處理中心分揀設(shè)備選型經(jīng)濟(jì)性分析

文/仲岑泓 魏俊榮

一、處理中心分揀方式

在郵政快遞行業(yè)，處理中心是快遞網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點，主要負(fù)責(zé)包裹的路向分撥，是連接上游電商企業(yè)和下游消費(fèi)者的關(guān)鍵一環(huán)。處理中心目前主要采用的分揀方式有人工分揀、膠帶輔助分揀及自動化分揀三種。

中國郵政現(xiàn)代化的自動分揀中心

人工分揀是指完全由人工而不借助其它機(jī)械設(shè)備輔助分揀的作業(yè)方式。人工分揀具有初期投資成本低、人工勞動強(qiáng)度大等特點，很多快遞企業(yè)在業(yè)務(wù)量不大的情況下更愿意直接采用這種方式產(chǎn)生效益。然而，整個作業(yè)過程完全依賴人工完成，效率的高低很大程度依賴于員工的熟練程度，隨著處理量的增加，快遞企業(yè)維持其運(yùn)行的費(fèi)用將不斷上升，總體消耗大、企業(yè)利潤率較低。

圖1：設(shè)備使用年限內(nèi)總成本比較曲線趨勢圖

圖2：低速小件分揀設(shè)備

膠帶輔助分揀是指分揀人員借助于膠帶輔助傳輸、PDA等設(shè)備完成分揀作業(yè)的分揀方式。膠帶設(shè)備主要解決輔助傳輸、人員勞動強(qiáng)度過大等問題，而PDA掃描主要解決郵件分揀準(zhǔn)確性問題。分揀之前，操作人員先通過PAD掃描包裹二維碼，將獲得的分揀碼標(biāo)記在包裹上，后續(xù)分揀人員將對應(yīng)的包裹分揀至相應(yīng)路向的容器中。隨著快遞企業(yè)信息化及三段碼的普及，快遞企業(yè)在分揀時無需進(jìn)行PAD掃碼標(biāo)號，可直接看三段碼進(jìn)行分揀。這種方式可以使分揀人員迅速地依據(jù)郵件的相關(guān)信息分揀至對應(yīng)路向，提高了郵件的分揀效率及準(zhǔn)確率，是目前中小型處理中心普遍采用的分揀方式。

自動化分揀方式主要采用自動化分揀系統(tǒng)將郵件分揀到指定格口。分揀作業(yè)本身不需要人員參與，但卸車、供件、裝車等工序仍需要人工完成。為實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的分揀作業(yè)，自動化分揀設(shè)備在各個快遞企業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。郵政采用自動化分揀設(shè)備較早，于上世紀(jì)90年代初開始應(yīng)用的托盤式分揀設(shè)備相比于人工分揀效率有較大幅度的提高。隨著技術(shù)逐漸革新，2000年以后，郵件處理中心開始使用交叉帶分揀設(shè)備，最近幾年快遞行業(yè)包裹量呈井噴式增長，高速度、高適用性的交叉帶分揀機(jī)開始廣泛應(yīng)用，大型郵件處理中心目前普遍采用的雙層高速分揀系統(tǒng)每天最高可處理80余萬件，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。這種分揀方式前期設(shè)備費(fèi)用投入較大，但隨著業(yè)務(wù)量的增加，其人員需求增幅較小，當(dāng)業(yè)務(wù)量達(dá)到一定規(guī)模后，分揀成本將明顯低于人工分揀和輔助自動化分揀，可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

包裹在從收寄到投遞的全流程中，分揀作業(yè)耗時較長，占用成本較多，因此分揀設(shè)備的選擇成為處理中心建設(shè)的一項重要決策。如采用自動化分揀設(shè)備可提高分揀效率、縮短分揀時限、節(jié)省人工成本等，但前期設(shè)備投入較大，且設(shè)備布置和使用缺乏靈活性。但若完全采用以人工和膠帶輔助揀選為主的分揀方式，隨著業(yè)務(wù)量的高速增長，處理中心的人工成本將大大增加。在何種業(yè)務(wù)規(guī)模下選擇自動化分揀設(shè)備可以獲得較好經(jīng)濟(jì)效益一直是困擾工程決策的難題。本文將在成本效益的基礎(chǔ)上建立成本比較模型，提出一種評估處理中心配置自動化分揀設(shè)備性價比、經(jīng)濟(jì)性的方法，并以中小型處理中心為例，在特定業(yè)務(wù)增長前提下，確定其配置自動化分揀設(shè)備或膠帶輔助分揀設(shè)備的投產(chǎn)年業(yè)務(wù)量臨界值。

二、成本模型的建立

由于分揀設(shè)備有一定的使用年限，因此成本模型是建立在整個設(shè)備使用周期的基礎(chǔ)上的。處理中心的成本主要包括人工成本和設(shè)備成本兩大類。

