基于TRIZ理論使用智能快遞柜回收快遞包裝的設(shè)計(jì)研究

張文平

摘要：隨著物流快遞業(yè)的發(fā)展，快遞包裝垃圾不斷增多，對環(huán)境造成了極大的影響，文章基于智能快遞柜回收快遞包裝的應(yīng)用場景進(jìn)行分析，引入TRIZ理論對以智能快遞柜為中介（媒介）的人-機(jī)-物系統(tǒng)進(jìn)行了矛盾沖突解決方案創(chuàng)想，梳理基于智能快遞柜的快遞包裝回收流程，增加設(shè)計(jì)智能快遞柜硬件功能和軟件系統(tǒng)，提出相關(guān)激勵(lì)和約束機(jī)制構(gòu)建的要求，達(dá)到末端快遞包裝有效回收的目的。

Abstract： With the development of the logistics express industry， the express packaging waste is increasing， which has a great impact on the environment. The article is based on the application scenario of the intelligent express cabinet recycling express packaging， introducing the TRIZ theory to the intelligent express cabinet as the intermediary （media） The human-machine-object system has carried out the contradictory conflict solution idea， combing the express packaging recycling process based on the intelligent express cabinet， increasing the hardware function and software system of the design intelligent express cabinet， and proposing the requirements of the relevant incentive and constraint mechanism construction. The end express package is effectively recycled.

關(guān)鍵詞：TRIZ;智能快遞柜;快遞包裝;回收流程

Key words： RIZ;intelligent express cabinet;express packaging;recycling process

中圖分類號：TB482;TP11 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0131-04

0 ?引言

隨著物流業(yè)飛速發(fā)展，世界第一快遞大國的背后，面臨的是嚴(yán)重的快遞包裝垃圾問題。根據(jù)國家郵政管理局的數(shù)據(jù)顯示，僅2017年快遞行業(yè)包裝使用量就達(dá)400億件。產(chǎn)生的固體廢物中，快遞包裝箱有40億個(gè)。全國一年紙箱包裹需要的瓦楞紙箱原紙多達(dá)4600萬噸，而換算成造紙用樹木約7200萬棵。面對堆積如山的快遞包裝，如何降低消耗，成為迫在眉睫且需要解決的社會問題。構(gòu)建基于智能快遞柜的末端快遞包裝回收體系，具有發(fā)展應(yīng)用前景。

1 ?綠色物流對快遞包裝的回收要求

據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，在我國特大城市中，快遞包裹垃圾增量已占到生活垃圾增量的93%，在新零售電商崛起時(shí)代產(chǎn)生的包裹量呈線性增長背后，是數(shù)以億計(jì)的快遞垃圾如何進(jìn)行快捷有效的處理問題。隨著綠色物流新政接連出臺，物流行業(yè)開始轉(zhuǎn)型升級，一方面，對快遞包裹進(jìn)行“科學(xué)減負(fù)”，通過對包裝和材料的瘦身，間接地減少快遞包裹垃圾的產(chǎn)生量。如蘇寧從材料入手，研發(fā)可循環(huán)使用的共享快遞盒，其主要針對母嬰、3C類產(chǎn)品，在客戶當(dāng)面簽收后，由快遞收回，返回到倉庫循環(huán)使用[1]。

另一方面，針對快遞包裝的逆向回收也在嘗試。目前，我國快遞業(yè)的包裝主要分為文件袋、紙箱、防水袋、填充物、膠帶等幾類。其中部分如文件袋、紙品都是屬于可回收物，而防水袋、膠帶等材料的主要原料都是聚氯乙烯，屬于不可回收垃圾。而大部分收件者不正確的垃圾投放方式使許多可回收利用的生活垃圾被大大浪費(fèi)掉了，據(jù)國家郵政局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，我國快遞業(yè)中紙板和塑料實(shí)際回收率不到10%，這些包裝大多因?yàn)殄e(cuò)誤投放或?qū)е露挝廴径恢苯铀瓦M(jìn)垃圾場填埋。目前，不少快遞企業(yè)回收顧客取快遞后不要的紙箱（盒），如菜鳥的“綠倉”活動，使針對快遞的回收紙箱力度加大，企業(yè)可以把回收來的紙箱進(jìn)行篩選，符合條件的繼續(xù)利用，不適合再利用的統(tǒng)一進(jìn)入循環(huán)再生渠道。

