趙 靖，蘇天嘯 （山東新北洋信息技術股份有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

在快遞行業(yè)，快遞公司需要對用戶郵寄的快件進行包裝、打印及粘貼運單后進行轉(zhuǎn)運。包裝耗材一般有紙箱、膠袋、文件封、透明膠帶等，運單主要有熱敏運單、常規(guī)運單等。這些耗材均需快遞人員隨身攜帶，特別是包裝紙箱，體積大、重量重，給快遞人員帶來沉重的工作負擔，嚴重影響了快遞業(yè)務的效率；各營業(yè)網(wǎng)點也均需要設置耗材倉庫，配置庫管員，對耗材進行人工收、發(fā)管理，庫管人力成本和庫儲成本都比較高，人工管理耗材漏洞多，不能形成即時報表，給耗材盤點和調(diào)配帶來諸多管理問題。

如何減輕快遞員勞動強度，降低快遞公司運營人工成本，降低運營場地面積，精準掌握耗材時時消耗情況，高效進行調(diào)配，是目前解決快遞行業(yè)生產(chǎn)成本高的最大痛點之一。

根據(jù)對快遞行業(yè)快遞員的工作場景、快件包裝耗材的種類、快件派件業(yè)務流程等快遞業(yè)務的調(diào)研結果，形成了快遞行業(yè)耗材管理方面的解決思路，即取消各營業(yè)網(wǎng)點的耗材倉庫和倉管，在居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、寫字樓、工業(yè)區(qū)及各營業(yè)網(wǎng)點靈活配置自助耗材柜，與快遞管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，做到耗材就地供應、自助領用、聯(lián)網(wǎng)管理，提高快遞業(yè)務的運作效率。

1 應用場景概述

自助耗材柜在快遞公司營業(yè)網(wǎng)點、居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、寫字樓、工業(yè)區(qū)等場所內(nèi)使用，由快遞員通過工卡刷卡方式登陸，打開柜門，根據(jù)快件大小靈活地就地取用耗材，領用數(shù)量和領用種類由設備自動記賬并通過物聯(lián)網(wǎng)[1]系統(tǒng)上傳到快遞管理系統(tǒng)，既減輕了快遞員隨身攜帶快遞耗材傳統(tǒng)方式的勞動強度，也提高了將快件帶回營業(yè)網(wǎng)點進行重新包裝的工作效率。

通過對目前國內(nèi)大型快遞公司調(diào)研，得出以下用戶需求：（1）使用自助耗材柜替換現(xiàn)有耗材倉庫和倉管員，節(jié)省大量的場地成本，實現(xiàn)節(jié)能降耗；（2）通過自助耗材柜在營業(yè)網(wǎng)點、居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、寫字樓、工業(yè)區(qū)等場所的廣泛布置，降低快遞員的勞動強度，提高快遞員的工作效率，提高快遞系統(tǒng)的運營效率；（3）利用自助耗材柜與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)耗材的時時監(jiān)控，實現(xiàn)高效配送和精準管理。

2 功能研究

通過對快遞公司收派業(yè)務、耗材管理業(yè)務的研究，自助耗材柜需要具備以下功能：

2.1 業(yè)務界面簡單友好

需采用觸顯一體屏，業(yè)務界面圖形化，操作簡單，軟件業(yè)務層不超過3層，工作過程中設備工作狀態(tài)在界面顯示，易于快遞員簡單使用。

2.2 倉儲功能

自助耗材柜至少可裝入1#～8#八種規(guī)格的包裝紙箱、兩種運單、三種包裝膠袋、兩種文件封等；包裝紙箱的庫存收容量由快遞公司統(tǒng)計得出，一般1#、2#小型紙箱用量最大，存儲量要求最大。

包裝紙箱屬粗纖維親水材料，加上結構為疏松瓦棱結構，紙箱與空氣接觸面積大，易吸潮吸水，所以柜體、格口門需要密封防潮。

2.3 IC卡識讀、條碼識讀功能

為方便所有快遞員領用和補料員補充，需要使用員工IC卡登陸，也可使用條碼掃碼登陸，后臺可對操作人員進行授權管理。

2.4 自動開門功能

為方便領用和補充，需要前端開門，柜門由電磁鎖控制，實現(xiàn)自動開門功能。

2.5 自動記數(shù)功能

需滿足快遞業(yè)務需求，易用性強，操作簡單，無論領用耗材還是補充耗材，均需自動識別耗材數(shù)量，不進行人工計數(shù)，避免增加工作難度，規(guī)避人工作弊。

