基于智能云柜的快递包装易回收结构设计研究

彭小鹏 周晋恺

摘  要：当前，快递包装的废弃量非常惊人，回收处理的成本很高，给环境保护带来极大压力。为了方便快递纸箱回收，需要探索几种易于折叠的纸箱结构，提高当前快递纸箱的回收利用率，节省资源并减少环境污染，为我国生态社会的建设添砖加瓦。基于此，借鉴苏宁“共享快递盒子”计划和京东环保“清流箱”的案例，结合智能云柜自主回收的功能，通过巧妙的包装结构设计方式，使快递取件人在取出商品后能方便地把纸箱折叠，并让智能云柜快速稳定地识别和处理，便于快递员回收与循环使用。

关键词：快递包装;循环使用;结构设计;智能云柜

基金项目：本文系广东省哲学社会科学研究课题“电商时代快递垃圾源头控制与绿色循环包装创新设计研究”（GD20CY540）研究成果。

近年来，由各大电商平台形成的快捷消费模式，推动了我国整体消费购买力的提升。逐年攀升的网购量，更是持续刷新了快递的业务量。在2020年“双十一”期间，全国生产了260亿个纸箱，在短短的5年间就翻了近3倍。使用和加工这些材料大约将会排放1303万吨二氧化碳，需要种植7.1亿棵树才可完全吸收，这给我国环境保护带来了沉重的压力，因此，快递包装的污染问题亟待解决。尽管相关快递包装回收政策早已出台，但在真正有效地推进包装回收和利用，促进快递包装的绿色转型过程中仍然存在诸多困难[1]。

一、传统快递包装结构及回收利用的现状

（一）传统快递包装结构的特点

目前，物流行业在快递包装时会根据所寄快递的种类、大小来选择相应的包装类型。快递外包装主要包括塑料袋、气泡信封袋、编织袋、瓦楞纸箱、木条箱等类型，有时为了避免产品在运输过程中遭遇碰撞时产生破坏，人们还会在内包装中的缝隙内添加不同的填充物来实现缓冲。在诸多包装类型中，瓦楞纸箱是快递行业中使用最多的外包装，同时，也是快递包装回收循环使用最多的材料之一。在日常快递包装中，双层瓦楞纸板及三层瓦楞纸板占90%以上，一般对于大件商品会使用具有最高抗压强度、最大弹性和缓冲性的A型纸板或B型纸板，对普通的商品则使用最常见的C型瓦楞纸板。

（二）快递包装回收利用的现状及原因

快递包装回收循环使用是治理快递包装污染的重要措施，但快递包装回收利用困难重重，回收及循环利用率非常低，这种形势不容乐观。目前，共享包装回收的途径之一，是依靠在生活区内安装对应物流公司的回收站或回收装置，要求消费者自行将共享包装放入对应回收站中。这种方式不但需要建造回收站或回收装置，增加了财力消耗，同时也占用公共资源，并且回收率不高。据调查统计，仅20%的消费者会选择将包装进行重复利用。对于未在公共区域内提供回收装置的生活区，则大部分快递包装被当成垃圾丢弃，这部分消费者有60%之多。另外还有少部分消费者把纸箱当废弃纸皮，采取废品回收的模式来处理。

造成这种情况的原因很多，就快递公司而言，由于没有形成规范化的操作流程和回收体系，导致回收的物流和人工成本过高，使得他们一直止步不前;就商家和消费者而言，目前快递包装造价相对低廉，他们的回收动力也不足。另外，传统的快递包装模式与材料也限制了快递包装的回收与循环利用。

二、当前生态环境对快递包装设计及回收的要求

（一）当前生态环境的现状及未来前景

我国是一个森林面积匮乏、生态资源不平衡的国家，森林覆盖率远低于31%的全球平均水平[2]。另外，快递包装塑料袋每生产1吨，需要消耗3吨以上的石油，不可回收的塑料袋無论是在垃圾填埋场还是暴露在自然环境中都需要 200-500 年才能完全降解。如果快递包装的问题再不进行有效的解决，将会对我国生态环境产生不可逆转的破坏。未来快递行业应该是绿色环保和可持续发展的，要想打破传统快递包装所带来的僵局，则需在包装设计上开启新思路，改变当前快递包装使用与回收流程，通过设计创新促进快递包装的循环使用。

