快递包装自助回收系统开发

　　摘要：目的 设计一款回收箱对快递包装进行自助回收, 为当前快递业中存在的快递包装回收难以及污染浪费等问题提供一种解决方案。方法 以实际需求、产品特性和产品用途为基础, 利用工业工程人机工程学中的设计要点、人体操作舒适度以及物流相关知识进行回收箱箱体的设计。结果 设计出一种新型、实用型校园快递包装回收箱, 其由显示屏区、工具存放区、投放口区、碎纸工作区、拆包处理台这五大区域构成, 整体尺寸为125 cm×90 cm×190 cm。结论 该快递包装回收箱与市场同类产品相比, 更安全、方便、实用和智能化, 符合校园快递包装回收的需求, 能够解决校园快递包装造成的浪费问题, 值得进行市场推广。

　　关键词：逆向物流; 快递包装回收; 箱体布局设计; 产品设计;

　　根据国家邮政局公布的相关数据显示, 2015年, 我国快递业共消耗塑料袋约82.68亿个、包装箱约99.22亿个、内部缓冲物约29.77亿个[1]。在这一数据的背后, 存在着快递包装回收难、二次利用率低、快递企业对快递包装的回收重视程度低等问题[2], 造成了资源的严重浪费、不可降解塑料袋污染环境等后果[3—5]。已有许多国家对于快递包装有相关的法律和回收体系, 然而我国尚未有针对快递包装的回收体系[6], 为解决快递包装回收问题, 文中拟通过在高校设立快递包装自助回收箱用于对快递包装的回收, 建立回收体系, 促进回收物流的发展。

　　1、回收箱概述

　　回收箱名为快递包装自助回收箱V1.0。快递包装自助回收箱主要用于对快递包装中的纸箱、塑料包装、内部缓冲物[7]等进行回收, 并可用于设计开发相关的增值服务。回收箱的设计概念见图1。

图1 回收箱设计概念

　　1.1、布局的设计

　　回收箱是由显示屏区、包装投放口 (纸箱投放口及塑料投放口) 、碎纸工作区、工作台以及工具区组成。由于回收箱的空间有限, 根据回收箱使用流程进行分析[8—9], 将塑料回收区与纸箱回收区设置成紧密分布的布局, 其中为了提高回收量将塑料投放口设置到碎纸工作区正上方, 为能高效率工作, 根据右手最近原则将塑料投放口及碎纸区设置在包装盒回收区的右侧。

　　1.2、回收箱设计的特色

　　相对市场上现有回收箱来说, 该回收箱更具安全性、方便性、实用性[10]且更智能化, 它更符合现今市场的需要。

　　1) 安全。为保护个人信息不被泄露, 该回收箱设有碎纸机, 方便使用者销毁快递面单, 比市场上现有的回收箱多了信息保护功能。

　　2) 方便。回收箱为使用者提供快递拆包工具以及拆包工作台, 相对于市场上现有的回收箱更方便使用者使用。

　　3) 实用。该回收箱有对快递包装进行一次分类的功能, 相对于市场上现有的回收箱, 它减少了后期分类处理的工作量。另外, 该回收箱将包装盒投放口设为扁口式, 主要是为了引导使用者在投放包装盒时对包装盒进行简单的拆、叠处理, 避免浪费空间, 因此该回收箱更加实用。

　　4) 智能化。回收箱设有显示屏, 主要是以一种积分的激励机制吸引高校的师生来使用, 并可以进行增值业务的开发。相对于其他回收箱而言, 该回收箱更智能化。

　　2、回收箱各配置尺寸设计

　　回收箱的整体尺寸为125 cm×90 cm×190 cm, 工具区主要是提供小刀等工具来满足用户需求, 其设计尺寸为15 cm×10 cm×10 cm, 可根据实际情况进行调整, 在此不作详细介绍。各主要配置尺寸的详细设计如下, 其中高度H为各窗口底边距箱底边的高度 (无特别说明情况下) 。

　　2.1、纸箱类投放口

　　纸箱类投放口主要为文件袋、纸箱等快递包装的投递口, 其设计尺寸为85 cm×5 cm×120 cm。为提高空间的利用率, 将投放口设为扁口式, 再根据快递包装标准尺寸规格选择1号纸箱 (53 cm×29 cm×37 cm) 作为最大极限, 计算得到纸箱折叠后的尺寸, 长度L1=82 cm, 宽度b1=66 cm, 单瓦楞纸箱厚度d1=0.6 cm, 双瓦楞纸箱厚度d2为1.2~1.4 cm。