2.6 網(wǎng)絡通訊功能

為滿足設備不同的應用場地環(huán)境條件，需配置以太網(wǎng)、wifi、4G移動網(wǎng)絡通訊功能。

2.7 自動形成業(yè)務報表

耗材領用及補充，設備能夠自動生成每個快遞員、補料員的業(yè)務報表，時時或定時上傳系統(tǒng)，滿足整個物流系統(tǒng)的業(yè)務管理。

2.8 擴展功能

不同場所快遞業(yè)務頻度存在較大的差異，耗材日消耗數(shù)量和種類差異較大，自助耗材柜需要靈活地實現(xiàn)耗材容量、種類擴充，以滿足不同地區(qū)業(yè)務差異的靈活配置。

2.9 環(huán)境性能

需符合全國多種氣候環(huán)境，特別是北方低溫、南方高溫、高濕工作環(huán)境下的正常工作。

3 功能及性能設計原則

3.1 軟件業(yè)務功能

3.1.1 軟件總體設計思想

使用免費、開源的Android[2]作為自助耗材柜APP的開發(fā)平臺。自助耗材柜APP主要功能是耗材存、取過程中的計件、存取操作歷史數(shù)據(jù)的上報等；APP需通過android的aidl與中間層進行通訊，獲取物料的重量，以及對每個格口進行操作等；上報功能需要通過HTTP協(xié)議與后臺服務器進行通訊，上報后臺所需要記錄的數(shù)據(jù)。

后臺服務器使用Linux+Java+MySQL，便于耗材日常管理及補給，同時具備大數(shù)據(jù)分析與挖掘功能。

3.1.2 總體技術路線

自助耗材柜APP主要以Spring框架和java語言為主要技術路線；頁面主要用xml布局文件實現(xiàn)，而產(chǎn)品結構主要以MVP為主。開發(fā)過程中會使用數(shù)據(jù)庫、定時器、多線程等技術。

3.1.3 自助耗材柜系統(tǒng)架構（見圖1）

3.1.4 APP技術架構（見圖2）

3.1.5 APP組成及運行

（1）自助耗材柜APP：提供給用戶操作的圖形化界面。

（2）中間層APP：給自助耗材柜APP提供通用接口，間接執(zhí)行相應命令和提供相應的數(shù)據(jù)信息。

（3）硬件設備：命令實際執(zhí)行者和對應數(shù)據(jù)的原始提供者。

以上三者在整體自助耗材柜中的關系見圖3：

3.2 倉儲功能的設計實現(xiàn)

從自助耗材柜的應用特點來看，自助耗材柜屬物流系統(tǒng)終端設備，應用網(wǎng)點分布廣、數(shù)量巨大，所以柜體采用成本低廉的鈑金結構以降低快遞公司的設備成本投入，表面通過噴涂防腐；各個網(wǎng)點因業(yè)務量的區(qū)別較大[3]，柜體結構上需要設計成單個柜體，通過組合的方式來滿足不同網(wǎng)點對耗材需求量的配置需求。

柜體采用“1+N”的方式進行配置，“1”代表1臺主柜，“N”代表多臺副柜。將操作顯示屏、工控機、直流電源、硬盤、掃碼器、讀卡器、喇叭等模塊集成到主柜主控格口中，其余格口分隔后設置耗材筐盛放較小尺寸的耗材；副柜設置成雙層格口形式，盛放尺寸較大的耗材，并配置電氣接口板用于同主柜及其它副柜進行級聯(lián)，實現(xiàn)供電及數(shù)據(jù)通訊連接。

自助耗材柜需滿足的人體功能學的要求，易操作，柜體總高度控制在2 000mm以內(nèi)，較小尺寸的耗材收納在物料筐內(nèi)，并通過抽屜方式拉出方便存、取耗材的操作。

圖1 自助耗材柜系統(tǒng)架構圖

圖2 APP技術架構圖

圖3 APP系統(tǒng)構成圖

柜體的每個格口配置一扇格口門，采用電磁鎖控；室外安裝的柜體，格口門需設計防護結構防止雨水、灰塵、小蟲的進入，至少應達到IP54的防護級別[4]；同時設計安裝地腳，將設備固定在牢固的基礎上，防止臺風吹倒設備；為防止斷電情況發(fā)生，需設計應急裝置在停電時管理員能夠緊急打開格口門，避免對快遞業(yè)務產(chǎn)生影響。

