杜洋　汲傳讀　劉洪辰

摘 要：文章針對(duì)快遞包裝袋中存在利用率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象，按照標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，設(shè)計(jì)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)化快遞包裝箱，使快遞包裝箱得到重復(fù)利用，減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。同時(shí)配套設(shè)計(jì)智能快遞驛站，實(shí)現(xiàn)快遞收取自動(dòng)化。開(kāi)發(fā)快遞電子標(biāo)簽及客戶端，在分揀環(huán)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器的電子識(shí)別，自動(dòng)抓取，自動(dòng)分揀，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少企業(yè)的人工成本。

關(guān)鍵詞：包裝；快遞標(biāo)準(zhǔn)化；網(wǎng)絡(luò)化

前言

網(wǎng)購(gòu)已經(jīng)成為了年輕人的主流購(gòu)物方式，數(shù)據(jù)顯示我國(guó)2016年收發(fā)快遞超過(guò)20億件。目前快遞的包裝箱主要采用的是一次性的紙箱，紙箱在使用后大多被直接遺棄，或者因?yàn)閾p壞無(wú)法再次利用[1-3]。

以北京某石油類(lèi)院校為例，在校生人數(shù)約15000人，根據(jù)取樣數(shù)據(jù)可以推算出全校每月收發(fā)快遞的總數(shù)約為31178.6件。平均每個(gè)快遞包裝紙箱重約300g，12號(hào)紙箱批發(fā)單價(jià)為0.8元，則每月直接廢棄的快遞包裝箱合計(jì)9353.4Kg，直接成本249442.8元。

因此，在快遞收發(fā)集中的高校、社區(qū)及工廠推行重復(fù)使用型快遞包裝箱，從市場(chǎng)角度考慮是可行且必要的。目前大量大廢棄包裝箱得不到有效的回收和利用，造成了重大的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

1 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和強(qiáng)度分析

通過(guò)測(cè)試我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有紙質(zhì)快遞箱自身具有一定的強(qiáng)度，紙質(zhì)包裝箱的抗壓強(qiáng)度與高度成反比關(guān)系，與周長(zhǎng)成正比關(guān)系。

瓦楞紙箱是用瓦楞紙板制成的紙質(zhì)容器。瓦楞紙箱以其優(yōu)越的使用性能和良好的加工性能逐漸取代了木箱等運(yùn)輸包裝容器，成為運(yùn)輸包裝的主力軍。它除了保護(hù)商品、便于倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸之外，還起到美化商品、宣傳商品的作用。瓦楞紙箱是一種應(yīng)用最廣的包裝制品，用量一直居各種包裝制品之首?？箟簭?qiáng)度是瓦楞紙箱在實(shí)際應(yīng)用中的主要性能指標(biāo)之一，準(zhǔn)確地測(cè)其大小對(duì)于保護(hù)流通中的產(chǎn)品具有重要的意義。目前瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度主要是通過(guò)試驗(yàn)得到的，存在著一些弊端，諸如試驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高、受試驗(yàn)條件限制等。近年來(lái)有不少人研究瓦楞紙板的屈曲性能，但是對(duì)瓦楞紙箱的結(jié)構(gòu)屈曲研究尚少。本文利用 ANSYS軟件對(duì)紙箱的有限元模型進(jìn)行分析，與瓦楞紙箱的抗壓試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，來(lái)驗(yàn)證紙箱模型的可行性。

在ANSYS軟 件中，對(duì)于殼體程序默認(rèn)的單元是 4結(jié)點(diǎn)的四邊形單元（SHELL181）。建立的瓦楞紙箱幾何模型，定義載荷和約束瓦楞紙箱在抗壓試驗(yàn)中受到試驗(yàn)機(jī)上板的壓縮，因此選用F=100N的載荷，作用在紙箱的上表面與下表面中心，方向垂直于上表面向下。紙箱在試驗(yàn)過(guò)程中，紙箱底板四個(gè)角是不發(fā)生任何位移的，因此在紙箱的底板四個(gè)角施加固定約束，4個(gè)側(cè)板不受任何約束。

根據(jù)瓦楞紙箱的受力特點(diǎn)對(duì)常規(guī)的紙箱有限元模型進(jìn)行修正，在4個(gè)角處添加加強(qiáng)筋，并利用有限元方法得到瓦楞紙箱的屈曲載荷， 在圖1中，在有限元仿真分析過(guò)程中，紙板的彈性參數(shù)精確與否是有限元分析的關(guān)鍵。另外為了簡(jiǎn)化紙箱模型，將瓦楞紙板用與其性能相同的等效板來(lái)替代，因此有限元結(jié)果有一定的局限性。目前有限元仿真分析在紙質(zhì)包裝容器的設(shè)計(jì)方面 應(yīng)用并不廣泛，原因之一就在于材料屬性，比如彈性模量、剪切模量等參數(shù)的測(cè)定方法還有待完善。

通過(guò)大量數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，日常生活中的快遞箱單個(gè)質(zhì)量一般在5Kg以下，快遞包裝自身具有一定的抗壓強(qiáng)度，一般不會(huì)再勻速過(guò)程中損壞。因?yàn)榧堎|(zhì)快遞箱的硬度較低，不能抵抗一定的剪切力，在剪切力的作用下極易損壞。紙質(zhì)包裝箱的頂角和棱邊在快遞裝卸的過(guò)程中極易損壞，這是造成快遞包裝箱不能重復(fù)利用的主要原因。

