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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。