基于提高分拣效率的快递面单优化设计研究

张　力, 翟龙真, 贾惠侨, 何志朋

(1.南华大学 人因研究所, 湖南 衡阳 421001; 2.湖南工学院 人因工程与安全管理研究所, 湖南 衡阳 421002)



基于提高分拣效率的快递面单优化设计研究

张力1，2, 翟龙真1, 贾惠侨2, 何志朋2

(1.南华大学 人因研究所, 湖南 衡阳 421001; 2.湖南工学院 人因工程与安全管理研究所, 湖南 衡阳 421002)

摘要：通过实验方法研究快递面单的优化设计对分拣员分拣效率的影响。在实地调研、问卷调查和专家访谈的基础上，对快递面单的信息项进行分析与整合，设计出新的快递面单。新面单保留有利于提高分拣效率的重要信息项并增强其显著性，删除重复和没有必要显示的信息项，根据信息项的重要程度确定字体大小，固定目标信息的位置。通过实验模拟分拣人员识别收件地址的分拣流程，采用独立样本t检验方法分析分拣人员在新旧两种快递面单上完成分拣任务的反应时间和失误率，并对新旧快递面单的可用性进行主观的对比分析。结果表明：优化后的面单由于减少了大量不必要的信息项的显示，增强了重要目标信息项的显著性，固定了目标信息的位置，从而降低了分拣人员的认知负荷，提高了分拣效率，减少了分拣失误，增强了人因可靠性，优化了分拣作业流程，有利于快递企业实现快速反应，提高服务水平。

关键词：快递分拣； 快递面单设计； 分拣效率； 实验研究

经济的飞速发展和电子商务的迅速扩张,使快递业在我国繁荣发展。快递业对人们的日常生活和国民经济的影响己不容忽视。面对业务量的快速增长，快递分拣系统成为制约快递公司发展的一个重要环节。目前，各分拣配送中心仍是劳动密集型工作场所，人在分拣中起着举足轻重的作用[1]。快递面单承载快件的“身份信息”，贯穿从快件收揽至送达客户的整个过程。然而，现存快递面单信息冗杂，重要信息不突出，可能会增大分拣人员搜索和识别收件人地址信息的认知负荷，增加各分拣层级中补码的流程，导致分拣效率低下，出现分拣失误，进而导致配送延迟、物品损坏、货物遗失等问题，造成客户满意度下降，投诉率上升，引发经济法律纠纷和社会矛盾[2]，制约快递行业的发展，阻碍社会流通，影响国民经济的发展。因此急需对快递面单进行分析研究，为提高分拣效率提供参考依据。

人因工程学在快递面单优化方面的研究较少。高原[3]、刘志坚[4]提出以色彩识别配送区域的想法,以提高分拣员的工作效率，降低作业的枯燥感。此做法在省和区分拣中心具有一定的指导意义。但是我国有34个省级行政区，对过多的颜色进行区分并不容易。当到达终端配送时，由于收件人信息不显著，仍需要分拣员再次对收件人的姓名或者联系方式进行补码，导致流程繁琐，效率低下。

人因工程学旨在考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题[5-6]。在人因可靠性理论中，Rasmussen将人在系统中的行为分为三类不同认知水平的行为模式——技能型、规则型、知识型[7]。其中技能型行为是指信息输入与人的响应之间存在非常密切的耦合关系，它不完全取决于给定任务的复杂性，而主要依赖于外界刺激水平和人员完成该项任务的经验，是个体对外界刺激或需求的一种条件反射式反应，疏忽大意是其主要的失误模式。分拣作业属于典型的技能型认知行为模式，影响该类作业效率的主要因素为外界刺激和人员经验，而快递面单上的信息是其最主要的外界刺激。快递面单本质上也是一种人机界面。同时由认知负荷理论知，如果加工某种信息所需的认知资源超过人本身所具有的认知资源的总量，会造成认知超负荷，从而影响学习的效果和效率。影响认知负荷的基本因素有3个，即外在认知负荷(学习材料的组织和呈现方式)、内在认识负荷(学习材料的复杂性)和相关认知负荷(个体先前知识经验)[8]。外界刺激的设计会影响外在认知负荷。

因此本文从人因可靠性理论和认知负荷理论出发，依据人机界面的设计原则[9-11],对快递面单进行分析和优化，通过实验方法研究快递面单的设计对分拣效率的影响。

1新型快递面单的设计

1.1现有快递面单的情况

现有快递面单主要分为两种，一种是电子面单，一种是非电子面单。电子面单又称热敏单，具有打印速度快、成本低的特点，主要针对淘宝和亚马逊等快件量大的电子商务用户。非电子面单即常用的四联单，主要用于快件量小的一般用户。