3.3 IC卡識讀、條碼識讀功能的設計實現(xiàn)

在主柜操作面板上安裝IC卡讀/寫模塊[5]和條碼讀寫模塊[6]，用于設備識讀帶有IC卡芯片或條碼的員工工牌，領料員或物料員可方便地通過刷員工卡快捷登陸設備業(yè)務界面進行領料、補料業(yè)務，員工信息及業(yè)務數(shù)據(jù)自動記錄到數(shù)據(jù)庫。

3.4 自動開門功能的設計實現(xiàn)

除主控格口門采用鑰匙開啟外，其它放置耗材的格口采用電磁鎖進行開門。當員工刷卡或識讀工牌的條碼、并輸入個人密碼后，設備將對員工信息及密碼發(fā)送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行權限驗證，權限驗證通過后，操作界面由登陸界面轉(zhuǎn)到業(yè)務界面，由員工選擇所需業(yè)務，并顯示各個耗材的庫存狀態(tài)。

領料員或物料員如果選擇某種耗材的補料或取料業(yè)務，主控模塊給相應的格口門鎖發(fā)出指令，相應的格口門門鎖自動打開并彈開格口門。

3.5 網(wǎng)絡通訊功能

采用成熟并廣泛應用的無線通訊模塊—4G路由器，具備以太網(wǎng)、wifi、4G移動網(wǎng)絡通訊功能。

3.6 自動計數(shù)功能

領料員或物料員選擇了某種耗材的取料或補料業(yè)務操作，主控模塊給相應的格口門鎖發(fā)出指令，相應的格口門門鎖自動打開并彈開，當員工完成了對耗材的取料或補充，關上格口門后，設備自動進行盤點，記錄員工取走或補充的耗材數(shù)量，并上傳系統(tǒng)。

耗材的計數(shù)通過電子稱稱重方式來記錄各種耗材的增量、減量數(shù)據(jù)，通過軟件對初始物料的平均單重的數(shù)據(jù)的采集與存貯、重量轉(zhuǎn)換為數(shù)量的算法和偏差的綜合計算及調(diào)整，得到員工取用或補充了哪些耗材的數(shù)量數(shù)據(jù)。

3.7 自動生成業(yè)務報表

自助耗材柜將員工、物料員的操作數(shù)據(jù)上傳到后臺系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動生成盤庫、結算、核銷、補貨等的業(yè)務數(shù)據(jù)報表，可即時輸出每臺設備的即時補貨計劃。

3.8 擴展功能

對于應用在不同場所的耗材柜，耗材消耗數(shù)量種類不同，主要通過自助耗材柜的數(shù)量配置來靈活地實現(xiàn)耗材容量、種類的擴充，以滿足不同地區(qū)業(yè)務差異的靈活配置。

一般來說，耗材柜的擴展采用級聯(lián)方式來實現(xiàn)，每臺耗材柜需配置接口板，級聯(lián)采用RS485總線通訊方式，并提供所擴展耗材副柜的直流電源，將多個耗材柜與主柜的主機聯(lián)機，形成一套設備進行使用。

3.9 環(huán)境性能

自助耗材柜有兩種應用環(huán)境，一是在室內(nèi)使用，對環(huán)境的要求比較低，無論在北方還是在南方應用，一般滿足0℃～40℃，10%～70%RH（無冷凝）的工作環(huán)境；二是在室外使用，需要滿足夏季南方高溫高濕和冬季北方低溫的環(huán)境氣候條件，一般要滿足-20℃～50℃，5%～90%RH（無冷凝）的工作環(huán)境，在電子器件選型方面需要注意；如果單片機和某些電子器件無法達到要求，可采用增設加熱器加熱、風扇降溫的方式來滿足工況條件。

4 技術應用前景

該技術研究成果已在國內(nèi)某知名大型快遞公司進行小批量試用，十分顯著地提高了快遞員的收、發(fā)件工作效率，基本杜絕了耗材的浪費，顯著降低了快遞公司的運營成本，提高了管理效率。目前該公司已經(jīng)開始大量采購，規(guī)劃大規(guī)模投入與應用。未來幾年后，如同目前的快遞柜一樣，大家會在您的社區(qū)里見到自助耗材柜的廣泛應用。