張貢碩 陳光明 周聰 張鑫

摘 要：作為人口大國，人們的需求促進(jìn)著國內(nèi)快遞物流業(yè)的快速發(fā)展，但每天大量快遞包裹帶來了不小的負(fù)面影響，如包裝污染、過度包裝、包裝浪費(fèi)等問題層出不窮，結(jié)合可持續(xù)發(fā)展理念的深入，共享快遞盒應(yīng)運(yùn)而生。本文主要對共享快遞盒回收現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并闡述相應(yīng)折疊式結(jié)構(gòu)、綠色材料以及BLE藍(lán)牙鎖的設(shè)計(jì)，提供一套與智能快遞柜配合使用的方案，從而提高共享快遞盒的利用率、減少資源浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：共享快遞盒；折疊式；綠色環(huán)保；BLE

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.002

1 引言

根據(jù)中國國家郵政局統(tǒng)計(jì)，截止2018年12月28日中國的快遞業(yè)務(wù)量進(jìn)入500億件，連續(xù)5年位居世界第一，按2018年中國大陸近14億人口計(jì)算，人均快遞量達(dá)近36億件，快遞業(yè)務(wù)逐漸成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“黑馬”。2011年以來，中國快遞業(yè)務(wù)量從36.7億件增長超過500億件，與此同時，塑料袋、膠帶等難以降解的包裝物料問題日益突出，污染也日漸嚴(yán)重，回收和再利用率不高。因此，過度包裝、包裝污染以及包裝浪費(fèi)成為亟需解決的重要問題。

隨著共享經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及其理念模式在不同行業(yè)的滲透，在2017年“雙11”來臨之時，蘇寧公司率先推出了共享快遞盒。共享快遞盒，即可代替紙箱進(jìn)行可循環(huán)利用的周轉(zhuǎn)箱。共享快遞盒的投入，使得快遞包裝得以循環(huán)利用，節(jié)約了相應(yīng)資源，若選用降解材料則綠色環(huán)保。然而在共享快遞盒推廣使用上仍面臨諸多問題，尤其是快遞盒回收上，此外，目前共享快遞盒主要對3C產(chǎn)品進(jìn)行配送，配送產(chǎn)品類別單一，且由相應(yīng)公司進(jìn)行獨(dú)立配送和回收，快遞盒的流動性較差。本文主要針對當(dāng)下問題，在共享快遞盒本身結(jié)構(gòu)優(yōu)化上以及使用上提供相應(yīng)方案。

2 現(xiàn)狀分析

在包裝的選擇上，成本一直都是商家考慮排前的問題，瓦楞紙箱因質(zhì)量輕、抗壓強(qiáng)度好、成本低等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)下產(chǎn)品包裝的首選，就2016年一整年包裝箱使用量就有86億，若有20%實(shí)現(xiàn)二次利用，一年即可節(jié)約17.2億個紙箱[1]。紙箱的使用帶動了密封膠帶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以2015年整年所產(chǎn)生的169.85億米膠帶為例，足以環(huán)繞地球425圈，這些膠帶均為一次性使用，難以實(shí)現(xiàn)回收再利用。而塑料袋的主要材質(zhì)是LDPE（低密度聚乙烯），很多是來源于生活垃圾和化工材料再加工而成，并對其中有害物質(zhì)沒有有效剔除，對于這類劣質(zhì)材料包裝，若手撕或者牙咬容易引起皮膚過敏，導(dǎo)致免疫力下降等，甚至?xí)ㄟ^人體的血液循環(huán)系統(tǒng)影響肝腎、骨骼的功能[2]。除包裝本身有一定污染上，還存在過度包裝的問題。一方面，商家受利益驅(qū)使，過分夸大了包裝促銷的作用，從精美包裝外表就開始樹立自己的品牌。另一方面，特別是網(wǎng)上賣家，為在運(yùn)輸中確保產(chǎn)品的安全與質(zhì)量，過度使用泡沫、塑料袋等填充物。盡管政府出臺了一系列相應(yīng)的條例與法規(guī)，但執(zhí)行與監(jiān)管上仍是值得優(yōu)化和改善的問題。