1.2现有快递面单信息项的分析

通过实地调研发现，从快件收揽到最终到达客户手中快递面单有很多信息项都是无用的，造成面单空间的严重浪费。在收集国内外多个典型快递企业(如中国邮政、FedEx、TNT、顺丰以及四通一达等)面单的基础上，得出快递面单普遍显示的信息项，如表1所示。

表1　快递面单普遍显示的信息项

为了分析这些信息项的必要性和重要性以及重要程度，本文通过问卷调查与专家访谈法相结合的方式进行了两次调研。

首次调研的目的是得出信息项是否重要以及是否有必要在快递面单中显示。首先发放调查问卷，请各位被调查者将信息项根据其是否重要和是否有必要显示进行分类。数据整理后，针对不一致的结果组织被调查者进行讨论，直至得出一致的结论。最终相关的信息分布如图1所示。

图1　优化后的非电子快递面单和电子快递面单

第2次调研的目的是分析分拣作业中所涉及的信息项的重要程度。请被调查者根据配送流程中分拣作业的层级、任务量以及时间的紧迫性等实际情况予以打分，分数从1～5表示越来越重要，得分情况如表2。

表2　信息项的重要程度

1.3新型快递面单的设计

1.3.1新型快递面单的设计原则

新型快递面单设计的目的是提高分拣效率，减少分拣失误，所以根据人因工程学的要求针对分拣流程提出如下的设计原则：

1)内容简洁明了，无冗杂信息；

2)重要信息清晰可见；

3)字体的大小合理适中；

4)整体布局合理，美观舒适。

1.3.2新型快递面单的设计

根据以上设计原则，将图1中不必要显示的信息项删除，不重要但必要显示的信息项保留，但使其显著强度弱于第一象限中重要且必要的信息项。在一个空间有限的显示平面中，最合理的字体大小取决于因素间的相对重要性。所以在优化面单时根据信息项的重要程度来确定字体的大小。

1)非电子面单的优化设计。

快递面单的优化中，为保持与现有快递面单将收件人信息放在右边的一致性，非电子面单将收件人的全部信息单独放在整张面单的右面，剩余信息项全部放在左面，这样可以减少分拣人员识别收件人各类信息的搜索时间。从表2可以看到收件人地址的平均得分最高，因此字体最大，为220像素。其次收件人姓名为180像素，收件人电话为120像素，其余字体的大小为36像素。所有字体均为微软雅黑。优化后的非电子面单如图2(a)所示。

2)电子面单的优化设计。

电子面单分为上下两个部分且内容相似，分别由快递公司和客户保存。由于上视野的目标监视效果优于下视野[12]，所以本文选择对上部分的收件人地址进行显著标识。依据表2 中收件人信息项的重要程度，将地址的字体大小设为380像素，姓名为250像素，电话号码为180像素，其余字体的大小为90像素。所有字体均为微软雅黑。如图2(b)所示。

2实验

2.1目标识别失误及表现形式

2.1.1目标识别失误定义

张力等[12]将目标识别失误定义为作业者没有准确、及时地将需要监视的目标信息同其他信息辨认开来，导致没有完成对系统的有效监视。在快递分拣作业中，本文将目标识别失误定义为分拣人员在输送带的快速前进中，没有及时、准确地按照快递面单上所显示的收件人的地址将快件分拣到相应的目标地址区域中，影响分拣效率，造成分拣失误。

2.1.2目标识别失误的表现形式

信号检测论将是否检测到信号分为4种，分别是击中、误报、漏报和正确拒斥[13]，其中击中和正确拒斥是正确的操作，误报和漏报是错误的操作。漏报在本文中不会涉及，所以本文中的目标识别失误率只针对误报进行研究，误报包括把目标地址识别成非目标地址，把非目标地址识别成目标地址。

图 2　优化后的非电子快递面单和电子快递面单

Fig.2Optimized non-electronic and electronic express waybill

2.2实验目的

通过仿真测试模拟分拣人员识别收件人地址信息并揽入相应目标地址区域的过程，对现有和优化后的两种快递面单的分拣效率进行对比，为提高分拣人员信息识别的速度，提高分拣效率,减少分拣失误提供理论基础。

