處理中心分揀設備選型經濟性分析

文/仲岑泓 魏俊榮

一、處理中心分揀方式

在郵政快遞行業，處理中心是快遞網絡的中間節點，主要負責包裹的路向分撥，是連接上游電商企業和下游消費者的關鍵一環。處理中心目前主要采用的分揀方式有人工分揀、膠帶輔助分揀及自動化分揀三種。

中國郵政現代化的自動分揀中心

人工分揀是指完全由人工而不借助其它機械設備輔助分揀的作業方式。人工分揀具有初期投資成本低、人工勞動強度大等特點，很多快遞企業在業務量不大的情況下更愿意直接采用這種方式產生效益。然而，整個作業過程完全依賴人工完成，效率的高低很大程度依賴于員工的熟練程度，隨著處理量的增加，快遞企業維持其運行的費用將不斷上升，總體消耗大、企業利潤率較低。

圖1：設備使用年限內總成本比較曲線趨勢圖

圖2：低速小件分揀設備

膠帶輔助分揀是指分揀人員借助于膠帶輔助傳輸、PDA等設備完成分揀作業的分揀方式。膠帶設備主要解決輔助傳輸、人員勞動強度過大等問題，而PDA掃描主要解決郵件分揀準確性問題。分揀之前，操作人員先通過PAD掃描包裹二維碼，將獲得的分揀碼標記在包裹上，后續分揀人員將對應的包裹分揀至相應路向的容器中。隨著快遞企業信息化及三段碼的普及，快遞企業在分揀時無需進行PAD掃碼標號，可直接看三段碼進行分揀。這種方式可以使分揀人員迅速地依據郵件的相關信息分揀至對應路向，提高了郵件的分揀效率及準確率，是目前中小型處理中心普遍采用的分揀方式。

自動化分揀方式主要采用自動化分揀系統將郵件分揀到指定格口。分揀作業本身不需要人員參與，但卸車、供件、裝車等工序仍需要人工完成。為實現高效率、高質量的分揀作業，自動化分揀設備在各個快遞企業中的應用越來越廣泛。郵政采用自動化分揀設備較早，于上世紀90年代初開始應用的托盤式分揀設備相比于人工分揀效率有較大幅度的提高。隨著技術逐漸革新，2000年以后，郵件處理中心開始使用交叉帶分揀設備，最近幾年快遞行業包裹量呈井噴式增長，高速度、高適用性的交叉帶分揀機開始廣泛應用，大型郵件處理中心目前普遍采用的雙層高速分揀系統每天最高可處理80余萬件，達到行業領先水平。這種分揀方式前期設備費用投入較大，但隨著業務量的增加，其人員需求增幅較小，當業務量達到一定規模后，分揀成本將明顯低于人工分揀和輔助自動化分揀，可以獲得較好的經濟效益。

包裹在從收寄到投遞的全流程中，分揀作業耗時較長，占用成本較多，因此分揀設備的選擇成為處理中心建設的一項重要決策。如采用自動化分揀設備可提高分揀效率、縮短分揀時限、節省人工成本等，但前期設備投入較大，且設備布置和使用缺乏靈活性。但若完全采用以人工和膠帶輔助揀選為主的分揀方式，隨著業務量的高速增長，處理中心的人工成本將大大增加。在何種業務規模下選擇自動化分揀設備可以獲得較好經濟效益一直是困擾工程決策的難題。本文將在成本效益的基礎上建立成本比較模型，提出一種評估處理中心配置自動化分揀設備性價比、經濟性的方法，并以中小型處理中心為例，在特定業務增長前提下，確定其配置自動化分揀設備或膠帶輔助分揀設備的投產年業務量臨界值。

二、成本模型的建立

由于分揀設備有一定的使用年限，因此成本模型是建立在整個設備使用周期的基礎上的。處理中心的成本主要包括人工成本和設備成本兩大類。

人工分揀的成本為階段性分揀所需的人工費用，主要指從事人工分揀工作的作業人員及有關人員的工資、獎金、補貼等費用的總和；設備成本為階段性分揀設備所需要投入的費用，主要指分揀設備的前期投入、運行過程中的電費及設備的維修保養費用等。

1.模型及相關參數

假設：

（1）設備使用階段性年限為n。

（2）資金的折現率為r。

（3）自動化分揀設備的初始設備投入為E。

（4）膠帶輔助分揀設備的初始設備投入為e。

（5）第i年的自動化分揀設備的年人工成本為Ai。

（6）第i年的膠帶輔助分揀設備的年人工成本為ai。

（7）第i年的自動化分揀設備運營費用（包括電費、維修保養費用等）為Bi。

（8）第i年的膠帶輔助分揀設備運營費用（包括電費、維修保養費用等）為bi。

其中，n為自動化分揀設備的使用年限；資金折現率r為投入資金的機會成本；分揀設備的初始成本E及e為初始購買自動化設備及膠帶輔助分揀設備的投資及安裝費用的總和；年人工成本Ai及ai即第i年從事自動分揀設備分揀及膠帶輔助分揀的員工工資、獎金、補貼等費用的總和；設備的維修保養費用Bi及bi為第i年設備運行的用電費用、維修保養費用的總和。

則可得出：

總成本=初始成本+使用年限內的總人工成本+使用年限內的總運營成本

自動化設備在其處理使用年限內的總成本現值C1可用如下模型計算：

膠帶輔助分揀設備在其處理使用年限內的總成本現值C2可用如下模型計算：

2.業務量臨界值的判定

自動化分揀和膠帶輔助分揀的成本會隨著處理中心業務量的增加而增加，但是增長幅度不同。同時，采用兩種分揀方式的初始資金投入也不一樣，因此根據投產年的業務量水平可以繪制出采用不同設備選型在其使用年限內的總成本曲線，兩種設備的總成本基本趨勢見圖1。