在快件配送方面，大致可分為送貨到戶、委托代收、客戶自提這三種形式。目前國內(nèi)多以快遞員送貨上門，或找社區(qū)附近的代收點(diǎn)代收等形式為主，相較之國內(nèi)正在起步階段的自助快件柜，國外的自動化程度更勝一籌，擁有更完善的規(guī)范，如DHL智能快遞柜（Packstation）和亞馬遜的儲存柜，相較之，國內(nèi)智能柜在安裝數(shù)量、收費(fèi)等方面都存在有待解決的問題[3]。基于智能快件柜這種新興的取件形式，設(shè)計(jì)一款能與之匹配的共享快遞盒使用方案來相輔相成。

早些年起，無人機(jī)運(yùn)輸就開始被考慮運(yùn)用到物流配送上，亞馬遜、京東、順豐等公司都在不斷進(jìn)行實(shí)際配送測試并逐步完善其配送方案。相比亞馬遜公司利用無人機(jī)更快更安全地把快件送到顧客手中，京東公司則是連接縣級配貨中心和鄉(xiāng)村推廣員站點(diǎn)，貨物送到站點(diǎn)后再由推廣員送到村民家中。京東的CEO認(rèn)為，無人機(jī)的使用正是針對相對偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村訂單量分散、配送距離遠(yuǎn)的問題[4]。但無論無人機(jī)能否成為未來的主流配送方式，眼下短期內(nèi)是無法成為主流，就配送不同地區(qū)涉及到的成本等問題都是商家需要關(guān)注的焦點(diǎn)，但就規(guī)則的共享快遞盒是完全可以匹配無人機(jī)的配送，若將快遞盒固定于無人機(jī)上則可解決快遞盒回收的難題，從而增加快遞盒的可循環(huán)利用能力。

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 折疊式結(jié)構(gòu)

在保證強(qiáng)度和耐用度的情況下，為便于回收和盡可能的減少所占空間，共享快遞盒采用折疊式結(jié)構(gòu)較為合理。目前市面上有不少折疊式的周轉(zhuǎn)箱或者儲物箱設(shè)計(jì)，大致結(jié)構(gòu)如圖1所示。然而，若定義封口數(shù)為密封一個包裝箱所需的方式數(shù)量，其數(shù)值等于一個包裝箱可以被打開的方式數(shù)量，那么作為頻繁使用的共享快遞盒，考慮到實(shí)際操作和安全隱私方面，封口數(shù)則越少越好，只有1個即為最佳。而該結(jié)構(gòu)，除上蓋需要鎖具密封外，A、B兩板也是活動板也需要鎖具進(jìn)行密封，因此并不適合當(dāng)作共享快遞盒使用。

目前智能快遞柜有多個公司品牌，如豐巢、菜鳥驛站、格格等，但智能柜開設(shè)的尺寸均大致相同，基本分為3種規(guī)則，為配合智能快遞柜使用，在尺寸大小上應(yīng)滿足快遞柜的尺寸?？紤]到規(guī)則形狀與尺寸的快遞盒設(shè)計(jì)未能匹配各種運(yùn)輸品的實(shí)際大小，可給共享快遞盒內(nèi)壁配有類似氣囊的結(jié)構(gòu)，以此能夠起到一定的緩沖和固定內(nèi)部物件的作用，同時氣囊可以通過機(jī)器快速完成充氣，能夠重復(fù)使用，避免了泡沫、塑料袋等難以處理的填充物的使用。

3.2 材料選擇

隨著塑料的廣泛應(yīng)用，塑料產(chǎn)品已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中。常見塑料類型有PVC、PP、PE等，考慮到PVC材料包裝對于食品易產(chǎn)生危害，故其并不適用于共享快遞盒上。在設(shè)計(jì)上壁厚的選擇起很大作用，太薄會造成產(chǎn)品剛性和強(qiáng)度不足，容易受力后變形甚至破壞導(dǎo)致不能再次使用，而壁厚過大除了浪費(fèi)材料外，會增加成型周期，容易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷。單以PE材料作參考為例，推薦壁厚在0.6至3.2毫米[5]。

根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，僅僅2018年1月至5月，塑料產(chǎn)品的產(chǎn)量已達(dá)2605.8萬噸。由于價格低、易獲取等特點(diǎn)，大多塑料包裝在初次使用后便廢棄，循環(huán)使用效率低，造成資源浪費(fèi)，若這些制品丟棄在環(huán)境中需要約200年才能降解。而即使是紙塑包裝，在微生物的作用下也需要80年才能降解[6]。綠色、環(huán)保、可循環(huán)等要求伴隨著法律法規(guī)也逐漸應(yīng)用到物流快遞業(yè)中，如《綠色包裝法》就對包裝的材料、處理及人體安全等方面給予全面的規(guī)范保障。