2.3被试

被试为36名在校物流工程专业的大学生，其中男生20名，女生16名，年龄均在20～23岁之间，视力或矫正视力正常，均为右利手，熟悉快递分拣的流程。

2.4实验仪器与刺激

实验由eclipse软件平台编写，显示器采用14寸显示器，分辨率为1 366×768像素。图片的尺寸按照实际快递面单的大小呈现，非电子面单的大小为230 mm×127 mm，电子面单为150 mm×90 mm。现存快递面单200张，包括非电子面单和电子面单各100张。新型电子面单200张，包括非电子面单和电子面单各100张。目标地址的事件以相同的概率出现。

2.5实验变量与设计

实验变量为收件人信息的显著程度，因变量为反应时间和错误率。实验采用单因素组内设计。

2.6实验任务

根据实验设定程序，被试快速准确地识别快递面单中收件人地址信息。如果快件是被试所分拣的区域，用左手食指敲击键盘F键，否则用右手食指敲击J键。

2.7实验程序

首先，宣读实验指导语，培训分拣流程，要求每位被试集中注意力，快速准确地完成任务。其次，要求被试模拟实验两遍，一方面是为了让被试熟悉实验过程，另一方面由于真实分拣人员的操作量大，这样可以使实验最大限度地贴近真实分拣情况，让被试在生理与心理上达到与真实分拣人员近似的水平。然后，每位被试按照实验任务要求进行操作。每个任务的操作时间没有固定，被试敲击键按完成一个任务界面操作后，系统会自动跳入下一个任务界面，直至实验结束。

3实验结果与分析

实验共进行了7 200(100×2×36)次，得到被试的反映时间和失误率。

3.1反应时间分析

3.1.1新旧两种电子面单反应时间对比

对现有与优化后的电子面单的被试的反应时间作独立样本t检验，结果如表3、表4所示。

表3新旧两种电子面单反应时间的基本描述统计

Tab.3 Group statistics of reaction time to the new and old

electronic express waybill

反应时间上，新型电子面单的平均反应时间约894.46 ms，原始电子面单的平均反应时间约1 292.04 ms，新型电子面单比原始电子面单减少约397.58 ms，效率提高约30.77%。

表4　新旧两种电子面单反应时间的两独立样本t检验结果

当显著性水平为0.05时，新旧两种电子面单的平均反应时间存在显著差异。

3.1.2新旧两种非电子面单反应时间对比

对现有与优化后的非电子面单的被试的反应时间做独立样本t检验，结果如表5、表6所示。

新型非电子面单的平均反应时间约1 054.50 ms，原始非电子面单的平均反应时间约1 365.27 ms，新型非电子面单比现存非电子面单减少约310.77 ms，效率提高约29.47%。

表5新旧两种非电子面单反应时间的基本描述统计

Tab.5Group statistics of reaction time to the new and old

non-electronic express waybill

表6　新旧两种非电子面单反应时间的两独立样本t检验结果

当显著性水平为0.05时，新旧两种非电子面单的平均反应时间存在显著差异。

3.2失误率分析

3.2.1新旧两种电子面单失误率对比

对现有与优化后的电子面单的被试的失误率作独立样本t检验，结果如表7、表8所示。

失误率上，新型电子面单的平均失误率约为0.31%，原始电子面单的平均失误率为约1.92%，新型电子面单比原始电子面单下降了约1.61%。

表7新旧两种电子面单失误率的基本描述统计

Tab.7Group statistics of error rate to the new and old

electronic express waybill

表8　新旧两种电子面单失误率的两独立样本t检验结果

当显著性水平为0.05时，新旧两种电子面单的失误率存在显著差异。

3.2.2新旧两种非电子面单失误率对比

对现有与优化后的非电子面单的被试的反应时间作独立样本t检验，结果如表9、表10所示。

表9新旧两种非电子面单失误率的基本描述统计

Tab.9Group statistics of error rate to the new and old

non-electronic express waybill

新型非电子面单的平均失误率约为1.21%，原始非电子面单的平均失误率约为2.88%，新型非电子面单比原始非电子面单减少约1.67%。

表10　新旧两种非电子面单失误率的两独立样本t检验结果

当显著性水平为0.05时，新旧两种非电子面单的失误率存在显著差异。

4新旧快递面单的主观可用性对比

可用性是以人为中心，从人的角度看产品是否易用,高效,使人感到满意[14]。在产品设计过程中，可用性分析能够尽早发现产品中的问题并及时修正，节约开发成本。实验后采用专家访谈法请各快递公司地市级经理以及多名分拣员从简洁度、美观度，首次定位目标信息的难易程度和目标信息的易识别性以及舒适性4个方面进行主观评价。