2 ?智能快遞柜發(fā)展及預(yù)測

互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展為電商奠定基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)中國互聯(lián)網(wǎng)普及率已達(dá)55%左右，其中網(wǎng)購人群占近70%，中國已成為全球最大電子商務(wù)市場（占到全球市場40%達(dá)到7500億美元不含服務(wù)）。得益于電商發(fā)展，中國快遞業(yè)務(wù)高速增長，據(jù)保守估計(jì)2020年中國快遞將會達(dá)到700億件/年，相當(dāng)于每天將近2億件快遞，而如此龐大的快遞數(shù)量，將給末端派送造成極大的壓力。在成本與效能的雙重壓力之下，多種末端配送方式應(yīng)運(yùn)而生，除了傳統(tǒng)的人力門到門配送，亦出現(xiàn)了眾包配送、快遞服務(wù)站（如菜鳥驛站、代收點(diǎn)）等新模式，智能快遞柜、無人機(jī)（車）等新技術(shù)（見表1）?？爝f柜的便利性與可實(shí)施性使其成為了當(dāng)前末端無人科技的首選。

從我國智能快遞柜發(fā)展歷程來看，自2010年中國郵政鋪設(shè)第一個(gè)投遞終端，到2018年菜鳥進(jìn)場三強(qiáng)爭霸，中國智能快遞柜發(fā)展的7年時(shí)間伴隨著國家政策大力扶持，快遞柜公共屬性確認(rèn)（見表2）。據(jù)預(yù)測，隨著中國電商快遞的高速發(fā)展，未來箱遞率將達(dá)到30%或更高，到2020年將有5000萬格口服務(wù)于社會。

3 ?基于智能快遞柜的外包裝回收分析

3.1 智能快遞柜為中（媒）介的人—機(jī)—物系統(tǒng)分析

在智能快遞柜為中（媒）介的人—機(jī)—物系統(tǒng)分析中，“人”包括了快遞員（公司）端和收件人（端），“物”包括了快遞包裹的外包裝及其內(nèi)部貨物（附帶商品包裝）;智能快遞柜作為“機(jī)器”，一方面起到了連通快遞員（公司）端和收件人（端）的中介作用;另一方面也作為媒介豐富了快遞服務(wù)內(nèi)容，拓展了物流業(yè)務(wù)形式。

從中介作用看，除了正確交付快遞貨物，智能快遞柜還有解決快遞派送時(shí)間與收件人在家時(shí)間不一致（如快遞員宅配等待造成快遞公司單件成本升高），避免越來越多的假冒快遞員上門的惡劣及違法犯罪事件的作用。從媒介作用看，智能快遞柜不僅是相對于傳統(tǒng)報(bào)箱在使用便捷性和智能化方面的巨大進(jìn)步[2]，同時(shí)也可以籍由關(guān)聯(lián)廣告、智能化系統(tǒng)、手機(jī)端等，豐富快遞物流業(yè)務(wù)種類，為用戶帶來各種形式信息。

3.2 快遞外包裝回收物流中場景應(yīng)用分析

前述主要是從快遞貨物正向流動的視角，分析智能快遞柜在人—機(jī)—物系統(tǒng)中的作用。但針對快遞包裝（快遞包裹的外包裝）回收物流，智能快遞柜亦能發(fā)揮其重要作用。而在快遞包裹的外包裝回收物流場景中：收件人在拿到快遞包裹后，打開快遞包裹外包裝、取貨，并撕掉包裝上的信息條，保持快遞包裹外包裝完整，并重新投入到相應(yīng)的智能快遞柜格中（可能沖突1）;智能快遞柜需要保存相應(yīng)快遞包裹外包裝，智能識別其完整性、真實(shí)性，并上傳數(shù)據(jù)信息至系統(tǒng)對應(yīng)平臺（可能沖突2）;快遞員在存放快遞包裹時(shí)，需要選擇有回收快遞包裹外包裝的智能快遞柜格，打開并回收快遞外包裝，同時(shí)，存放當(dāng)前的快遞包裹進(jìn)去（可能沖突3）。