因此，單單使用PE或其他塑料材料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足綠色環(huán)保的主題要求的。越來越多研究著眼于復(fù)合材料上，可降解的材料也逐漸受到人們的青睞，高分子材料加工成形上以注塑法、擠壓法、吹塑法為主，就聚乳酸/秸稈粉復(fù)合材料為例，加工時加熱溫度為178℃，模壓壓力為7 MPa，保壓時間為25 s，可得到較優(yōu)的綜合力學(xué)性能[7]。聚乙酸（PLA）作為公認(rèn)的環(huán)境友好材料，不僅生產(chǎn)過程無污染而且可以生物降解，可以達(dá)到綠色環(huán)保、可循環(huán)的使用要求。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年可生產(chǎn)7億噸的秸稈，讓秸稈材料作為原材料進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，可讓秸稈廢棄物得到二次的循環(huán)利用，解決部分焚燒秸稈等措施對環(huán)境造成污染的難題。目前秸稈材料在建筑、家具等方面均有所應(yīng)用，配合秸稈獨(dú)特的感性特性，讓其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上彰顯了綠色、低碳的生活理念，具有良好的研究價值和發(fā)展前景[8]。

除生物降解材料外，可降解材料還有光降解以及光-生物雙降解等多種降解方式，并都獲得相應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用。京東在快遞包裝上已使用近5000萬個生物降解的包裝袋，蘇寧、順豐等公司也在做相應(yīng)研究。共享快遞盒的材料選擇也應(yīng)該貼合綠色環(huán)保的要求，如PLA材料等均可以將其應(yīng)用至該產(chǎn)品上，但實(shí)際的強(qiáng)度測試、能夠循環(huán)的次數(shù)以及涉及到的成本問題等需要投入生產(chǎn)后一步步地進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。快遞盒的綠色化、可循環(huán)化，這不僅需要政府法律法規(guī)的支持，也不能完全甩手丟給企業(yè)公司來執(zhí)行，更多的是需要增加人們的環(huán)保意識，從人們觀念上來改變對于產(chǎn)品包裝的看法，并不是拆完隨手就扔掉的消耗品，更多的是應(yīng)該考慮如何再利用來節(jié)約更多的資源。

3.3 BLE藍(lán)牙鎖

在經(jīng)歷從V1.0到V3.0+HS的6個版本后，藍(lán)牙從V4.0版本開始支持BLE（bluetooth low energy），即所謂的藍(lán)牙低功耗技術(shù)，秉承縮小開啟時間及降低功耗的主要設(shè)計(jì)理念，在一粒紐扣電池的供電下就可以工作數(shù)年之久。高可靠性，低成本、低功耗，以及快速啟動和瞬間連接的特點(diǎn)，使BLE技術(shù)逐漸受到人們的關(guān)注。就智能家居方面，藍(lán)牙鎖已經(jīng)擁有一定的應(yīng)用，可以解決人們忘記或不攜帶鑰匙的問題。而對于在一定時間內(nèi)交互次數(shù)和數(shù)量較少的設(shè)備使用上可以有很好的應(yīng)用前景，符合在共享快遞盒上增添掃碼開鎖這一設(shè)計(jì)。

科技的創(chuàng)新與應(yīng)用，讓人們的出行越來越簡單化，隨著二維碼的廣泛應(yīng)用，如今出門僅需攜帶一部手機(jī)即可滿足各方面需求，微信支付、公交乘車、租借單車等如今僅需手機(jī)掃碼即可實(shí)現(xiàn)，而人們也逐漸習(xí)慣于這種簡化形式。因此基于目前IOS與Android系統(tǒng)手機(jī)設(shè)備均支持BLE技術(shù)，對于將共享快遞盒的鎖具設(shè)計(jì)為掃碼打開形式可更讓廣大用戶接受。