人工分揀的成本為階段性分揀所需的人工費(fèi)用，主要指從事人工分揀工作的作業(yè)人員及有關(guān)人員的工資、獎金、補(bǔ)貼等費(fèi)用的總和；設(shè)備成本為階段性分揀設(shè)備所需要投入的費(fèi)用，主要指分揀設(shè)備的前期投入、運(yùn)行過程中的電費(fèi)及設(shè)備的維修保養(yǎng)費(fèi)用等。

1.模型及相關(guān)參數(shù)

假設(shè)：

（1）設(shè)備使用階段性年限為n。

（2）資金的折現(xiàn)率為r。

（3）自動化分揀設(shè)備的初始設(shè)備投入為E。

（4）膠帶輔助分揀設(shè)備的初始設(shè)備投入為e。

（5）第i年的自動化分揀設(shè)備的年人工成本為Ai。

（6）第i年的膠帶輔助分揀設(shè)備的年人工成本為ai。

（7）第i年的自動化分揀設(shè)備運(yùn)營費(fèi)用（包括電費(fèi)、維修保養(yǎng)費(fèi)用等）為Bi。

（8）第i年的膠帶輔助分揀設(shè)備運(yùn)營費(fèi)用（包括電費(fèi)、維修保養(yǎng)費(fèi)用等）為bi。

其中，n為自動化分揀設(shè)備的使用年限；資金折現(xiàn)率r為投入資金的機(jī)會成本；分揀設(shè)備的初始成本E及e為初始購買自動化設(shè)備及膠帶輔助分揀設(shè)備的投資及安裝費(fèi)用的總和；年人工成本Ai及ai即第i年從事自動分揀設(shè)備分揀及膠帶輔助分揀的員工工資、獎金、補(bǔ)貼等費(fèi)用的總和；設(shè)備的維修保養(yǎng)費(fèi)用Bi及bi為第i年設(shè)備運(yùn)行的用電費(fèi)用、維修保養(yǎng)費(fèi)用的總和。

則可得出：

總成本=初始成本+使用年限內(nèi)的總?cè)斯こ杀?使用年限內(nèi)的總運(yùn)營成本

自動化設(shè)備在其處理使用年限內(nèi)的總成本現(xiàn)值C1可用如下模型計算：

膠帶輔助分揀設(shè)備在其處理使用年限內(nèi)的總成本現(xiàn)值C2可用如下模型計算：

2.業(yè)務(wù)量臨界值的判定

自動化分揀和膠帶輔助分揀的成本會隨著處理中心業(yè)務(wù)量的增加而增加，但是增長幅度不同。同時，采用兩種分揀方式的初始資金投入也不一樣，因此根據(jù)投產(chǎn)年的業(yè)務(wù)量水平可以繪制出采用不同設(shè)備選型在其使用年限內(nèi)的總成本曲線，兩種設(shè)備的總成本基本趨勢見圖1。

圖1中的交點即為自動分揀與膠帶輔助分揀的業(yè)務(wù)量臨界點，即處理中心采用自動分揀和膠帶輔助分揀的成本相同。當(dāng)C1＞C2時，即在整個設(shè)備使用周期內(nèi)采用自動分揀的總成本現(xiàn)值大于膠帶輔助分揀的總成本現(xiàn)值，此時應(yīng)在處理中心選用膠帶輔助分揀，保持成本最小從而實現(xiàn)利潤率最大化；當(dāng)C1＜C2時，即在整個設(shè)備使用周期內(nèi)自動分揀的總成本現(xiàn)值小于膠帶輔助分揀的總成本現(xiàn)值，此時應(yīng)該在處理中心內(nèi)引進(jìn)先進(jìn)的自動化分揀設(shè)備，從而達(dá)到分揀成本最小化的目標(biāo)。

表1：投產(chǎn)年日均量為3萬件的處理中心配置低速小件分揀系統(tǒng)成本計算表

圖3：膠帶輔助分揀設(shè)備

圖4：兩種設(shè)備配置方案的總成本比較曲線

通過如上所述的成本模型一方面可以計算出某處理中心在當(dāng)前業(yè)務(wù)規(guī)模下，在設(shè)備使用周期內(nèi)采用不同分揀設(shè)備的總成本情況，從而選擇較為經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)備選型方案；另一方面可以計算出對于投產(chǎn)年不同業(yè)務(wù)量規(guī)模的處理中心在設(shè)備使用年限內(nèi)的總成本情況，從而得出自動分揀與膠帶輔助分揀設(shè)備配置的業(yè)務(wù)臨界點，為處理中心配置自動化分揀設(shè)備提出依據(jù)。

三、中小型處理中心分揀作業(yè)的總成本計算

下面以中小型處理中心為例，計算其在特定業(yè)務(wù)規(guī)模及業(yè)務(wù)增長前提下，采用特定的低速小件分揀系統(tǒng)和膠帶輔助分揀系統(tǒng)的總成本現(xiàn)值。

