处理中心分拣设备选型经济性分析

文/仲岑泓 魏俊荣

一、处理中心分拣方式

在邮政快递行业，处理中心是快递网络的中间节点，主要负责包裹的路向分拨，是连接上游电商企业和下游消费者的关键一环。处理中心目前主要采用的分拣方式有人工分拣、胶带辅助分拣及自动化分拣三种。

中国邮政现代化的自动分拣中心

人工分拣是指完全由人工而不借助其它机械设备辅助分拣的作业方式。人工分拣具有初期投资成本低、人工劳动强度大等特点，很多快递企业在业务量不大的情况下更愿意直接采用这种方式产生效益。然而，整个作业过程完全依赖人工完成，效率的高低很大程度依赖于员工的熟练程度，随着处理量的增加，快递企业维持其运行的费用将不断上升，总体消耗大、企业利润率较低。

图1：设备使用年限内总成本比较曲线趋势图

图2：低速小件分拣设备

胶带辅助分拣是指分拣人员借助于胶带辅助传输、PDA等设备完成分拣作业的分拣方式。胶带设备主要解决辅助传输、人员劳动强度过大等问题，而PDA扫描主要解决邮件分拣准确性问题。分拣之前，操作人员先通过PAD扫描包裹二维码，将获得的分拣码标记在包裹上，后续分拣人员将对应的包裹分拣至相应路向的容器中。随着快递企业信息化及三段码的普及，快递企业在分拣时无需进行PAD扫码标号，可直接看三段码进行分拣。这种方式可以使分拣人员迅速地依据邮件的相关信息分拣至对应路向，提高了邮件的分拣效率及准确率，是目前中小型处理中心普遍采用的分拣方式。

自动化分拣方式主要采用自动化分拣系统将邮件分拣到指定格口。分拣作业本身不需要人员参与，但卸车、供件、装车等工序仍需要人工完成。为实现高效率、高质量的分拣作业，自动化分拣设备在各个快递企业中的应用越来越广泛。邮政采用自动化分拣设备较早，于上世纪90年代初开始应用的托盘式分拣设备相比于人工分拣效率有较大幅度的提高。随着技术逐渐革新，2000年以后，邮件处理中心开始使用交叉带分拣设备，最近几年快递行业包裹量呈井喷式增长，高速度、高适用性的交叉带分拣机开始广泛应用，大型邮件处理中心目前普遍采用的双层高速分拣系统每天最高可处理80余万件，达到行业领先水平。这种分拣方式前期设备费用投入较大，但随着业务量的增加，其人员需求增幅较小，当业务量达到一定规模后，分拣成本将明显低于人工分拣和辅助自动化分拣，可以获得较好的经济效益。

包裹在从收寄到投递的全流程中，分拣作业耗时较长，占用成本较多，因此分拣设备的选择成为处理中心建设的一项重要决策。如采用自动化分拣设备可提高分拣效率、缩短分拣时限、节省人工成本等，但前期设备投入较大，且设备布置和使用缺乏灵活性。但若完全采用以人工和胶带辅助拣选为主的分拣方式，随着业务量的高速增长，处理中心的人工成本将大大增加。在何种业务规模下选择自动化分拣设备可以获得较好经济效益一直是困扰工程决策的难题。本文将在成本效益的基础上建立成本比较模型，提出一种评估处理中心配置自动化分拣设备性价比、经济性的方法，并以中小型处理中心为例，在特定业务增长前提下，确定其配置自动化分拣设备或胶带辅助分拣设备的投产年业务量临界值。

二、成本模型的建立

由于分拣设备有一定的使用年限，因此成本模型是建立在整个设备使用周期的基础上的。处理中心的成本主要包括人工成本和设备成本两大类。

人工分拣的成本为阶段性分拣所需的人工费用，主要指从事人工分拣工作的作业人员及有关人员的工资、奖金、补贴等费用的总和；设备成本为阶段性分拣设备所需要投入的费用，主要指分拣设备的前期投入、运行过程中的电费及设备的维修保养费用等。

1.模型及相关参数

假设：

（1）设备使用阶段性年限为n。

（2）资金的折现率为r。

（3）自动化分拣设备的初始设备投入为E。

（4）胶带辅助分拣设备的初始设备投入为e。

（5）第i年的自动化分拣设备的年人工成本为Ai。

（6）第i年的胶带辅助分拣设备的年人工成本为ai。

（7）第i年的自动化分拣设备运营费用（包括电费、维修保养费用等）为Bi。

（8）第i年的胶带辅助分拣设备运营费用（包括电费、维修保养费用等）为bi。

其中，n为自动化分拣设备的使用年限；资金折现率r为投入资金的机会成本；分拣设备的初始成本E及e为初始购买自动化设备及胶带辅助分拣设备的投资及安装费用的总和；年人工成本Ai及ai即第i年从事自动分拣设备分拣及胶带辅助分拣的员工工资、奖金、补贴等费用的总和；设备的维修保养费用Bi及bi为第i年设备运行的用电费用、维修保养费用的总和。

则可得出：

总成本=初始成本+使用年限内的总人工成本+使用年限内的总运营成本

自动化设备在其处理使用年限内的总成本现值C1可用如下模型计算：

胶带辅助分拣设备在其处理使用年限内的总成本现值C2可用如下模型计算：

2.业务量临界值的判定

自动化分拣和胶带辅助分拣的成本会随着处理中心业务量的增加而增加，但是增长幅度不同。同时，采用两种分拣方式的初始资金投入也不一样，因此根据投产年的业务量水平可以绘制出采用不同设备选型在其使用年限内的总成本曲线，两种设备的总成本基本趋势见图1。

