基于TRIZ理论使用智能快递柜回收快递包装的设计研究

张文平

摘要：随着物流快递业的发展，快递包装垃圾不断增多，对环境造成了极大的影响，文章基于智能快递柜回收快递包装的应用场景进行分析，引入TRIZ理论对以智能快递柜为中介（媒介）的人-机-物系统进行了矛盾冲突解决方案创想，梳理基于智能快递柜的快递包装回收流程，增加设计智能快递柜硬件功能和软件系统，提出相关激励和约束机制构建的要求，达到末端快递包装有效回收的目的。

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.

關键词：TRIZ;智能快递柜;快递包装;回收流程

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

中图分类号：TB482;TP11                                 文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）20-0131-04

0  引言

随着物流业飞速发展，世界第一快递大国的背后，面临的是严重的快递包装垃圾问题。根据国家邮政管理局的数据显示，仅2017年快递行业包装使用量就达400亿件。产生的固体废物中，快递包装箱有40亿个。全国一年纸箱包裹需要的瓦楞纸箱原纸多达4600万吨，而换算成造纸用树木约7200万棵。面对堆积如山的快递包装，如何降低消耗，成为迫在眉睫且需要解决的社会问题。构建基于智能快递柜的末端快递包装回收体系，具有发展应用前景。

1  绿色物流对快递包装的回收要求

据国家统计局数据，在我国特大城市中，快递包裹垃圾增量已占到生活垃圾增量的93%，在新零售电商崛起时代产生的包裹量呈线性增长背后，是数以亿计的快递垃圾如何进行快捷有效的处理问题。随着绿色物流新政接连出台，物流行业开始转型升级，一方面，对快递包裹进行“科学减负”，通过对包装和材料的瘦身，间接地减少快递包裹垃圾的产生量。如苏宁从材料入手，研发可循环使用的共享快递盒，其主要针对母婴、3C类产品，在客户当面签收后，由快递收回，返回到仓库循环使用[1]。

另一方面，针对快递包装的逆向回收也在尝试。目前，我国快递业的包装主要分为文件袋、纸箱、防水袋、填充物、胶带等几类。其中部分如文件袋、纸品都是属于可回收物，而防水袋、胶带等材料的主要原料都是聚氯乙烯，属于不可回收垃圾。而大部分收件者不正确的垃圾投放方式使许多可回收利用的生活垃圾被大大浪费掉了，据国家邮政局发布的数据显示，我国快递业中纸板和塑料实际回收率不到10%，这些包装大多因为错误投放或导致二次污染而被直接送进垃圾场填埋。目前，不少快递企业回收顾客取快递后不要的纸箱（盒），如菜鸟的“绿仓”活动，使针对快递的回收纸箱力度加大，企业可以把回收来的纸箱进行筛选，符合条件的继续利用，不适合再利用的统一进入循环再生渠道。

2  智能快递柜发展及预测

互联网高速发展为电商奠定基础。据统计中国互联网普及率已达55%左右，其中网购人群占近70%，中国已成为全球最大电子商务市场（占到全球市场40%达到7500亿美元不含服务）。得益于电商发展，中国快递业务高速增长，据保守估计2020年中国快递将会达到700亿件/年，相当于每天将近2亿件快递，而如此庞大的快递数量，将给末端派送造成极大的压力。在成本与效能的双重压力之下，多种末端配送方式应运而生，除了传统的人力门到门配送，亦出现了众包配送、快递服务站（如菜鸟驿站、代收点）等新模式，智能快递柜、无人机（车）等新技术（见表1）。快递柜的便利性与可实施性使其成为了当前末端无人科技的首选。

从我国智能快递柜发展历程来看，自2010年中国邮政铺设第一个投递终端，到2018年菜鸟进场三强争霸，中国智能快递柜发展的7年时间伴随着国家政策大力扶持，快递柜公共属性确认（见表2）。据预测，随着中国电商快递的高速发展，未来箱递率将达到30%或更高，到2020年将有5000万格口服务于社会。

3  基于智能快递柜的外包装回收分析

3.1 智能快递柜为中（媒）介的人—机—物系统分析

在智能快递柜为中（媒）介的人—机—物系统分析中，“人”包括了快递员（公司）端和收件人（端），“物”包括了快递包裹的外包装及其内部货物（附带商品包装）;智能快递柜作为“机器”，一方面起到了连通快递员（公司）端和收件人（端）的中介作用;另一方面也作为媒介丰富了快递服务内容，拓展了物流业务形式。