考慮到產(chǎn)品的推廣和成本控制，我們?cè)谠械募堎|(zhì)快遞包裝箱的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了一種加固裝置，對(duì)紙質(zhì)包裝箱的易損壞部分進(jìn)行保護(hù)。我們選用了相對(duì)成熟的PVC材料作為加固材料，該材料密度低、具有相對(duì)較好的抗彎、抗剪性質(zhì)。

傳統(tǒng)紙質(zhì)快遞包裝箱一般采用透明膠帶進(jìn)行密封[4]。透明膠帶在密封時(shí)相對(duì)便捷，但是在再次打開(kāi)紙質(zhì)包裝箱的過(guò)程中會(huì)對(duì)紙質(zhì)包裝箱產(chǎn)生一定的損害，且打開(kāi)過(guò)程較復(fù)雜?；谥貜?fù)使用的目的，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種方便的塑料卡扣，參見(jiàn)圖2、圖3、圖4，卡扣能快速地鎖閉包裝箱，也能快速地打開(kāi)包裝箱。

2 NFC技術(shù)實(shí)現(xiàn)快遞派送自動(dòng)化

在四個(gè)卡扣下留有電子記錄芯片，芯片能記錄和識(shí)別卡扣的鎖閉和打開(kāi)，這有效地保護(hù)了顧客商品的安全和用戶隱私?？鄄捎霉こ趟芰现谱?，能有效避免高強(qiáng)度使用過(guò)程中的磨損和老化問(wèn)題。在快遞箱的8個(gè)頂角，我們附加緩沖材料，這能有效防止快遞箱在裝卸過(guò)程中對(duì)頂角的破壞。

目前的快遞運(yùn)單信息的記錄主要還是人用筆在運(yùn)單上記錄[5]，這樣的記錄方式效率低、信息容易出錯(cuò)，信息不易二次提取。

經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)用戶在填寫(xiě)快遞單時(shí)，因?yàn)槭鞘謱?xiě)填取，時(shí)間長(zhǎng)易出錯(cuò)?？爝f員在配送時(shí)，參照手寫(xiě)快遞單，再次通過(guò)手機(jī)輸入電話號(hào)碼編輯短信，整流程較復(fù)雜?；诂F(xiàn)狀我們?cè)O(shè)計(jì)一種可以記錄客戶信息的電子標(biāo)簽，該電子標(biāo)簽可以通過(guò)智能手機(jī)識(shí)別客戶信息，調(diào)用手機(jī)自動(dòng)撥打客戶電話或者向客戶發(fā)送相應(yīng)短信。

考慮到目前近距離無(wú)線通訊技術(shù)（NFC）技術(shù)的相對(duì)成熟和智能手機(jī)的廣泛應(yīng)用，我們成功設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了基于安卓手機(jī)應(yīng)用的快遞電子標(biāo)簽和配套客戶端，參見(jiàn)圖5和圖6，該電子標(biāo)簽具有以下特點(diǎn)：

（1）成本低，單個(gè)電子標(biāo)簽的成本不足一元。

（2）客戶端基于安卓手機(jī)平臺(tái)開(kāi)發(fā)，不需要再次開(kāi)發(fā)配套硬件設(shè)備。

（3）智能手機(jī)應(yīng)用廣泛，易于推廣和維護(hù)。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，我們開(kāi)發(fā)的安卓應(yīng)用“快遞助手”能在絕大多數(shù)安卓手機(jī)上穩(wěn)定運(yùn)行。在圖7中，快遞信息數(shù)據(jù)在云端共享，不受設(shè)備限制，易于信息共享。電子便簽本身不記錄用戶信息，只記錄用戶ID，通過(guò)用戶ID匹配云端用戶信息，這樣有效地保護(hù)能力用戶的隱私，同時(shí)也提高了電子標(biāo)簽的識(shí)別速度。

經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，電子標(biāo)簽在識(shí)別過(guò)程中用時(shí)小于1s，準(zhǔn)確率100%。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的包裝箱是快遞行業(yè)中能長(zhǎng)期反復(fù)使用的包裝方式，具有足夠的強(qiáng)度，且綠色環(huán)保。采用本包裝箱和機(jī)械抓手后，在轉(zhuǎn)運(yùn)途中可以直接利用機(jī)械自動(dòng)識(shí)別快件信息，自動(dòng)分揀，無(wú)需人工分揀，提高轉(zhuǎn)運(yùn)效率。采用本包裝箱和機(jī)械抓手后，可以進(jìn)行快速裝卸，并可從一種運(yùn)輸工具方便地?fù)Q裝到另一種運(yùn)輸工具。簡(jiǎn)化了托寄物的包裝環(huán)節(jié)，避免了現(xiàn)在常用的珍珠棉和膠帶等減震方式減震效果差且無(wú)法多次利用等缺點(diǎn)，環(huán)保而高效。

參考文獻(xiàn)

[1]徐群斐，胡永舉，韓印清，等.標(biāo)準(zhǔn)化快遞包裝箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2015，17（1）：28.

[2]查燕，王全權(quán).基于網(wǎng)購(gòu)產(chǎn)品生態(tài)包裝研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2012（14）：160.

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[4]呂超，段瑛瑤，王益杰，等.快遞包裝標(biāo)準(zhǔn)化研究[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2015（5）：113.

[5]馬祖軍，代穎.逆向物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[J].物流技術(shù)，2004（4）：12.

作者簡(jiǎn)介：杜洋（1993-），男，漢族，廣東珠海人，本科，研究方向：海洋油氣工程專(zhuān)業(yè)。