1.低速小件分揀系統(tǒng)的總成本計算

低速小件分揀系統(tǒng)主要配備一臺低速小件分揀機(jī)、伸縮膠帶機(jī)、配套膠帶傳輸及信息設(shè)備等，如圖2。郵件通過伸縮膠帶機(jī)卸車后由人工將大小件區(qū)分開，其中大件直接傳輸至后續(xù)膠帶系統(tǒng)進(jìn)行掃描，之后由人工直接揀選至對應(yīng)路向的伸縮膠帶機(jī)進(jìn)行裝車作業(yè)；小件則傳輸至低速小件分揀機(jī)進(jìn)行人工供件，到達(dá)后的小件自動落袋，并由人工扎袋后與大件合并路向裝車。該系統(tǒng)具有自動化程度較高、占地面積較小等特點。

配置自動化設(shè)備的使用年限暫按五年考慮，處理中心五年業(yè)務(wù)增長情況按照逐年遞減模式，分別取定為30%、25%、20%、15%。根據(jù)成本模型公式C1，以投產(chǎn)年日均量3萬為例，計算總成本現(xiàn)值情況見表1,即當(dāng)投產(chǎn)年日均量達(dá)到3萬件時，配置低速小件分揀系統(tǒng)在設(shè)備使用五年中，考慮初期設(shè)備投資、人工成本、設(shè)備運(yùn)營成本及折現(xiàn)率后的總成本現(xiàn)值分別為3703萬元。

2.膠帶輔助分揀系統(tǒng)的總成本計算

膠帶輔助分揀系統(tǒng)主要采用卸車、裝車伸縮膠帶機(jī)與進(jìn)行揀選作業(yè)的膠帶傳輸線直接連接的布局方式，達(dá)到郵件自動傳輸、減少人員倒手的目的，如圖3。

郵件接收后，操作人員在伸縮膠帶機(jī)兩旁進(jìn)行PDA掃碼作業(yè)，能夠做到直接裝車的郵件直接傳輸至對應(yīng)的車位進(jìn)行裝車，其它郵件則通過膠帶傳輸線傳輸至膠帶揀選環(huán)線的另外一側(cè)進(jìn)行人工看碼分揀，到達(dá)離線車位后進(jìn)行發(fā)運(yùn)。該工藝方案主要采用人工和膠帶輔助分揀相結(jié)合的方式，前期投資較小、處理能力有限，但隨著業(yè)務(wù)量的增加，人工成本將有較大幅度增加。

配置膠帶輔助分揀設(shè)備的使用年限也按照五年考慮，業(yè)務(wù)增長情況同上，根據(jù)成本模型公式C2，仍以投產(chǎn)年日均量為3萬為例，計算總成本現(xiàn)值情況如表2所示，即當(dāng)投產(chǎn)年日均量達(dá)到3萬件時，配置膠帶輔助分揀系統(tǒng)在設(shè)備使用五年，考慮初期設(shè)備投資、人工成本、設(shè)備運(yùn)營成本及折現(xiàn)率后的總成本現(xiàn)值為2651萬元。

表2：投產(chǎn)年日均量為3萬件的處理中心配置膠帶輔助分揀系統(tǒng)成本計算表

四、經(jīng)濟(jì)性分析及設(shè)備選型建議

以上低速小件分揀系統(tǒng)和膠帶輔助分揀系統(tǒng)總成本現(xiàn)值的計算，旨在確定當(dāng)處理中心在投產(chǎn)年日均量3萬件時，在一定業(yè)務(wù)增長前提下，采用膠帶輔助分揀系統(tǒng)要低于采用低速小件分揀系統(tǒng)的總成本現(xiàn)值。那么在何種業(yè)務(wù)規(guī)模配置低速小件分揀系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性更好呢？我們可以根據(jù)成本模型公式C1、C2及相關(guān)參數(shù)，分別計算投產(chǎn)年日均量從5000件到10萬件配置低速小件分揀設(shè)備和膠帶輔助分揀設(shè)備的總成本現(xiàn)值情況，繪制兩種設(shè)備配置方案的總成本比較曲線，見圖4。

從圖4可以得出，在該種業(yè)務(wù)增長規(guī)模和確定的設(shè)備配置前提下，配置低速小件分揀系統(tǒng)和膠帶輔助分揀系統(tǒng)的臨界點約為6萬件，即投產(chǎn)年日均量若達(dá)到6萬件以上，該處理中心配置低速小件分揀系統(tǒng)的總成本更低；投產(chǎn)年日均量若未達(dá)到6萬件，則配置膠帶輔助分揀系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性更好。

五、處理中心分揀設(shè)備選型經(jīng)濟(jì)性分析的意義

在業(yè)務(wù)規(guī)模和增長情況一定的前提下，選擇工藝設(shè)備配置方案時，可通過以上建模及計算分析方法確定其不同設(shè)備配置的總成本現(xiàn)值情況，以得出比較經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)備配置方案。另外，對于建設(shè)主管部門，可根據(jù)各地處理中心的業(yè)務(wù)規(guī)模合理配置自動化設(shè)備，并可根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測有根據(jù)、有步驟地實施自動化分揀與膠帶輔助分揀系統(tǒng)的建設(shè)，以促進(jìn)企業(yè)的自動分揀進(jìn)程，提高其在快遞行業(yè)的競爭力。