針對沖突1：首先，由于大多數(shù)收件人缺乏回收意識，不會將外包裝放回快遞柜中，導(dǎo)致智能快遞柜回收功能形同虛設(shè);其次，收件人可能會放置其它物品替代待回收外包裝，從而導(dǎo)致無效回收物流;特別是，收件人在打開快遞取出貨物，即實(shí)行貨物和外包裝分離的過程中，未能保證外包裝以較為完整的狀態(tài)重新放置于柜格中。

針對沖突2：首先，智能快遞柜沒有識別包裝材料（真實(shí)性）的功能，當(dāng)收件人放入待回收外包裝時(shí)，智能快遞柜無法準(zhǔn)確區(qū)分是否為可回收材料，可能存在部分收件人投機(jī)取巧，投入不相關(guān)物品或危險(xiǎn)物替代可回收外包裝的情況;其次，在確認(rèn)回收外包裝真實(shí)性的基礎(chǔ)上，智能快遞柜無法識別待回收外包裝的完整度，從而加大后續(xù)人工判斷的工作量。特別是，智能快遞柜沒有相應(yīng)平臺系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)與收件人端及快遞員（公司）端的信息傳遞與共享。

針對沖突3：首先，利用智能快遞柜進(jìn)行快遞外包裝回收會增加快遞員的工作量及派送快遞的單位時(shí)間成本;其次，快遞員可能存在回收積極性不高、效率低下等問題，導(dǎo)致回收流程中斷，出現(xiàn)快遞柜占用、包裝物積壓的現(xiàn)象;再有，快遞員愿意回收外包裝，但可能在人工判斷確認(rèn)回收外包裝真實(shí)性、完整性時(shí)出現(xiàn)有意或無意的錯(cuò)誤。

3.3 基于TRIZ的沖突問題解決

針對上述可能沖突，本文利用TRIZ理論的40項(xiàng)發(fā)明原理[3][4]，解決智能快遞柜自身功能與快遞包裹回收的矛盾沖突，從而達(dá)到快遞包裝有效回收的目的。如針對快遞員在回收過程中可能存在回收積極性不高、效率低下等問題，可以利用TRIZ原理9（預(yù)先反作用原理），得到解決方案：為了避免快遞員為提高其配送效率而刻意不對快遞外包裝進(jìn)行回收，事先針對快遞員制定相應(yīng)的獎(jiǎng)懲制度，以提高其積極性。由于絕大多數(shù)收件人缺乏綠色物流、回收物流意識，可以利用TRIZ原理6（多功能性原理）及原理22（變害為利原理），得到解決方案：使收件人對快遞外包裝進(jìn)行回收具有多重收益，既響應(yīng)國家政策進(jìn)行分類回收，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè);又通過該行為積累個(gè)人信用，并得到一定的積分獎(jiǎng)勵(lì)。

