快遞行業自助耗材柜的研究

趙 靖，蘇天嘯 （山東新北洋信息技術股份有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

在快遞行業，快遞公司需要對用戶郵寄的快件進行包裝、打印及粘貼運單后進行轉運。包裝耗材一般有紙箱、膠袋、文件封、透明膠帶等，運單主要有熱敏運單、常規運單等。這些耗材均需快遞人員隨身攜帶，特別是包裝紙箱，體積大、重量重，給快遞人員帶來沉重的工作負擔，嚴重影響了快遞業務的效率；各營業網點也均需要設置耗材倉庫，配置庫管員，對耗材進行人工收、發管理，庫管人力成本和庫儲成本都比較高，人工管理耗材漏洞多，不能形成即時報表，給耗材盤點和調配帶來諸多管理問題。

如何減輕快遞員勞動強度，降低快遞公司運營人工成本，降低運營場地面積，精準掌握耗材時時消耗情況，高效進行調配，是目前解決快遞行業生產成本高的最大痛點之一。

根據對快遞行業快遞員的工作場景、快件包裝耗材的種類、快件派件業務流程等快遞業務的調研結果，形成了快遞行業耗材管理方面的解決思路，即取消各營業網點的耗材倉庫和倉管，在居民區、商業區、寫字樓、工業區及各營業網點靈活配置自助耗材柜，與快遞管理系統聯網，做到耗材就地供應、自助領用、聯網管理，提高快遞業務的運作效率。

1 應用場景概述

自助耗材柜在快遞公司營業網點、居民區、商業區、寫字樓、工業區等場所內使用，由快遞員通過工卡刷卡方式登陸，打開柜門，根據快件大小靈活地就地取用耗材，領用數量和領用種類由設備自動記賬并通過物聯網[1]系統上傳到快遞管理系統，既減輕了快遞員隨身攜帶快遞耗材傳統方式的勞動強度，也提高了將快件帶回營業網點進行重新包裝的工作效率。

通過對目前國內大型快遞公司調研，得出以下用戶需求：（1）使用自助耗材柜替換現有耗材倉庫和倉管員，節省大量的場地成本，實現節能降耗；（2）通過自助耗材柜在營業網點、居民區、商業區、寫字樓、工業區等場所的廣泛布置，降低快遞員的勞動強度，提高快遞員的工作效率，提高快遞系統的運營效率；（3）利用自助耗材柜與物聯網系統聯網，實現耗材的時時監控，實現高效配送和精準管理。

2 功能研究

通過對快遞公司收派業務、耗材管理業務的研究，自助耗材柜需要具備以下功能：

2.1 業務界面簡單友好

需采用觸顯一體屏，業務界面圖形化，操作簡單，軟件業務層不超過3層，工作過程中設備工作狀態在界面顯示，易于快遞員簡單使用。

2.2 倉儲功能

自助耗材柜至少可裝入1#～8#八種規格的包裝紙箱、兩種運單、三種包裝膠袋、兩種文件封等；包裝紙箱的庫存收容量由快遞公司統計得出，一般1#、2#小型紙箱用量最大，存儲量要求最大。

包裝紙箱屬粗纖維親水材料，加上結構為疏松瓦棱結構，紙箱與空氣接觸面積大，易吸潮吸水，所以柜體、格口門需要密封防潮。

2.3 IC卡識讀、條碼識讀功能

為方便所有快遞員領用和補料員補充，需要使用員工IC卡登陸，也可使用條碼掃碼登陸，后臺可對操作人員進行授權管理。

2.4 自動開門功能

為方便領用和補充，需要前端開門，柜門由電磁鎖控制，實現自動開門功能。

2.5 自動記數功能

需滿足快遞業務需求，易用性強，操作簡單，無論領用耗材還是補充耗材，均需自動識別耗材數量，不進行人工計數，避免增加工作難度，規避人工作弊。

2.6 網絡通訊功能

為滿足設備不同的應用場地環境條件，需配置以太網、wifi、4G移動網絡通訊功能。

2.7 自動形成業務報表

耗材領用及補充，設備能夠自動生成每個快遞員、補料員的業務報表，時時或定時上傳系統，滿足整個物流系統的業務管理。

2.8 擴展功能

不同場所快遞業務頻度存在較大的差異，耗材日消耗數量和種類差異較大，自助耗材柜需要靈活地實現耗材容量、種類擴充，以滿足不同地區業務差異的靈活配置。

2.9 環境性能

需符合全國多種氣候環境，特別是北方低溫、南方高溫、高濕工作環境下的正常工作。

3 功能及性能設計原則

3.1 軟件業務功能

3.1.1 軟件總體設計思想

使用免費、開源的Android[2]作為自助耗材柜APP的開發平臺。自助耗材柜APP主要功能是耗材存、取過程中的計件、存取操作歷史數據的上報等；APP需通過android的aidl與中間層進行通訊，獲取物料的重量，以及對每個格口進行操作等；上報功能需要通過HTTP協議與后臺服務器進行通訊，上報后臺所需要記錄的數據。

后臺服務器使用Linux+Java+MySQL，便于耗材日常管理及補給，同時具備大數據分析與挖掘功能。

3.1.2 總體技術路線

自助耗材柜APP主要以Spring框架和java語言為主要技術路線；頁面主要用xml布局文件實現，而產品結構主要以MVP為主。開發過程中會使用數據庫、定時器、多線程等技術。