圖1中的交點即為自動分揀與膠帶輔助分揀的業務量臨界點，即處理中心采用自動分揀和膠帶輔助分揀的成本相同。當C1＞C2時，即在整個設備使用周期內采用自動分揀的總成本現值大于膠帶輔助分揀的總成本現值，此時應在處理中心選用膠帶輔助分揀，保持成本最小從而實現利潤率最大化；當C1＜C2時，即在整個設備使用周期內自動分揀的總成本現值小于膠帶輔助分揀的總成本現值，此時應該在處理中心內引進先進的自動化分揀設備，從而達到分揀成本最小化的目標。

表1：投產年日均量為3萬件的處理中心配置低速小件分揀系統成本計算表

圖3：膠帶輔助分揀設備

圖4：兩種設備配置方案的總成本比較曲線

通過如上所述的成本模型一方面可以計算出某處理中心在當前業務規模下，在設備使用周期內采用不同分揀設備的總成本情況，從而選擇較為經濟合理的設備選型方案；另一方面可以計算出對于投產年不同業務量規模的處理中心在設備使用年限內的總成本情況，從而得出自動分揀與膠帶輔助分揀設備配置的業務臨界點，為處理中心配置自動化分揀設備提出依據。

三、中小型處理中心分揀作業的總成本計算

下面以中小型處理中心為例，計算其在特定業務規模及業務增長前提下，采用特定的低速小件分揀系統和膠帶輔助分揀系統的總成本現值。

1.低速小件分揀系統的總成本計算

低速小件分揀系統主要配備一臺低速小件分揀機、伸縮膠帶機、配套膠帶傳輸及信息設備等，如圖2。郵件通過伸縮膠帶機卸車后由人工將大小件區分開，其中大件直接傳輸至后續膠帶系統進行掃描，之后由人工直接揀選至對應路向的伸縮膠帶機進行裝車作業；小件則傳輸至低速小件分揀機進行人工供件，到達后的小件自動落袋，并由人工扎袋后與大件合并路向裝車。該系統具有自動化程度較高、占地面積較小等特點。

配置自動化設備的使用年限暫按五年考慮，處理中心五年業務增長情況按照逐年遞減模式，分別取定為30%、25%、20%、15%。根據成本模型公式C1，以投產年日均量3萬為例，計算總成本現值情況見表1,即當投產年日均量達到3萬件時，配置低速小件分揀系統在設備使用五年中，考慮初期設備投資、人工成本、設備運營成本及折現率后的總成本現值分別為3703萬元。

2.膠帶輔助分揀系統的總成本計算

膠帶輔助分揀系統主要采用卸車、裝車伸縮膠帶機與進行揀選作業的膠帶傳輸線直接連接的布局方式，達到郵件自動傳輸、減少人員倒手的目的，如圖3。

郵件接收后，操作人員在伸縮膠帶機兩旁進行PDA掃碼作業，能夠做到直接裝車的郵件直接傳輸至對應的車位進行裝車，其它郵件則通過膠帶傳輸線傳輸至膠帶揀選環線的另外一側進行人工看碼分揀，到達離線車位后進行發運。該工藝方案主要采用人工和膠帶輔助分揀相結合的方式，前期投資較小、處理能力有限，但隨著業務量的增加，人工成本將有較大幅度增加。

配置膠帶輔助分揀設備的使用年限也按照五年考慮，業務增長情況同上，根據成本模型公式C2，仍以投產年日均量為3萬為例，計算總成本現值情況如表2所示，即當投產年日均量達到3萬件時，配置膠帶輔助分揀系統在設備使用五年，考慮初期設備投資、人工成本、設備運營成本及折現率后的總成本現值為2651萬元。

表2：投產年日均量為3萬件的處理中心配置膠帶輔助分揀系統成本計算表

四、經濟性分析及設備選型建議

以上低速小件分揀系統和膠帶輔助分揀系統總成本現值的計算，旨在確定當處理中心在投產年日均量3萬件時，在一定業務增長前提下，采用膠帶輔助分揀系統要低于采用低速小件分揀系統的總成本現值。那么在何種業務規模配置低速小件分揀系統經濟性更好呢？我們可以根據成本模型公式C1、C2及相關參數，分別計算投產年日均量從5000件到10萬件配置低速小件分揀設備和膠帶輔助分揀設備的總成本現值情況，繪制兩種設備配置方案的總成本比較曲線，見圖4。

從圖4可以得出，在該種業務增長規模和確定的設備配置前提下，配置低速小件分揀系統和膠帶輔助分揀系統的臨界點約為6萬件，即投產年日均量若達到6萬件以上，該處理中心配置低速小件分揀系統的總成本更低；投產年日均量若未達到6萬件，則配置膠帶輔助分揀系統的經濟性更好。

五、處理中心分揀設備選型經濟性分析的意義

在業務規模和增長情況一定的前提下，選擇工藝設備配置方案時，可通過以上建模及計算分析方法確定其不同設備配置的總成本現值情況，以得出比較經濟合理的設備配置方案。另外，對于建設主管部門，可根據各地處理中心的業務規模合理配置自動化設備，并可根據業務發展預測有根據、有步驟地實施自動化分揀與膠帶輔助分揀系統的建設，以促進企業的自動分揀進程，提高其在快遞行業的競爭力。