（二）当前快递包装的设计及回收要求

包装循环利用的难点在于回收，一个良好的回收模式将大大提高回收的效率。从回收体系来说，未来快递包装须针对以下几个要求进行设计：1.延长包装的使用寿命。包装是整个循环生命周期的核心要素，使用寿命决定了包装的可循环次数，普通的包装要能回收利用5次以上才能提高资源的利用率。2.创新包装结构，解决快递包装在使用流程中的效率问题。优化包装外观同时简化包装运输、使用、回收、再利用环节，既方便工作人员回收与管理，又使消费者对使用与回收方法一目了然，减少人力的浪费[3]。3.包装种类丰富。要有一个系列的包装规格，以适应所有的产品，从而减少在包装过程中对填充物品的使用，降低包装成本。

三、智能云柜技术的应用现状及发展机遇

物流行业为了减少在派件环节中的等待时间，开发出智能云柜，亦可称之为自助取货柜。从2010年中国邮政建立第一台智能包裹投递终端，到2016年云柜市场以丰巢、速递易、e栈的创赢联盟，开启了智能快递柜在我国发展的篇章。智能云柜的应用使收、寄件更加便捷，无需依靠物业或是便利店代收，减少了快件问题产生的纠纷。在后疫情时代，人们一些生活方式、行为习惯以及思维模式随着疫情的产生也发生了改变，例如更加依靠网络购物，更加喜欢无需与人接触的取件方式，这也为智能云柜的发展提供了新的机遇。

（一）智能云柜的关键技术与特点

为了方便实现物品的存取，云柜终端设备通过RFID、红外传感器、激光扫描仪和其他信息传感设备，实现扩展的智能扫描与识别，读取相关信息并将其连接到互联网，实现与服务器端的数据交换。这些数据可以监控每个智能云柜的运行状态以及使用情况。云柜服务器端拥有API（Application Programming Interface，应用程序接口）与远程管理系统，帮助及时查询、物流跟踪、单号识别等功能，提供应用程序与开发人员基于某协议的标准，便于开发人员自由调用接口。此外，智能云柜还有抗干扰监控系统，可以保护客户的有效权益与信息及物品安全。从智能云柜的技术特点来看，它可以有效解决物流行业中备受关注的运输损失和交货时间冲突的问题，能为用户提供合适的时间和地点来接收货物[4]。

（二）智能云柜在包装回收中的优势

1.提供了便捷的回收渠道。有了智能云柜后，只需要消费者在取出商品后将包装再放入云柜的回收部件内，快递员每隔一段时间再取走包装即可，既不会占用快递员或是消费者的过多时间，也不需要建造过多的回收站。

2.利于消费者主动参与。近年来我国环保力度逐渐加大，人们普遍具有了环保意识，只要提供更加便利的纸箱回收方式，消费者就能积极参与回收活动。智能云柜添加回收包装的功能后，能够方便消费者即拆即回收，不需要额外付出精力，有利于他们主动参与。

3.促进了物流公司的业务发展。智能云柜的应用能减去包装回收的多个环节[5]，同时也有利于落实我国的相关环保政策，以发展循环使用包装来应对环境污染的压力，为物流公司树立正面而积极的形象。

四、结合智能云柜技术的循环包装结构设计方法

（一）智能云柜中可循环使用的包装材料选择

选择循环使用的包装材料应该：一是须遵守材料本身及在制作过程中的环保无污染原则，确保包装的卫生与安全性，减少对环境的污染与破坏。二是要考虑到包装在回收过程中要进行折叠，因此，材料本身需拥有足够的坚固度与柔韧性，即要有减震、缓冲等功能，能够对内部物件进行有效的保护，确保其安全。三是材料需要具有防水性、隔热性、绝缘性等较好的化学稳定性能，既要防止外界诸如空气、温度、水雾等因素对包装内物件产生影响，还要能够保障即使遇到包装内物件破损导致液体渗出，也不会对包装产生损坏，确保包装的重复使用。

相比之下，PP材料本身耐高温、耐腐蚀，也是承受反复弯曲能力最强的通用塑料，非常贴合回收环节中对包装折叠堆放的需求，因此，PP是循环包装的理想材料。同时，PP易于与其他材料混合，可为包装提高刚性与缓冲性。除了PP材料外，离聚物树脂、PUR材料也可作为循环包装的第二选择。此外，在减震材料的选择上，可使用EVA，其卓越的吸收性能与可回收的特点加上良好的填料包容性，可提高包装的缓冲效果。

（二）智能云柜中易回收的包装结构设计方法

1.模块化包装结构。模块化设计的包装可提高回收与利用率，遇到部件损坏的情况只需替换破损部位，而无需将整个包装丢弃，减少了资源浪费。但模块化部件不能过多，否则会导致使用者在包装拆分或组装过程中发生错乱，或致使部件丢失，影响回收人员的工作效率。在该箱体的结构设计上（如图1），各个面板都可进行拆卸，在各块面板的两端都设有2个卡扣，组装时2块面板之间可用卡扣相连接，同时用封箱胶片进行粘连，让箱体更加稳固。