　　根据空间的利用率、使用方便程度、操作舒适度等设计原则以及预留额度S, 由工业设计人机工程中的人体操作舒适范围[11], 将纸箱投放口的尺寸定为:长度L=L1+S=82 cm+3 cm=85 cm;宽度b=d2max+S=1.4 cm+3.6 cm=5 cm;高度H=120 cm。

　　2.2、拆包工作台

　　2.2.1、初定尺寸

　　拆包工作台主要是方便用户拆快递, 根据流水线工作台的高度及人体立姿尺寸[12]初定拆包工作台高度为75 cm, 再根据回收箱的纸箱回收区大小的限制设定长度和宽度, 因此初定拆包工作台的尺寸为70 cm×25 cm×75 cm。

　　2.2.2、尺寸验证

　　1) 拆包工作台高度。根据快递包装标准尺寸规格选定1号 (5.3 cm×2.9 cm×3.7 cm) 、6号 (2.6 cm×1.5 cm×1.8 cm) 及12号 (1.3 cm×0.8 cm×0.9 cm) 快递纸箱规格作为拆包处理工作台的上、下限来研究。以1号纸箱作为上限计算拆包处理操作的高度为75 cm+37 cm=112 cm (上限) ;以6号纸箱作为常规规格计算拆包处理操作的高度为75 cm+18 cm=93 cm;以12号纸箱作为下限计算拆包处理操作的高度为75 cm+9 cm=84 cm (下限) 。根据工业设计人机工程中人体操作舒适范围可知, 上、下限值都在人体操作舒适范围内, 另外以6号规格的纸箱计算操作高度为93 cm, 是人体制作的最佳高度, 因此拆包工作台的高度设计合理。

　　2) 拆包工作台长、宽度。由于布局的限制 (90 cm内) , 为了避免工作台面过大而妨碍使用者操作, 长度取70 cm。由于1号纸箱的中心轴位置为14.5 cm, 重心在工作台面内, 因此宽度为25 cm的设计合理。

　　2.3、塑料类投放口

　　塑料投放口主要为外层塑料包装、缓冲材料等的投递口, 其设计尺寸为20 cm×15 cm×20 cm×125 cm (长度×宽度×深度×离箱底高度) 。

　　1) 塑料材料的性质。快递塑料包装种类多, 外层包装有塑料袋、编织袋, 内层缓冲材料有塑料薄膜 (气泡膜) 、聚乙烯薄膜等。快递塑料包装体积各异, 为了适应各种塑料材料的需要, 在不影响其他配置尺寸的情况下适当增大投放口的长、高尺寸, 定其尺寸为20 cm×15 cm。

　　2) 空间利用率。根据人体操作舒适范围将投放口的宽度设为20 cm, 以改变堆积物的中心轴位置来增大容量, 原理见图2。

图2 容量增大原理

　　3) 人体操作舒适度。根据人体操作舒适范围尽可能提高容量, 因此将高度定为125 cm。

　　2.4、碎纸工作区

　　碎纸工作区的设置是用于销毁快递面单, 保护个人信息, 其设计尺寸为30 cm×15 cm×25 cm×95 cm (长度×宽度×工作区高度×离箱底高度) , 具体尺寸设计见图3。

图3 碎纸工作区尺寸

　　碎纸机选择A6迷你型碎纸机 (18.3 cm×10.3 cm×15.3 cm, 纸张入口长为12.3 cm) ;工作区长度为30 cm, 根据查阅GB/T 10000—1988[13]可知人体的平均手宽为8 cm, 人握摇柄后长度为18.3 cm+8 cm=26.3 cm, 为方便使用者灵活操作, 将工作区长设为30 cm;碎纸机宽为10.3 cm, 手握摇柄后手外沿到摇柄距离经测量为3 cm左右, 故总宽度为10.3 cm+3 cm=13.3 cm, 因此工作区宽度设定为15 cm;为了方便投放快递运单, 以及方便使用者看清投放口的位置, 预留10 cm左右的距离, 工作区高度为15.3 cm+10 cm=25.3 cm, 取25 cm。

