产品创新设计方法研究

钟宁

摘要：本文对阿里智能仓库、京东物流、苏宁物流、申通和EMS进行详细的调查，了解分拣机器人的功能、历史和不足，以目前使用的机器人为出发点使用创新设计的方法理论研究可实施的外型与功能设计方案。EMS、申通使用翻斗卸货式的分拣机器人，代替了分拣的人力，但是仍然需要人工将5kg以下的包裹放在机器人的货盘内，申通对于大型包裹启用了专用的大型包裹分拣机器人。物流自动分拣机器人作为快速发展的一种技术，它是以单体小型运载机器人为基础，运用智能化处理系统。主要应用范围是物流中转和物流集散领域等。自动分拣机器人和机器臂以及传送带分拣共同组成了当今的物流包裹分拣方式。而自动分拣机器人是属于小型件分拣方式，就是用来弥补传送带和机器臂分拣的缺陷。无法分拣超重以及大型件依然是物流自动分拣机器人急需克服的难题。

关键词：创新设计;工业设计;智慧物流;分拣机器人

设计的根源在于工业的发展、劳动分工来提高生产力，设计的最原始目的也是为了提高生产力。就中国的工业化现状来看，创新设计正在为发展做出可观的贡献，例如产品立足于功能的设计定位，与原创性的设计等因素促成了国产品牌的崛起。这正是设计的目的——创新生产的方式方法，推动经济发展。本文从研究课题出发，对阿里智能仓库、京东物流、苏宁物流、申通和EMS進行详细的调查，了解分拣机器人的功能、发展和现在，以目前使用的机器人为出发点研究可实施的外型与功能设计方案。

当今社会处于一个快速发展的时代，自动分拣机器人技术在物流和垃圾分拣领域都有很多的应用。从垃圾自动分拣机器人机到快递自动分拣机器人，以网上商城和物流的迅猛发展为基础，自动分拣机器人在物流分拣领域大放异彩，节约了大量的人力物力。在当今的社会大背景下，自动分拣机器人技术由于互联网技术的不断发展而日益壮大。信息时代网络购物以及物流配送的发展，使得自动分拣机器人为主导的自动分拣技术成为当今取代人力的技术。对物流行业的智能化与互联网加战略有重要意义。

一、国内外研究现状及分析

国内自动分拣机器人的发展主要在于爆满的物流公司，对于小型物流转运中心来说还是使用人力分拣，对于自动分拣机器人，自动分拣机器人具有三大优点：一、实现24小时不间断分拣;二、占地面积小，分拣效率高，可减少70%人工;三、精准、高效，提升工作效率，降低物流成本。互联网与自动分拣机器人的组合甚至可以再未来改变全球的物流体制。早在2012年初，亚马逊就收购了一家创业公司的Kiva机器人系统，Kiva某种程度上媲美圣诞老人的驯鹿，可以为每个用户分拣订单，并且能静悄悄地工作，极大提升了分管效率。这种机器人主要针对长不超60cm、宽不超50cm，重量在5kg以下的小件包裹，集扫码、称重、分拣功能“三合一”，能够实现快递单信息识别，以最优的路线进行投递，每次扫码时间在1秒以内，运行速度可达到3米/秒，每小时可完成18000件分拣。[1]

二、创新设计的本质与方法

从本质上分析，设计的首要目的的确是为了满足特定功能，这是无需否认的事实;但另一方面，满足同一功能则可能找到多种全然相异的解决方式，我们在设计中常说的科学幻想、观念设计、概念设计、创新设计、改良设计之间的差别，就是指技术因素对设计所产生的影响和限制。创新设计也是解决问题的新策略，针对分拣机器人发展至今面临的问题，必定要使用创新设计的手段来解决。

产品是工业化以后的产物，也就是商品，服务于商业，可以产生经济效益是它存在的物质基础。重新组合是设计创新的基础，在工业设计和环境设计中的表现为材质、功能或结构之间的新组合。[2]分拣机器人即可按照以上理论进行功能的打散与重组，针对分拣物体的大小限制的问题，进行创新设计，突破对于物体长宽高的限制，使其可以分拣更大的快递，进一步优化劳动分工结构。

在设计中针对设计本身工作而提出的方法有很多，而对于本篇论文的研究对象而言，使用多种方法并行的方式来进行创新设计。采用调查法，从网络获取信息，得出现在面临的问题，针对其中一个问题也就是分拣包裹的大小，立足于组合法，使用头脑风暴法提出设计方案，最终深入表达与修改。

三、产品创新设计方法研究应用

在以往的认知中，各大电商的全国仓库里已全部堆满了各类商品，上百名工作人员马不停蹄全场拣选货物，每时每刻都是对脚力和眼力的最大考验。京东物流早在2016年就在华南麻涌分拣中心与立駕机器人有限公司首度合作，推广应用智能快递分拣机器人。施工周期45天，一期工程抢在双11之前完成并投入使用，整体工程在2017年5月完工，在京东2017年“618”大促期间，生产产能达到12000件/小时，单日处理包裹达15万件以上，充分体现了智能化物流的高效率。[3]共投入使用280台分拣机器人，日均产能达到5万件以上，主要针对5KG以下小件包裹进行目的地分拣。阿里智能仓库，使用机器人、流水线、与分拣机械臂相结合，整个中心仓库只有20人管理就运行得有条不素。京东商城的仓库全程使用传送带似的流水线。申通公司每年可以省下至少100万元人民币的费用。[4]

