式 AGV 的功能。应用 TRIZ 理论描述夹抱式 AGV 的功能组成时使用标准的设计语言,夹抱式 AGV 的每一个功能组成单元的表达包含两类术语,即功能与流。



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从该功能结构图认识夹抱式 AGV 应具备的功能,不仅使夹抱式 AGV的开发方向变得明确、清晰,机械和电气设计人员的工作目标沟通与配合也更加容易,也使得夹抱式 AGV 功能的细化设计方向变得清晰。


四、结论与展望


本项目在解决夹抱式 AGV 产品开发过程中遇到的各种工程问题时,TRIZ 理论提供了极大的帮助。TRIZ 理论的应用也从解决工程技术问题拓展到了解决企业管理问题。在学术界和企业内部,我国 TRIZ 理论的研究和应用水平正在逐年提高。但同时也不得不承认,尽管 TRIZ 理论已经发展了几十年,国内的技术人员总体上对于该理论还是比较陌生的。在我国推进“中国制造 2025”的伟大历史进程中,不仅要发挥创新精神,也要对创新方法进行升级和创新,本项目夹抱式 AGV 的开发,为应用 TRIZ 理论创新解决工程问题提供了又一实际参考案例。


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