　　2.5、显示屏区

　　显示屏区主要是用于开发增值服务、积分制度及实现该回收箱的智能化, 选择14寸 (28.5 cm×21.4 cm) 显示屏。为了扩大视线, 因此适当扩大显示屏区的尺寸, 显示屏区的大小定为30 cm×25 cm;显示区的高度受到纸箱投放口高度的限制, 高度=纸箱投放口 (高度+宽度) +分隔尺寸=130 cm, 因此显示屏中心离地面的距离为130 cm+21.4 cm/2=140.7 cm。关于显示屏倾斜角度的设定如下所述。

　　1) 该产品设计属于双限值设计[9], 因此选择百分位数k1=10 (女生) 作为下限, 百分位数k2=90 (男生) 作为上限;文献[8]规定, 百分位数为k1=10和k2=90对应的转换系数α=1.82。经查阅GB/T 10000—1988可知, 华南地区年龄18~50岁的男女人均身高x分别为1650, 1549 mm, 标准差σ分别为57.1, 49.7 mm。

　　2) 根据显示装置设计的布置[14]原则, 即显示装置平面与人的正常视线 (在水平线以下) 尽可能垂直, 由于显示屏中心的高度为1407 mm, 华南地区人均眼高为1472.381 mm;根据三角函数计算可得显示屏的倾斜角度约为9°。

　　3、回收箱配置的增值服务设计

　　回收箱增值服务的设计主要是研究如何吸引师生们能够将快递包装主动投递到回收箱中, 这是实现成功运营该项目的基础。现阶段, 师生们对于快递包装的处理方式最终都是流向垃圾桶, 极少数是根据包装的完好程度用于其他用途。回收箱增值服务的设计更是为改变各师生的意识与行为, 让师生们能参与到回收中来。

　　1) 碎纸工作区。根据用户的使用习惯, 为了让用户减少信息泄露的风险, 增强用户对个人信息的保护意识, 回收箱在设计时添加碎纸工作区并安装手动碎纸机, 用于快递面单的销毁, 以实现回收箱的信息保护功能。另外, 用户在使用该碎纸机时, 可吸引用户将快递包装顺手投递到回收箱中。

　　2) 显示屏区。以投放快递包装累计积分来兑换优惠福利的方法, 吸引更多师生使用校园快递包装自助回收箱。为实现积分机制, 在显示屏区添加14寸 (28.5 cm×21.4 cm) 的显示屏作为随机二维码生成的终端设备, 使用者可以扫描二维码来进行积分。积分机制的实现原理、方法为:在纸箱入口处安装物品检测传感装置, 当有纸箱投递进去时, 物品检测传感装置自动识别纸箱的进入, 传送到单片机进行处理, 通过接口技术反馈到终端设备, 终端设备的程序或软件进行相应的操作生成随机二维码, 用户扫描并在手机上进行积分累计确认后, 完成整个积分过程。

　　3) 拆包工作台。回收箱中拆包工作台的设计主要为让用户在拆快递包装时更加方便, 其中回收箱中的工具区与拆包工作台配套使用, 用户在拆快递包装时, 工具区为用户提供相关的拆包工具。该配套设计从用户的体验角度出发, 为用户提供便利的特色服务来吸引师生参加快递包装回收的绿色活动。

　　4、结语

　　通过对快递包装自助回收箱的箱体设计、功能布局规划设计以及尺寸的计算研究, 可得到一个能够适应需求以及符合实际操作的回收箱。设计该回收箱用于高校快递包装的回收, 一方面是由于在高校中快递数量大且相对集中, 另一方面是能够培养大学生的环保意识, 在高校具有更高的可实施性。当然, 仅回收箱的设计不能构成一个完整的回收体系[15], 需要完善整个回收体系及拥有整套的运作流程。该回收箱可在高校试点后逐步推广, 后续可在小区中设立快递包装回收箱, 引导公民像处理日常垃圾一样对快递包装进行分类投放, 这些都需要国家相关政策的支持与引导, 逐步建立起一个完善的快递包装回收体系。此外, 在后期发展中, 将研究如何引入更多的智能软件、增值服务, 是否可以与智能快递柜配套发展是第2代智能回收箱需要研究的新课题。

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