現(xiàn)有智能快遞柜還未有識別包裝真實(shí)性（如識別包裝材料）和完整性（如包裝重量）的功能。一是，可能會出現(xiàn)收件人存在僥幸心理，投入不相關(guān)物品或危險(xiǎn)物替代可回收外包裝的問題;二是，快遞包裝完整度的判斷和確認(rèn)較為復(fù)雜。針對上述問題，可利用TRIZ原理11（事先預(yù)防原理）以及原理28（機(jī)械系統(tǒng)替代原理），得到解決方案：一方面，對于快遞包裝真實(shí)性和完整性的判別，可事先在快遞柜里安裝觸發(fā)式電子眼及重量檢測器對分離后的快遞包裝進(jìn)行抓拍和稱重，通過機(jī)器識別以自動判別（第一次）其材料及重量，這也為未來智能快遞柜作為公共屬性設(shè)備臨時(shí)存儲并應(yīng)對反恐需要提供了技術(shù)保障;另一方面，通過軟件系統(tǒng)+移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，在收集存儲相關(guān)信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)信息傳遞與共享，如智能快遞柜將相應(yīng)柜格待回收的快遞包裝圖象和重量信息傳遞給利用該柜格回收（前一個(gè)快遞的包裝）并存放當(dāng)前快遞的快遞員移動終端，幫助其進(jìn)行人工（第二次）判斷待回收快遞包裝的真實(shí)性和完整度，以確認(rèn)前一個(gè)快遞包裝關(guān)聯(lián)收件人的行為有效性并以此作為其獲得相應(yīng)信用值和積分的電子合約依據(jù)。與此類似，第一次機(jī)器識別和第二次人工識別信息數(shù)據(jù)又會傳遞給對應(yīng)快遞包裝回收機(jī)構(gòu)，當(dāng)快遞員將回收快遞包裝送達(dá)到對應(yīng)快遞包裝回收機(jī)構(gòu)后，由后者進(jìn)行最終的快遞包裝真實(shí)性和完整度判斷（第三次），以確認(rèn)快遞員回收過程的行為有效性并以此作為快遞員獲得相應(yīng)激勵(lì)的電子合約依據(jù)。通過智能快遞柜軟、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)有效采集信息，通過回收過程中機(jī)器+人工的多次判斷避免了無效回收行為，保證了快遞包裝回收目的。

3.4 智能快遞柜設(shè)計(jì)

智能快遞柜整體結(jié)構(gòu)與柜格設(shè)計(jì)如圖1、圖2所示，其中智能快遞柜整體結(jié)構(gòu)與所服務(wù)小區(qū)的業(yè)務(wù)規(guī)模和類型有關(guān)，柜格設(shè)計(jì)增加底部重量感應(yīng)裝置和頂部抓拍電子眼。針對軟件系統(tǒng)+移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（見圖3、圖4所示），在智能快遞柜顯示屏終端和移動互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)端應(yīng)強(qiáng)化分別與收件人和快遞員的人機(jī)交互要求，滿足快遞外包裝回收的提示、選擇等操作需要，在機(jī)器識別的基礎(chǔ)上，智能快遞柜關(guān)聯(lián)后臺系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)端信息傳遞共享及電子合約下的獎(jiǎng)懲和積分兌換。

3.5 快遞包裝回收流程

首先，收件人根據(jù)智能快遞柜提示，仍然利用其取件柜格（相應(yīng)柜格已關(guān)聯(lián)其快遞件）放入待回收快遞外包裝（相應(yīng)柜格關(guān)聯(lián)該快遞件外包裝）;智能快遞柜自動進(jìn)行機(jī)器識別并且存儲數(shù)據(jù)到后臺系統(tǒng);然后，下一個(gè)快遞員根據(jù)智能快遞柜提示，自主選擇空柜格或待回收柜格，進(jìn)行當(dāng)前快遞的放件和回收之前快遞件外包裝操作，若快遞員選擇待回收外包裝柜格，則智能快遞柜顯示屏?xí)@示有經(jīng)機(jī)器識別后待回收快遞外包裝的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便于快遞員進(jìn)行人工判斷，同樣，相關(guān)數(shù)據(jù)也會發(fā)送到快遞員手機(jī)移動端，快遞員可通過智能快遞柜顯示屏或手機(jī)移動端應(yīng)用確認(rèn)相關(guān)數(shù)據(jù);與此同時(shí)，關(guān)聯(lián)快遞件外包裝經(jīng)快遞員確認(rèn)后的數(shù)據(jù)會發(fā)送給快遞員所屬企業(yè)的回收機(jī)構(gòu)，方便回收機(jī)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)傳遞的信息，確認(rèn)快遞員回收的外包裝。前述通過機(jī)器識別+快遞員人工確認(rèn)收件人有效回收外包裝后，系統(tǒng)會自動觸發(fā)收件人行為的電子合約，實(shí)現(xiàn)針對收件人積分/信用獎(jiǎng)懲;同樣，回收機(jī)構(gòu)確認(rèn)快遞員回收的外包裝后，也會觸發(fā)快遞員行為的電子合約，實(shí)現(xiàn)針對快遞員的獎(jiǎng)懲機(jī)制。