分拣机器人是一种具备了传感器、物镜和电子光学系统的机器人，可以快速进行货物分拣。随着中国近年的高度发展，分拣机器人因其降低了人工成本和风险等各种各样的优势而迅速发展并应用在了国内大部分的物流中心。因此，将物流分拣、机器人与互联网的结合是现代物流产业发展的趋势。企业形象展示，现在的企业竞争很大程度是靠科技，而很多世界500强的大型集团和企业也越来越看重科技所带来的新的生产力变革，因此都在加大研发的资金投入。而对于物流公司、邮政和电商来说速度就是生产力。因此近年来越来越多的智能仓库和物流中心都采用了新的技术——分拣机器人。第一，分拣机器人是企业向外宣传的良好因素。第二，减少企业资金投入，每年省下大量资金。第三，増加工作效率，利用机器人24小时可以不停工作。第四，利于公司转型升级，利于结构性改革。[5]如今的物流分拣速度越来越快，相比于大部分国家，我们国家的物流分拣速度在40年的速度里不断提升，大部分得益于第三次科技革命，将计算机、互联网与机器相结合。

从运送方式上对自动分拣机器人机进行设计，改变其因为通道过窄导致的机器人堵塞造成的时间阻碍，希望能在运送方式上进行新的尝试。以配送货物多樣和快速为出发点对物流自动分拣机器人进行设计，在前期设计调研过程中发现的外观造型千篇一律的情况，使外观造型设计更加符合人们的审美。希望该产品可以同时兼顾企业形象设计与实用性，为全球物流的发展做出贡献。

四、研究成果

八边形几何线衍生出圆角八棱柱，在工作中越接近圆形的形体越有利于转弯，因此八边形的选择符合实际需求，而上半部分则交给了传送带的形状，属于圆角四棱台既保护了传送带又为多个机器人之间的合作提供了连接平台。

不同的材质会给人带来不同的感受，机器人的主要外亮是塑料材质，有利于制作。同时减少资金投入，散热网为金属，利于吸热散热，轮子采用硬橡胶利于功能360°转弯，传送带采用磨砂黑色传送带，信号灯采用透明塑料。除了材质之外，分拣机器人的色彩设计也显得尤为重要。因为好的色彩能给人以强烈的视觉冲击力，让人留下深刻的印象。在做了多种颜色搭配后，最终选择黑白为主色调，丹青色为灯光颜色，极富科技感。

分拣机器人利用无线技术传达信息，计算机会计算最优路线以及大型包裹组合的最优方案。整个分拣中心只需几名技术人员就可以运作，节省大量的人力。此外，分拣机器人也是物流公司可以对外开放的宣传点，市场之中的大型企业全部使用黑科技来博人眼球。有利于企业竞争力的发展。上部分宽360mm，高74mm，传送带宽339mm。下部分宽360mm，高160mm，散热网长163mm，宽75mm。大小尺寸符合分拣包裹的一般大小。对自动分拣机器人机的操控系统以及细节进行揣摩，使产品在造型上突破现有的自动分拣机器人。结构上满足功能性要求，灵活易操控，可以实现智能化实时监控。

五、总结

目前的分拣机器人有很大局限，比如重量限制、大小限制。需要再次分类并重新建造一个厂房，用来分拣大型包裹，不仅浪费了场地，而且增加投入的资金。“JOIN”却可以突破这些限制，只需要一个场地就可以分拣所有的包裹，普通包裹一个机器人运送，大型包裹多个机器人组合协作运送。

创新思维是人们突破传统限制的有效方法，对产品设计来说，吸取其他款式的教训至关重要，而反映到商品中就产生了商品的迭代设计，很少有产品可以达到完全摆脱其他同类品的影响。而创新的方法也不是单一使用，而是针对不同的需求与问题来进行总体布局。借鉴其他产品，取其精华，基于同时代的技术水平，不同的需求来进行不同因素的重组，我们可以称之为产品创新设计。

参考文献

[1]栗俊艳.一种基于机器视觉的工业机器人分拣系统[J].电子科技，2016，29（1）：105-107.

[2]张焱.设计的故事[M].北京：中国水利水电出版社，2012.

[3]鸣金网.阿里的仓库[EB/OL].http：//www.sohu.com/a/140677018_172964，2017-05-15.

[4]赖正友.关于工业机器人分拣技术的实现[EB/OL].http：//www.docin.com/p-1945449898.html，2016.

[5]陈琳.机器人助力自动化操作效率大增[N].北京晨报，2018-01-08.