2.一体化包装结构。一体化设计则与模块化方式相反，其包装结构是使包装各个部件组成紧密连接相互配合的整体（如图2）。一体化结构是包装的拆卸与安装方式中最为高效的设计，其便携收纳功能易于配合用户在云柜的包装回收。一体化包装结构可用于相对稳定、不易破碎、形态结构非固定或是对包装防护性能要求不高的快件。包装在开合面处可利用磁铁式的吸附性能，同时利用四个侧面相连部位的吸附形式达到固定箱体结构的目的。将开合面向上打开，同时将支撑面朝下方拉伸，可实现快速的包装拆卸。考虑一体化包装的折叠问题，在包装相邻面之间，设计适合大小的凹槽，方便包装拆卸后的折叠与收纳。

3.折叠化包装结构。参考苏宁“共享快递盒子”与京东“清流箱”的包装设计，可折叠结构使包装回收过程更加高效，并且在云柜中堆叠包装时，折叠结构能减少空间浪费，增加云柜中包装的储存量。折叠化包装结构（如图3）综合了包装的模块化与一体化设计，上下两处顶板与底板可进行拆卸，而中间部分的4个侧板相互连接，通过拆卸上下处顶板与底板，对侧板进行适当的挤压，使侧板实现折叠功能。侧板之间可通过铰链进行连接，既可以增加包装折叠时的灵活度，也可提高包装在使用状态下的稳定性。

（三）智能云柜中易再用的快递包装使用方式

智能云柜作为循环使用包装的回收渠道，依赖智能化技术以实现快递配送、包裹储存、包装回收，通过智能云柜与主机服务器相连接，运用互联网、物联网、云计算等新型技术，管理物流服务。

依托智能技术支持，循环包装将通过以下流程进行使用。

1.寄件人通过客户端选择寄件服务并填写信息，在智能云柜站点放入寄送物品，工作人员到达智能云柜站点取走快件，工作人员使用循环包装作为快件的外包装，并扫描包装RFID电子标签、二维码（每一循环包装均拥有独立的电子标签，保护用户信息不被泄露），通过云端记录快件信息，使快件能够实时跟踪，方便用户查询快件信息。

2.快件到达后，由派送员将快件带到收件人处的智能云柜站点，再次扫描包装并在云柜储存快件，更新云端信息，向收件人发送派送信息。

3.收件人通过智能云柜的触摸屏输入快件信息，或是扫描获取的二维码，拿取快件，将快件取出后拆开包装，将内部物件取出，折叠外包装，在云柜回收处存放包装，云柜内部RFID读取器识别包装信息后，完成快递签收，在一定时间后由派送员批量取走储存在云柜内的包装，实现包装循环使用[6]。

五、结语

快递包装循环使用是实现物流行业绿色转型的重要环节，绿色物流是一个全链路的概念，其最终目标是可持续发展。智能云柜的快递包装循环使用不单单是使用流程上的改变，同时也依附于全社会环保理念的重视，以及各类人群的踊跃参与。本文通过对传统快递包装结构与材料、快递包装回收现状问题及智能云柜的优势进行分析，归纳出解决快递包装循环使用问题，并提出智能云柜与快递包装的设计方法，为设计师在智能云柜的设计上投砾引珠，有助于在未来改善我国物流行业的资源浪费问题。

参考文献：

[1]张俊杰.网购时代下快递环保包装解决策略[J].包装工程，2015（20）：96-99.

[2]赵其国，黄国勤，马艳芹.中国生态环境状况与生态文明建设[J].生态学报，2016（19）：6328-6335.

[3]金诗韵，盛建平，关崇山.快递包装的标准化和减量化设计[J].包装工程，2019（3）：149-155.

[4]郑林静.智能快递柜在高校中推广的前景调查与分析——以江苏师范大学科文学院为例[J].中国物流与采购，2019（23）：42.

[5]王晶，朱爱红.基于UTAUT模型的包装回收功能快递柜使用意向實证研究[J].包装工程，2019（17）：131-137.

[6]汪梓懿，张雪斌，姜大立，等. 基于智慧物流的高校快递包装回收流程再造与优化研究[J].包装工程，2018（23）：20-24.

作者简介：

彭小鹏，仲恺农业工程学院副教授。

周晋恺，仲恺农业工程学院硕士研究生。

通讯作者：尚华，广州理工学院教授。