专家评价优化后的快递面单在简洁度与美观度、首次定位目标信息的难易程度和目标信息的易识别性以及舒适度4个方面都优于现有快递面单。

5讨论

实验数据得出，优化后的快递面单在反应时间和失误率上显著低于现有快递面单，呈现出优越性。优化后的面单删除重复和没有必要显示的信息项，保留有利于提高分拣效率的重要信息并突出显示，使目标信息与非目标信息明显地区分开来，根据信息项的重要程度确定字体大小。收件人地址的重要性最大，所以其字体最大，其次是收件人电话。通过简化界面，提高外界刺激的显著水平，从而降低认知负荷，缓解工作疲劳，提高分拣效率。同时新面单将收件人的信息集中布局(非电子面单中收件人的信息集中分布在面单右面，电子面单中收件人的信息集中分布在面单上面)，使目标信息集中固定显示，减少分拣员搜索目标信息的时间。这与刘坤秀的结论一致，即目标驱动下，为了完成任务，被试需要将精力集中于目标信息搜索，目标位置/任务越明确，无效视觉扫视较少，有效注视能较快到达目标信息，搜索时间成本也就越少[15]。由于在最初填写信息的时候就直接扩大收件人各项信息的显著性，优化后的面单可以省略后续分拣中的补码流程，优化作业流程。

专家评价得出，优化后的快递面单由于信息项显示均匀，避免了信息显示不协调的现象，更为简洁美观。新型快递面单由于扩大突出显示收件人的地址，并将省、市、县等每一层级的信息位置进行间隔和固定化，使每一层级的分拣人员都可以根据需要以最快的速度定位和识别地址，可以大大提高分拣速度。这一评价和以上实验所得新旧快递面单的反应时间和失误率相一致。同时在长时间的工作状态下可以减轻分拣员眼睛的疲劳度。

6结论

优化后的面单由于减少了大量不必要的信息项且增强了重要目标信息项的显著性，降低了分拣人员的认知负荷，提高了分拣人员的分拣效率，减少了分拣失误，增强了人因可靠性，优化了分拣作业流程，有利于快递企业实现快速反应，提高服务水平。同时，以上结论对人因工程学在快递面单的设计以及在快递行业各个方面的研究提供了参考，具有一定的意义。

本研究也具有一定的局限性。

1)因为本实验是在电脑显示器上进行分拣模拟，不是在真实的输送带上进行分拣，与真实情况有所偏差。

2)真实输送上，物件的摆放是随机的，所以快递面单的朝向不是固定的，分拣人员在操作时需要重新调整快递面单的朝向，而实验中快递面单的朝向是一致的，所以实验中的反应时间比真实的分拣时间要小一些，但是这并不影响对新旧两种快递面单的反应时间进行对比。

目前，某市区申通快递已经接受本研究结论，将印制优化后的快递面单，在实际分拣流水线上进行进一步实验。

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An Optimization Design Research on Express Waybill to Improve the Efficiency of Sorting

ZHANG Li1,2, ZHAI Longzhen1, JIA Huiqiao2, HE Zhipeng2

(1 Human Factor Institute, University of South China, Hengyang 421001, China; 2 Human Factor Engineering and Safety Management Institute, Hunan Institute of Technology, Hengyang 421002, China)

Abstract：The influence of the express waybill information items on the efficiency of sorting is researched through simulation experiment. The new express waybill is designed through analyzing and integrating the information items based on field research, questionnaire and expert interviews. The new express waybill reserves the important information which can improve the sorting efficiency, enhance the significance, delete the repeated and unimportant items, and determine the size of the font according to the important degree and fix the position of target information. The experiment simulates the sorting process of identifying the receiver address for the operator. The result of Independent-Samples t Test shows the reaction time and error rate of the operator completing the task of sorting in the old and the new express waybills and the availability is compared and analyzed. The results shows that the new express waybill can reduce cognitive intensity of the sorting operator, improve the sorting efficiency, reduce errors, improve human reliability, optimize the process, achieve quick response and improve service level through reducing the amount of unnecessary information items, fixing the position of target information and enhancing the significance of important information.

Key words：express sorting; design of express waybill; efficiency of sorting; experimental measurement

收稿日期：2015- 09- 24

基金项目：国家自然科学基金资助项目(71071051，71371070)

作者简介：张力(1955-)，男，四川省人，教授,博士，主要研究方向为人因工程、系统安全分析与评价等.

doi:10.3969/j.issn.1007- 7375.2016.02.016

中图分类号：U491.2

文献标志码：A

文章编号：1007-7375(2016)02- 0105- 07