从中介作用看，除了正确交付快递货物，智能快递柜还有解决快递派送时间与收件人在家时间不一致（如快递员宅配等待造成快递公司单件成本升高），避免越来越多的假冒快递员上门的恶劣及违法犯罪事件的作用。从媒介作用看，智能快递柜不仅是相对于传统报箱在使用便捷性和智能化方面的巨大进步[2]，同时也可以籍由关联广告、智能化系统、手机端等，丰富快递物流业务种类，为用户带来各种形式信息。

3.2 快递外包装回收物流中场景应用分析

前述主要是从快递货物正向流动的视角，分析智能快递柜在人—机—物系统中的作用。但针对快递包装（快递包裹的外包装）回收物流，智能快递柜亦能发挥其重要作用。而在快递包裹的外包装回收物流场景中：收件人在拿到快递包裹后，打开快递包裹外包装、取货，并撕掉包装上的信息条，保持快递包裹外包装完整，并重新投入到相应的智能快递柜格中（可能冲突1）;智能快递柜需要保存相应快递包裹外包装，智能识别其完整性、真实性，并上传数据信息至系统对应平台（可能冲突2）;快递员在存放快递包裹时，需要选择有回收快递包裹外包装的智能快递柜格，打開并回收快递外包装，同时，存放当前的快递包裹进去（可能冲突3）。

针对冲突1：首先，由于大多数收件人缺乏回收意识，不会将外包装放回快递柜中，导致智能快递柜回收功能形同虚设;其次，收件人可能会放置其它物品替代待回收外包装，从而导致无效回收物流;特别是，收件人在打开快递取出货物，即实行货物和外包装分离的过程中，未能保证外包装以较为完整的状态重新放置于柜格中。

针对冲突2：首先，智能快递柜没有识别包装材料（真实性）的功能，当收件人放入待回收外包装时，智能快递柜无法准确区分是否为可回收材料，可能存在部分收件人投机取巧，投入不相关物品或危险物替代可回收外包装的情况;其次，在确认回收外包装真实性的基础上，智能快递柜无法识别待回收外包装的完整度，从而加大后续人工判断的工作量。特别是，智能快递柜没有相应平台系统，无法实现与收件人端及快递员（公司）端的信息传递与共享。

针对冲突3：首先，利用智能快递柜进行快递外包装回收会增加快递员的工作量及派送快递的单位时间成本;其次，快递员可能存在回收积极性不高、效率低下等问题，导致回收流程中断，出现快递柜占用、包装物积压的现象;再有，快递员愿意回收外包装，但可能在人工判断确认回收外包装真实性、完整性时出现有意或无意的错误。

3.3 基于TRIZ的冲突问题解决

针对上述可能冲突，本文利用TRIZ理论的40项发明原理[3][4]，解决智能快递柜自身功能与快递包裹回收的矛盾冲突，从而达到快递包装有效回收的目的。如针对快递员在回收过程中可能存在回收积极性不高、效率低下等问题，可以利用TRIZ原理9（预先反作用原理），得到解决方案：为了避免快递员为提高其配送效率而刻意不对快递外包装进行回收，事先针对快递员制定相应的奖惩制度，以提高其积极性。由于绝大多数收件人缺乏绿色物流、回收物流意识，可以利用TRIZ原理6（多功能性原理）及原理22（变害为利原理），得到解决方案：使收件人对快递外包装进行回收具有多重收益，既响应国家政策进行分类回收，促进生态文明建设;又通过该行为积累个人信用，并得到一定的积分奖励。

现有智能快递柜还未有识别包装真实性（如识别包装材料）和完整性（如包装重量）的功能。一是，可能会出现收件人存在侥幸心理，投入不相关物品或危险物替代可回收外包装的问题;二是，快递包装完整度的判断和确认较为复杂。针对上述问题，可利用TRIZ原理11（事先预防原理）以及原理28（机械系统替代原理），得到解决方案：一方面，对于快递包装真实性和完整性的判别，可事先在快递柜里安装触发式电子眼及重量检测器对分离后的快递包装进行抓拍和称重，通过机器识别以自动判别（第一次）其材料及重量，这也为未来智能快递柜作为公共属性设备临时存储并应对反恐需要提供了技术保障;另一方面，通过软件系统+移动互联网应用，在收集存储相关信息数据的基础上，实现信息传递与共享，如智能快递柜将相应柜格待回收的快递包装图象和重量信息传递给利用该柜格回收（前一个快递的包装）并存放当前快递的快递员移动终端，帮助其进行人工（第二次）判断待回收快递包装的真实性和完整度，以确认前一个快递包装关联收件人的行为有效性并以此作为其获得相应信用值和积分的电子合约依据。与此类似，第一次机器识别和第二次人工识别信息数据又会传递给对应快递包装回收机构，当快递员将回收快递包装送达到对应快递包装回收机构后，由后者进行最终的快递包装真实性和完整度判断（第三次），以确认快递员回收过程的行为有效性并以此作为快递员获得相应激励的电子合约依据。通过智能快递柜软、硬件系统设计有效采集信息，通过回收过程中机器+人工的多次判断避免了无效回收行为，保证了快递包装回收目的。

