基于TRIZ理论零胶便捷式封箱的快递包装设计

文宗川 王慧

[摘要]针对传统快递包装封箱模式胶带封箱低效率、高污染问题，运用TRIZ理论设计一款零胶便捷式封箱技术。通过TRIZ理论的解题模式反复迭代，参照39个通用工程参数构建矛盾，从40条创新原理中选择合理项进行分析，对传统封箱进行创新改进以完成便捷、快速封箱的零胶结构设计。所设计的零胶快递包装结构可依据制造示图制造纸箱，在封箱过程中可达到零胶并提高封箱速率。

[关键词]TRIZ理论;快递包装;零胶包装;快速封箱;特性传递

[中图分类号]F252.13     [文献标识码]A     [文章编号]1005-152X（2022）03-0077-04

TRIZ-based Design of Express Packaging for Zero-glue Usage and Convenient Sealing

WEN Zongchuan1，2，3， WANG Hui1

（1. School of Economics & Management， Inner Mongolia University of Technology， Hohhot 010051;

2. School of Humanities， Inner Mongolia University of Technology， Hohhot 010081;

3. Inner Mongolia Innovation Method Research Center， Hohhot 010051， China）

Abstract： Based on the traditional express packaging and sealing mode， we pointed out the problems of low efficiency and high pollution in the tape sealing practice， and designed a zero-glue convenient sealing technology using the TRIZ theory. Through repeated iteration of the problem- solving mode of the TRIZ theory， and in reference to 39 general engineering parameters， we constructed the contradiction matrix， analyzed the reasonable items selected from 40 innovative principles， and innovatively improved on the traditional packaging method into a convenient and fast zero-glue design for box sealing. The zero-glue design could build cartons according to the manufacturing diagram， and achieve zero glue usage in the sealing process while increasing the rate of box sealing.

Keywords： TRIZ theory; express packaging; zero-glue packaging; fast sealing; characteristic transfer

0 引言

隨着互联网经济蓬勃发展与快递行业日渐成熟，线上购物已然代替了传统的线下购物并一跃成为终端用户主要的消费方式之一。2019年，我国快递包裹使用量为635亿件，同比增长了25.3%，近5年增长量达4.6倍，近10年时间增长量达16倍[1-2]。庞大的快递业务规模促使包装使用量迅速提升。据国家邮政局数据，全国2018年的快递纸箱约为502.3亿个[3]，假设操作人员单次使用1m胶带用于快递封箱，所用的胶带长度总计可环绕地球赤道1 256圈[4]。大量胶带缠绕箱体的封箱方法不但导致快递封箱效率低下，同时也对环境造成了不可忽视的污染。因此，快递包装作为快递业重要的运输载体，它的创新发展已成为现代经济与服务发展的瓶颈[5]。而创新一款绿色包装能够缓解环境污染压力，通过TRIZ理论应用，指出传统包装封箱不足，提出解决快递胶带封箱优化解，通过40条创新原理与39个通用工程参数提出零胶可快速封箱的快递包装创新设计。

1 TRIZ理论

20世纪40年代，前苏联军方技术人员GenrichS. Altshuller总结了一种解决实际问题而达到实现最终目的的发明创造解决理论（Theory of Inventive  Problem Solving，以下简称TRIZ）[6-7]。TRIZ 的问题模型分为四种，分别涵盖技术矛盾、物理矛盾、物质-场问题和知识使能问题，该四类问题可通过矛盾矩阵、分离原理、标准解法系统和知识与效应库解决。其解决问题模式如图1所示。