就鎖具的使用上，在用戶所需寄件到達(dá)相關(guān)快遞公司的配送員手中后，由配送員將物品放入快遞盒內(nèi)，利用鎖具的管理員端服務(wù)將快遞盒鎖上，而系統(tǒng)此時會隨機(jī)生成一組密碼，由配送員把隨機(jī)生成的密碼發(fā)送至收件人手機(jī)上，收件人在收件時僅需掃描快遞盒鎖具上的二維碼，成功完成藍(lán)牙配對后，將配送員所發(fā)送的密碼填入提示的界面內(nèi)即可確認(rèn)信息完成開鎖指令。隨機(jī)生成的密碼設(shè)定為7天內(nèi)有效，一方面是從安全上考慮，另一面是側(cè)向的希望收件者能及時取走快遞，縮短快遞盒的一次使用周期，從而增加其循環(huán)使用能力。而因特殊原因沒有能夠按時完成收件的用戶可以尋找客服解決相應(yīng)問題。每當(dāng)用戶掃描二維碼時是可以根據(jù)手機(jī)自帶的定位獲取其相關(guān)位置，再考慮到用戶使用隱私的角度上，在快遞盒遺失或不在指定范圍內(nèi)時再酌情考慮使用。同時，BLE鎖具設(shè)備本地也具備記錄開鎖記錄等相關(guān)功能以供調(diào)用，最大限度地確保用戶寄件物品的安全與隱私。

4 方案設(shè)計(jì)

圖2所示的即為本文提供的共享快遞盒與智能快遞柜配合使用的流程，將不僅限于單個物流公司內(nèi)部的派送和回收，而且可以在無人監(jiān)管的情況下得以投放使用，鎖具的設(shè)計(jì)也是為了能夠減少人工的參與，確保安全的同時增加快遞盒的利用率。用戶寄件時只需將物件通過網(wǎng)上下單后存放至智能柜內(nèi)等待配送員上來取件，或者到相關(guān)快遞公司交至配送員手中，配送員打印出訂單信息將其插入快遞盒蓋的相應(yīng)位置，利用鎖具的管理員端服務(wù)將快遞盒鎖上，并把隨機(jī)生成的密碼發(fā)送至收件人手機(jī)上，以此完成寄件。

配送時，配送員也可以選擇送貨上門并當(dāng)場回收快遞盒的方式，但該方式存在收件人不在，部分市民不愿歸還快遞盒以及快遞員沒空回收等諸多難以解決的難題，因此本文提出另一種可供參考的方案，即將快遞盒存入智能快遞柜內(nèi)來讓用戶自行取放，對于該方式在快遞盒的回收上需要提前進(jìn)行如下的措施：（1）事先與智能柜公司合作開設(shè)部分柜子專門存放此種共享快遞盒，采用快遞盒上裝有感應(yīng)芯片與柜內(nèi)感應(yīng)裝置相匹配的方式來確定快遞盒是否在柜內(nèi)；（2）在智能柜操作界面上設(shè)置一個“歸還快遞盒”的服務(wù)，以便用戶取完后歸還快遞盒，歸還時有一定的時間限制，超時將采取收取額外費(fèi)用等措施；（3）用戶在掃碼開鎖時需先繳納押金，或者能與某公司平臺合作，滿一定的信用值同樣可免去繳納押金的手續(xù)等方式。

為避免快遞盒被惡意占用不進(jìn)行歸還等不便于回收的現(xiàn)象，文中提供的整體操作方案對于廣大用戶使用仍略顯復(fù)雜，因此對操作流程上仍需進(jìn)行優(yōu)化和改善。

5 結(jié)語

本文通過現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)、政府相關(guān)政策及快遞包裝問題等多角度的考慮，給出了一種快遞盒產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和一套可供參考的使用方案，更多的是理念的設(shè)計(jì)以及主流技術(shù)在潛在涉及領(lǐng)域的應(yīng)用構(gòu)想。而此方案僅是參考當(dāng)下的運(yùn)營模式而設(shè)計(jì)的，若投入使用定會有細(xì)節(jié)問題需要考慮，而且單種共享此快遞盒并不能裝載所有類別的物件，對于特殊物件的運(yùn)輸，如海鮮等需另外特殊設(shè)計(jì)與處理。此外，共享快遞盒的應(yīng)用需要從使用者到生產(chǎn)商、到快遞公司，乃至整個社會等多方面地共同推動。本文在共享快遞盒材料選擇上及BLE藍(lán)牙鎖設(shè)計(jì)上，提供了一種對產(chǎn)品智能化及綠色設(shè)計(jì)要求的參考方案，實(shí)際運(yùn)行可根據(jù)生產(chǎn)價格、強(qiáng)度要求等一些未確定因素進(jìn)行調(diào)整。

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基金：江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201810307049Y）

作者簡介：張貢碩（1998-），男，江蘇南京人，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。