3.4 智能快递柜设计

智能快递柜整体结构与柜格设计如图1、图2所示，其中智能快递柜整体结构与所服务小区的业务规模和类型有关，柜格设计增加底部重量感应装置和顶部抓拍电子眼。针对软件系统+移动互联网应用（见图3、图4所示），在智能快递柜显示屏终端和移动互联网手机端应强化分别与收件人和快递员的人机交互要求，满足快递外包装回收的提示、选择等操作需要，在机器识别的基础上，智能快递柜关联后台系统存储数据，实现移动互联网端信息传递共享及电子合约下的奖惩和积分兑换。

3.5 快遞包装回收流程

首先，收件人根据智能快递柜提示，仍然利用其取件柜格（相应柜格已关联其快递件）放入待回收快递外包装（相应柜格关联该快递件外包装）;智能快递柜自动进行机器识别并且存储数据到后台系统;然后，下一个快递员根据智能快递柜提示，自主选择空柜格或待回收柜格，进行当前快递的放件和回收之前快递件外包装操作，若快递员选择待回收外包装柜格，则智能快递柜显示屏会显示有经机器识别后待回收快递外包装的相关数据，以便于快递员进行人工判断，同样，相关数据也会发送到快递员手机移动端，快递员可通过智能快递柜显示屏或手机移动端应用确认相关数据;与此同时，关联快递件外包装经快递员确认后的数据会发送给快递员所属企业的回收机构，方便回收机构根据系统传递的信息，确认快递员回收的外包装。前述通过机器识别+快递员人工确认收件人有效回收外包装后，系统会自动触发收件人行为的电子合约，实现针对收件人积分/信用奖惩;同样，回收机构确认快递员回收的外包装后，也会触发快递员行为的电子合约，实现针对快递员的奖惩机制。

3.6 奖惩机制

互联网经济时代飞速发展，人们越来越接近数字货币时代。未来个人信用对人们的生活和工作有着极大的影响，为进一步促使消费者使用快递柜回收，并在一定程度上规范和约束消费者及快递员的行为，对于参与回收的人员和回收过程中可能出现的问题，本文设立如下奖惩制度：针对消费者使用快递柜回收快递，不仅能获得相应的积分奖励，而且若多次回收并且回收包装较完整，消费者也能增加个人信用分。相反，若存在投机取巧，则给予相应的信用惩罚。此信用分不但影响消费者今后寄送快递，也同步互联网平台，以作为个人征信的参考依据。消费者获得的积分可在平台系统内的积分商城进行商品兑换、延长快递在快递柜中的免费存放时间、兑换现金等。针对快递人员在确认回收包装完整度时，应该客观的进行判别，并将回收快递包装在最终交接给相应回收点前，保证回收快递包装状态一致性，否则给予一定的信用惩罚（此信用与消费者信用性质相同）。当然，快递人员将回收到的包装送到回收点后，经回收点确认无误，会得到相应的积分和信用奖励。就目前来看，针对快递包装特别是回收废纸远不会带来明显收益，但随着物流生态整合及用户行为改变，快递包装中的废纸回收再利用将成为快递柜企业的下一盈利方式。

4  结语

随着物流快递业的发展，快递包装垃圾不断增多，对环境造成了极大的影响。本文提出利用智能快递柜对快递包装进行回收，在基于智能快递柜回收快递包装的应用场景进行分析的基础上，引入TRIZ理论对以智能快递柜为中介（媒介）的人-机-物系统进行了矛盾冲突解决方案创想[5][6]，梳理了基于智能快递柜的快递包装回收流程，增加设计了智能快递柜硬件功能和软件系统，提出了相关激励和约束机制构建的要求，以保障快递包装有效回收的目的。

参考文献：

[1]董晓玮，吴宣润，杨亚萍.基于可循环智能快递包装的调查研究[J].设计，2018（16）：114-116.

[2]澹台嘉孜，任琦斐.针对校园快递终端机使用分析[J].设计，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，许治，等.TRIZ技术系统演进视角的计算机辅助创新软件体系架构[J].计算机集成制造系统，2013，19（2）： 309-318.

[5]魏赛娜，曹国忠，檀润华.TRIZ冲突解决原理在U盘创新设计中的应用[J].设计，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.