TRIZ是综合矛盾冲突与矛盾体系的发明创造解决问题理论。在众多不同问题的解决办法中，存在着相同的且数量局限性的原理或规律，通过TRIZ 的解决问题工具可以提供一个通用的解决思路。如 Yang Wen-dan[6]与袁芬[7]提出 QFD 与TRIZ相结合的方式构建问题解决框架以提出创新思路。刘练波[8] 运用TRIZ对 CO2捕集再生工艺进行分析，以通用工程参数构建矛盾矩阵得出改进的发明原理，最终确立解决方案。沈微[9]利用TRIZ理论分析集装箱门锁之间的技术矛盾，通过TRIZ解题模式设计改进结构，使改进后集装箱提升搬运效率。徐静[10]在药品安全领域的舆情管理问题中，运用TRIZ 的良好适应性特点，构建冲突矩阵、分析原理以得出解决方案。通过上述学者在各领域的TRIZ应用，在快递封箱结构创新设计中，亦可基于TRIZ分析，通过39个通用工程参数、40条发明创造原理等对封箱结构的设计发明起到指导作用[11]。

2 传统包装问题分析

我国快递包装仍然处于较为落后水平[12-15]，购物满意度的调查中[14-15]，卖家提供的商品包装以及快递包装已经成为消费者满意度评判标准之一。而当加入绿色包装理念后，不仅将绿色包装的使用转化为消费者的社会责任，而且可以提升消费者购物满意率，增加消费者对产品的喜好程度，同时加大绿色快递包装的推广，减少包装中对环境有害的材料[16]。因此，产品包装不仅关注密封程度、包装方式、包装的满意度与包装美观等问题，绿色包装也将成为快递包装中消费者满意度评价服务的重要指标之一[17]。

2.1 耗损率高

由于担心邮寄过程中货物的损坏，企业和快递公司都会增加辅助材料以保护货物，并存在过度包装的问题。由于消费者绿色理念没有深入普及、尚未形成绿色的消费观念，使得绿色包装需求不足以形成经济规模。同时消费者签收后即将包装视为废弃物。而在快递包装封箱过程中，为使商品在运输中不被损毁，往往会过量使用胶带封箱，不僅造成资源上的浪费，同时封箱胶带中含有对环境有害的物质，会对土壤、水源等造成污染。因此，传统包装盒的高耗损率问题导致社会总成本增加，不利于绿色物流的发展。

2.2 效率低

传统的依赖胶带缠绕包装的包装封箱方法速度慢、效率低，在胶带缠绕箱体时无法避免地使包装环节增加了时间成本。而且在此过程中，往往还涉及到包装胶带的过量使用，导致配送成本提升。

2.3 隐私泄露

在传统包装中，当包装破损后或封箱不完整时，操作员仅需补加胶带就可以完成二次封箱包装，虽然该方式操作简易，但由于缺乏有效管理，导致消费者对该过程并不知情，严重损害到消费者的隐私权益。因此，传统包装不能很好地保证消费者隐私，售后服务中也往往会因此产生买卖纠纷。

3 基于TRIZ理论的零胶快速封箱的快递包装设计

3.1 运用技术矛盾找到解决问题思路

通过TRIZ理论对原有的传统包装进行功能分析，通过TRIZ的解题模式反复迭代，参照39个通用工程参数构建技术矛盾，并选择40条创新原理中的合理项进行分析，分解现有传统包装封箱手段不足之处，对包装的材料选取、封箱方式、外观进行改善，并对快递包装回收系统提出建议，使包装达到零胶封箱效果并有效提高包装封箱效率。

40条创新原理是TRIZ 问题的通解，涵盖了人类发明创新所遵循的共性原理，是解决TRIZ 问题的基本方法。通过矛盾矩阵提取通用工程参数建立矛盾冲突矩阵，见表1。根据矛盾冲突矩阵表与零胶便捷式封箱的快递包装结构设计想法，可得出1号分割原理、7号嵌套原理、22号变害为利原理、24号借助中介物原理、27号廉价代替品原理、35号物理或化学参数改变原理、40号复合材料原理具有可行性。根据7条原理可确定2种零胶便捷式封箱的快递包装结构的解决方案，见表2。