图1中的交点即为自动分拣与胶带辅助分拣的业务量临界点，即处理中心采用自动分拣和胶带辅助分拣的成本相同。当C1＞C2时，即在整个设备使用周期内采用自动分拣的总成本现值大于胶带辅助分拣的总成本现值，此时应在处理中心选用胶带辅助分拣，保持成本最小从而实现利润率最大化；当C1＜C2时，即在整个设备使用周期内自动分拣的总成本现值小于胶带辅助分拣的总成本现值，此时应该在处理中心内引进先进的自动化分拣设备，从而达到分拣成本最小化的目标。

表1：投产年日均量为3万件的处理中心配置低速小件分拣系统成本计算表

图3：胶带辅助分拣设备

图4：两种设备配置方案的总成本比较曲线

通过如上所述的成本模型一方面可以计算出某处理中心在当前业务规模下，在设备使用周期内采用不同分拣设备的总成本情况，从而选择较为经济合理的设备选型方案；另一方面可以计算出对于投产年不同业务量规模的处理中心在设备使用年限内的总成本情况，从而得出自动分拣与胶带辅助分拣设备配置的业务临界点，为处理中心配置自动化分拣设备提出依据。

三、中小型处理中心分拣作业的总成本计算

下面以中小型处理中心为例，计算其在特定业务规模及业务增长前提下，采用特定的低速小件分拣系统和胶带辅助分拣系统的总成本现值。

1.低速小件分拣系统的总成本计算

低速小件分拣系统主要配备一台低速小件分拣机、伸缩胶带机、配套胶带传输及信息设备等，如图2。邮件通过伸缩胶带机卸车后由人工将大小件区分开，其中大件直接传输至后续胶带系统进行扫描，之后由人工直接拣选至对应路向的伸缩胶带机进行装车作业；小件则传输至低速小件分拣机进行人工供件，到达后的小件自动落袋，并由人工扎袋后与大件合并路向装车。该系统具有自动化程度较高、占地面积较小等特点。

配置自动化设备的使用年限暂按五年考虑，处理中心五年业务增长情况按照逐年递减模式，分别取定为30%、25%、20%、15%。根据成本模型公式C1，以投产年日均量3万为例，计算总成本现值情况见表1,即当投产年日均量达到3万件时，配置低速小件分拣系统在设备使用五年中，考虑初期设备投资、人工成本、设备运营成本及折现率后的总成本现值分别为3703万元。

2.胶带辅助分拣系统的总成本计算

胶带辅助分拣系统主要采用卸车、装车伸缩胶带机与进行拣选作业的胶带传输线直接连接的布局方式，达到邮件自动传输、减少人员倒手的目的，如图3。

邮件接收后，操作人员在伸缩胶带机两旁进行PDA扫码作业，能够做到直接装车的邮件直接传输至对应的车位进行装车，其它邮件则通过胶带传输线传输至胶带拣选环线的另外一侧进行人工看码分拣，到达离线车位后进行发运。该工艺方案主要采用人工和胶带辅助分拣相结合的方式，前期投资较小、处理能力有限，但随着业务量的增加，人工成本将有较大幅度增加。

配置胶带辅助分拣设备的使用年限也按照五年考虑，业务增长情况同上，根据成本模型公式C2，仍以投产年日均量为3万为例，计算总成本现值情况如表2所示，即当投产年日均量达到3万件时，配置胶带辅助分拣系统在设备使用五年，考虑初期设备投资、人工成本、设备运营成本及折现率后的总成本现值为2651万元。

表2：投产年日均量为3万件的处理中心配置胶带辅助分拣系统成本计算表

四、经济性分析及设备选型建议

以上低速小件分拣系统和胶带辅助分拣系统总成本现值的计算，旨在确定当处理中心在投产年日均量3万件时，在一定业务增长前提下，采用胶带辅助分拣系统要低于采用低速小件分拣系统的总成本现值。那么在何种业务规模配置低速小件分拣系统经济性更好呢？我们可以根据成本模型公式C1、C2及相关参数，分别计算投产年日均量从5000件到10万件配置低速小件分拣设备和胶带辅助分拣设备的总成本现值情况，绘制两种设备配置方案的总成本比较曲线，见图4。

从图4可以得出，在该种业务增长规模和确定的设备配置前提下，配置低速小件分拣系统和胶带辅助分拣系统的临界点约为6万件，即投产年日均量若达到6万件以上，该处理中心配置低速小件分拣系统的总成本更低；投产年日均量若未达到6万件，则配置胶带辅助分拣系统的经济性更好。

五、处理中心分拣设备选型经济性分析的意义

在业务规模和增长情况一定的前提下，选择工艺设备配置方案时，可通过以上建模及计算分析方法确定其不同设备配置的总成本现值情况，以得出比较经济合理的设备配置方案。另外，对于建设主管部门，可根据各地处理中心的业务规模合理配置自动化设备，并可根据业务发展预测有根据、有步骤地实施自动化分拣与胶带辅助分拣系统的建设，以促进企业的自动分拣进程，提高其在快递行业的竞争力。