摘要：蓬勃发展的快递行业对快递包装用品需求日益旺盛。传统的快递箱在运输过程中常有损毁较多、难以重复利用的现象。因此提出一种可循环使用的环保快递箱有着实际的价值和意义。针对传统快递箱丢件多、缓冲性差及防潮耐火能力差的缺点，提出一种“外袋-箱体-内衬”的结构，构建单次使用成本函数W单选择最优材料，使得所设计的共享环保快递箱具有良好的经济效益和环保效益。
关键词：快递箱；共享；经济效益；环保效益
引言
在互联网技术和经济快速发展的背景下，我国传统零售业正在经历巨大变革，尤其以阿里巴巴、京东商城、苏宁易购等企业为先导，将传统零售模式转变成O2O模式，这也直接促进了近年来快递业的指数级发展。据统计，2016年我国快递业耗用编织袋约32亿条、 塑料袋约68亿个、包装箱37亿个、胶带3.3亿卷，其中所用的纸箱原纸达4600万吨，可等价为7200万棵树木或46.3个小兴安岭[1]，而回收率则不到10%。造成巨大的资源浪费和环境污染。调查还发现，制造业较发达的长三角地区部分网络卖家反映，过去五年纸箱的采购价格年涨幅均高于20%，已出现需求高于供给的趋势。截至发稿日，由于我国尚未形成全国性的垃圾分类回收机制，故而短期内较难提高快递包装的回收率。结合当前较为火热的共享经济思想，提出一种基于共享理念的环保快递箱设计。
1.国内外发展现状
国内企业如苏宁易购和京东商城已在实验PP材料制成的循环使用快递盒，两家企业拥有自有物流链，易于回收。苏宁于2017年推出循环使用快递盒，使用效益较好，单个成本25元，设计寿命1000次，平均成本低于传统纸箱的0.15-2.24元[2]。缺点一是由于尺寸和强度限制，共享快递盒仅在3c、母婴、快消品范围使用，范围较狭窄，二是目前仅能苏宁内部循环自用，未进行社会推广[3]，也未经过行业测试。
对于发达国家而言，得益于较为完善的垃圾分类回收体系，对纸箱的回收利用率较高，故而很少有企业或组织推行共享化的快递盒。芬兰的REPARK公司提出了据称可大幅降低碳排放量的RePark解决方案，主体是由聚酯纤维外袋和微孔聚氨酯缓冲内层结合而成的包装盒。
2快递箱设计
针对传统快递箱一次性、防潮防水性能差、强度低和苏宁易购共享快递箱容量小强度低的问题。且考虑到快递业普遍存在的暴力分拣的现状。我组提出快递箱由外袋、箱体、内衬三部分构成的设计方案。
2.1整体结构
外袋（如图1）为可拆卸设计，使用弹性细线进行捆绑。可根据需要快速拆卸安装，主要起防潮、防刮擦的作用。细线的使用降低了胶带的使用量。细线的连接扣可扮演“铅封”职能。
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图 1 外袋设计
箱体（如图2）为刚性结构，有别于苏宁易购方案的可折叠结构，使用刚性壳体合页式开闭结构和搭扣结合，相比可折叠结构壳体的结构强度更佳，容量更大，防潮防水性能更好，寿命更长；合页式机械结构和搭扣开锁结构可靠性高，寿命长。箱体外围连接处采用钝角或圆角设计，更加抗摔。内衬均匀敷设在箱体内部，与箱体构成刚性连接，主要起缓冲作用。特别对内部连接处进行类似“倒角”的加厚敷设，提高缓冲能力并加固箱体。
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图 2 箱体及内衬设计
2.2材料选择
常见的外袋材料包括牛皮纸、聚氨酯微孔弹性体、可发型聚苯乙烯和微孔发泡聚丙烯、麻布、棉布、涤纶。其物理性质对比如下。
为达到环保、节约的目的，选择材料的原则应为在无污染或低污染的前提下尽可能降低单次使用成本，而单次使用成本可量化为评价函数W，。
其中C为单件成本，L为其寿命即平均可循环次数，为一常数，为相应环境恶劣程度下损毁率，通常采信行业平均损失率，此处采用国家邮政局所公布的2019年10月数据，平均有效投诉率为0.29%，其中损毁投诉率27.1%，即取0.0007859。H为材料的风险指数。V为快递所携带货物的价值。
H可表示为H=k1x1+k2x2+k3x3...。
x1x2x3为材料在不同种意外情况下损毁指数；k值则为相应情况发生可能性的指数。
为使得W单最小化，需尽可能降低C，提升L，降低H。
通过调研物流服务公司得到普通快递损毁原因的大致比例（部分物流服务公司仅提供模糊数据）快递损毁中丢件占到约65%，压撞毁约25%，偷窃约5%，受潮约3%，其他诸如火灾等占2%。采信此数据，k1为压撞毁情况损失指数取0.714，k2为防潮取0.086，k3为阻燃取0.057。外袋材料的k1为刮擦磨损指数。
搜集常见的包装材料包括牛皮纸、棉布、麻布、涤纶等，常见的箱体材料包括瓦楞纸、ABS工程塑料、亚克力、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯，常见的内衬缓冲材料包括EVA、合成橡胶、聚氨酯微孔弹性体、可发型聚苯乙烯和微孔发泡聚丙烯的各项物理参数包括价格、密度、防潮性、阻燃性等数据。
首先出于毒性、环保需求和潜在法律风险排除可发型聚苯乙烯、麻布、合成橡胶。分别取不同区间的V值，使用Matlab2016a软件计算材料的单次使用成本W，得到曲线如下图。
图 3 外袋材料成本对比
图 4 箱体材料对比.png)
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图 5 内衬材料对比
由图3得，除有毒的可发型聚苯乙烯外，涤纶成本最低，且防刮耐磨性能突出，最适合作为外袋材料。由图4得，聚氨酯微孔弹性体作为箱体材料时，当物品价值超过约100元人民币时具有较大的经济效益。聚氯乙烯在小于约100元人民币时经济效益较大，但高价值货物时无优势。故考虑聚氨酯微孔弹性体作为箱体材料。由图5得在内衬材料中，EVA和聚氨酯微孔弹性体差比不大，考虑到EVA减震性较好，故可采用EVA和发泡程度较高的聚氨酯微孔弹性体，因箱体材料已选择聚氨酯微孔弹性体，故内衬采用发泡程度较高的聚氨酯弹性体以规模效应削减成本。
3. 结论
一种基于共享理念的环保快递箱解决方案，包括：由涤纶外袋、聚氨酯微孔弹性体箱体、较高发泡程度的聚氨酯弹性体内衬、信息化拓展模块组成的快递箱。常规使用中其拥有50次以上的使用寿命，较大程度降低了成本。多种材料的组合搭配使得其拥有良好的缓震、防潮、阻燃效果，有效防止快递损毁。一种基于共享理念的环保快递箱解决方案较好的解决了传统快递箱寿命短、污染大、回收难的问题，达到了节约资源和保护环境的目的。
参考文献：
[1]陈根龙.绿色物流下的共享快递盒[J].现代营销(下旬刊),2019(10):120-121.
[2]但雯萱,昌彦汝,王梦,钟之.绿色经济下共享快递盒的研究——以苏宁易购为例[J].现代商业,2018(29):13-14.
[3]江葵燕,罗惠欣,叶宏锦.苏宁共享快递盒的运作优化研究[J].现代商贸工业,2019,40(16):27-29.
论文作者:祝晓博
论文发表刊物:《科学与技术》2019年18期
论文发表时间:2020/4/28
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