确认两种改善解决途径：改变现有胶带材质，使用绿色无害材料合成新型胶带;改变包装封箱方式，采用零胶材料的机械组块结构封锁箱体。对比两种方案：方案一采用绿色环保无害材料合成新型胶带，替换原有胶带组成材质中含有的对环境有害的物质，以消除对环境所带来的污染;方案二是更换包装的封箱工具，避免胶带的使用。其中第一种方案为直接合成新型绿色材料，属于化学技术问题，不适用于TRIZ解决，且制造成本与使用费用高昂，不利于市场投入。第二种方案用现有技术对传统包装的封箱手段进行特性传递，减少研发成本，能够更好地进行市场投入。

3.2 包装的封箱设计理念

基于 TRIZ 理论的40条发明创造原理：分割原理、嵌套原理，设计一种便捷、绿色的包装封箱结构。

（1）分割原理。指将一个物品的整体分成两个或多个相互独立的个体部分，这个个体部分具有易组装拆卸的特性。快递包装的胶带缠绕封箱方式既浪费资源又会在弃用后对环境造成污染，所以如果用可降解的尼龙材质给包装封箱口配一把“锁”，这样就能够避免胶带的使用，同时可免去胶带缠绕的时间，减少快递包装的封箱时间，提升物流作业效率。

（2）嵌套原理。指把一个物体嵌入到另一个物体，然后将已嵌好的物体继续嵌入到第三个物体，以此类推。通过嵌套的方式为包装封箱“锁”提供设计思路，可采用现有的自锁式尼龙扎带进行特性传递给包装封箱上“锁”，将“锁扣”与“锁头”分别固定在包装上，完成包装的封箱设计。

3.3 包装的封箱设计原理

通过上述分析，所研究的零胶纸箱封箱手段采取自锁式尼龙扎带（如图3所示）分割处理并嵌套在箱体进行封箱，其中图3中 1所展示为自锁卡扣上的卡齿，2是自锁卡扣上的卡锁，2.1与2.2形成类沙漏结构。

所研究的便捷、快速封箱的零胶快递包装结构主要用于快递运输配送中的装运媒介，其展开图如图4所示，底面由131、132、133、134相互折叠构成，通过虚线部分嵌压组成封闭式箱底，121、122、123、124构成纸箱四周，111、112则是纸箱顶板封口，其中纸板圆孔为嵌套式自锁卡扣嵌入口。该纸盒的成型工艺如图5所示。

3.4 包装的封箱设计应用

根据上述设计方案所描述的零胶便捷式封箱快递包装结构，在操作应用中可利用固定在纸箱上小孔的嵌套式自锁卡扣通过嵌套的方式使卡扣与卡锁咬合。自锁卡扣为贯通式结构，在使用时将食指穿过卡扣抵住箱体，选择卡齿咬合位置从而完成封箱。由于该结构设计的快递纸箱卡扣在开箱后需要更换卡扣后才能继续用做封箱，使箱体具备一次性使用特点，减少了在快递运输途中的二次拆包问题，同时为纸箱印刷二维码使之具备唯一性。

由于在快递运输途中，可能会出现箱体破损导致运输目标受到损坏，在更替纸箱后无法辨别事故责任方，出现不必要的买卖纠纷，但该包装封箱结构具备的一次性与唯一性特性，使在包装破损更替其他包装后能够让消费者知晓箱体破损，从而减少不必要的买卖纠纷。

4 结语

基于TRIZ理论设计的零胶便捷式封箱的快递包装结构，通过选取合理的通用工程参数构建矛盾冲突矩阵，结合7条发明原理，对传统的包装封箱方式进行创新设计，确定了零胶便捷式封箱的快递包装结构的设计方案。所述的零胶便捷式封箱的快递包装结构避免了传统胶带缠绕式的封箱手段，采用一种全新的封箱结构，做到了真正意义上的零胶封箱，通过包装平面设计展开图可实现纸盒的自动化生产。

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