3.6 獎(jiǎng)懲機(jī)制

互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代飛速發(fā)展，人們越來越接近數(shù)字貨幣時(shí)代。未來個(gè)人信用對人們的生活和工作有著極大的影響，為進(jìn)一步促使消費(fèi)者使用快遞柜回收，并在一定程度上規(guī)范和約束消費(fèi)者及快遞員的行為，對于參與回收的人員和回收過程中可能出現(xiàn)的問題，本文設(shè)立如下獎(jiǎng)懲制度：針對消費(fèi)者使用快遞柜回收快遞，不僅能獲得相應(yīng)的積分獎(jiǎng)勵(lì)，而且若多次回收并且回收包裝較完整，消費(fèi)者也能增加個(gè)人信用分。相反，若存在投機(jī)取巧，則給予相應(yīng)的信用懲罰。此信用分不但影響消費(fèi)者今后寄送快遞，也同步互聯(lián)網(wǎng)平臺，以作為個(gè)人征信的參考依據(jù)。消費(fèi)者獲得的積分可在平臺系統(tǒng)內(nèi)的積分商城進(jìn)行商品兌換、延長快遞在快遞柜中的免費(fèi)存放時(shí)間、兌換現(xiàn)金等。針對快遞人員在確認(rèn)回收包裝完整度時(shí)，應(yīng)該客觀的進(jìn)行判別，并將回收快遞包裝在最終交接給相應(yīng)回收點(diǎn)前，保證回收快遞包裝狀態(tài)一致性，否則給予一定的信用懲罰（此信用與消費(fèi)者信用性質(zhì)相同）。當(dāng)然，快遞人員將回收到的包裝送到回收點(diǎn)后，經(jīng)回收點(diǎn)確認(rèn)無誤，會得到相應(yīng)的積分和信用獎(jiǎng)勵(lì)。就目前來看，針對快遞包裝特別是回收廢紙遠(yuǎn)不會帶來明顯收益，但隨著物流生態(tài)整合及用戶行為改變，快遞包裝中的廢紙回收再利用將成為快遞柜企業(yè)的下一盈利方式。

4 ?結(jié)語

隨著物流快遞業(yè)的發(fā)展，快遞包裝垃圾不斷增多，對環(huán)境造成了極大的影響。本文提出利用智能快遞柜對快遞包裝進(jìn)行回收，在基于智能快遞柜回收快遞包裝的應(yīng)用場景進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，引入TRIZ理論對以智能快遞柜為中介（媒介）的人-機(jī)-物系統(tǒng)進(jìn)行了矛盾沖突解決方案創(chuàng)想[5][6]，梳理了基于智能快遞柜的快遞包裝回收流程，增加設(shè)計(jì)了智能快遞柜硬件功能和軟件系統(tǒng)，提出了相關(guān)激勵(lì)和約束機(jī)制構(gòu)建的要求，以保障快遞包裝有效回收的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]董曉瑋，吳宣潤，楊亞萍.基于可循環(huán)智能快遞包裝的調(diào)查研究[J].設(shè)計(jì)，2018（16）：114-116.

[2]澹臺嘉孜，任琦斐.針對校園快遞終端機(jī)使用分析[J].設(shè)計(jì)，2017（5）：116-117.

[3]CHIU R S， CHENG S T. The improvement of heatinsulation for roof steel plates by TRIZ application[J]. Journalof Marine Science and Technology-Taiwan， 2012， 20（2）： 122-131.

[4]李牧南，熊俊霞，許治，等.TRIZ技術(shù)系統(tǒng)演進(jìn)視角的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件體系架構(gòu)[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2013，19（2）： 309-318.

[5]魏賽娜，曹國忠，檀潤華.TRIZ沖突解決原理在U盤創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].設(shè)計(jì)，2013（2）：38-39.

[6]JIRMAN P， MATOUEK I. Application of the TRIZmethod for development and evaluation of innovations in glassprocessing for the 21st century[C]//Advanced Materials Research Trans Tech Publications， 2008， 39： 523-528.