3.1.3 自助耗材柜系統架構（見圖1）

3.1.4 APP技術架構（見圖2）

3.1.5 APP組成及運行

（1）自助耗材柜APP：提供給用戶操作的圖形化界面。

（2）中間層APP：給自助耗材柜APP提供通用接口，間接執行相應命令和提供相應的數據信息。

（3）硬件設備：命令實際執行者和對應數據的原始提供者。

以上三者在整體自助耗材柜中的關系見圖3：

3.2 倉儲功能的設計實現

從自助耗材柜的應用特點來看，自助耗材柜屬物流系統終端設備，應用網點分布廣、數量巨大，所以柜體采用成本低廉的鈑金結構以降低快遞公司的設備成本投入，表面通過噴涂防腐；各個網點因業務量的區別較大[3]，柜體結構上需要設計成單個柜體，通過組合的方式來滿足不同網點對耗材需求量的配置需求。

柜體采用“1+N”的方式進行配置，“1”代表1臺主柜，“N”代表多臺副柜。將操作顯示屏、工控機、直流電源、硬盤、掃碼器、讀卡器、喇叭等模塊集成到主柜主控格口中，其余格口分隔后設置耗材筐盛放較小尺寸的耗材；副柜設置成雙層格口形式，盛放尺寸較大的耗材，并配置電氣接口板用于同主柜及其它副柜進行級聯，實現供電及數據通訊連接。

自助耗材柜需滿足的人體功能學的要求，易操作，柜體總高度控制在2 000mm以內，較小尺寸的耗材收納在物料筐內，并通過抽屜方式拉出方便存、取耗材的操作。

圖1 自助耗材柜系統架構圖

圖2 APP技術架構圖

圖3 APP系統構成圖

柜體的每個格口配置一扇格口門，采用電磁鎖控；室外安裝的柜體，格口門需設計防護結構防止雨水、灰塵、小蟲的進入，至少應達到IP54的防護級別[4]；同時設計安裝地腳，將設備固定在牢固的基礎上，防止臺風吹倒設備；為防止斷電情況發生，需設計應急裝置在停電時管理員能夠緊急打開格口門，避免對快遞業務產生影響。

3.3 IC卡識讀、條碼識讀功能的設計實現

在主柜操作面板上安裝IC卡讀/寫模塊[5]和條碼讀寫模塊[6]，用于設備識讀帶有IC卡芯片或條碼的員工工牌，領料員或物料員可方便地通過刷員工卡快捷登陸設備業務界面進行領料、補料業務，員工信息及業務數據自動記錄到數據庫。

3.4 自動開門功能的設計實現

除主控格口門采用鑰匙開啟外，其它放置耗材的格口采用電磁鎖進行開門。當員工刷卡或識讀工牌的條碼、并輸入個人密碼后，設備將對員工信息及密碼發送到系統數據庫進行權限驗證，權限驗證通過后，操作界面由登陸界面轉到業務界面，由員工選擇所需業務，并顯示各個耗材的庫存狀態。

領料員或物料員如果選擇某種耗材的補料或取料業務，主控模塊給相應的格口門鎖發出指令，相應的格口門門鎖自動打開并彈開格口門。

3.5 網絡通訊功能

采用成熟并廣泛應用的無線通訊模塊—4G路由器，具備以太網、wifi、4G移動網絡通訊功能。

3.6 自動計數功能

領料員或物料員選擇了某種耗材的取料或補料業務操作，主控模塊給相應的格口門鎖發出指令，相應的格口門門鎖自動打開并彈開，當員工完成了對耗材的取料或補充，關上格口門后，設備自動進行盤點，記錄員工取走或補充的耗材數量，并上傳系統。

耗材的計數通過電子稱稱重方式來記錄各種耗材的增量、減量數據，通過軟件對初始物料的平均單重的數據的采集與存貯、重量轉換為數量的算法和偏差的綜合計算及調整，得到員工取用或補充了哪些耗材的數量數據。

3.7 自動生成業務報表

自助耗材柜將員工、物料員的操作數據上傳到后臺系統，由系統自動生成盤庫、結算、核銷、補貨等的業務數據報表，可即時輸出每臺設備的即時補貨計劃。

3.8 擴展功能

對于應用在不同場所的耗材柜，耗材消耗數量種類不同，主要通過自助耗材柜的數量配置來靈活地實現耗材容量、種類的擴充，以滿足不同地區業務差異的靈活配置。

一般來說，耗材柜的擴展采用級聯方式來實現，每臺耗材柜需配置接口板，級聯采用RS485總線通訊方式，并提供所擴展耗材副柜的直流電源，將多個耗材柜與主柜的主機聯機，形成一套設備進行使用。

3.9 環境性能

自助耗材柜有兩種應用環境，一是在室內使用，對環境的要求比較低，無論在北方還是在南方應用，一般滿足0℃～40℃，10%～70%RH（無冷凝）的工作環境；二是在室外使用，需要滿足夏季南方高溫高濕和冬季北方低溫的環境氣候條件，一般要滿足-20℃～50℃，5%～90%RH（無冷凝）的工作環境，在電子器件選型方面需要注意；如果單片機和某些電子器件無法達到要求，可采用增設加熱器加熱、風扇降溫的方式來滿足工況條件。

4 技術應用前景

該技術研究成果已在國內某知名大型快遞公司進行小批量試用，十分顯著地提高了快遞員的收、發件工作效率，基本杜絕了耗材的浪費，顯著降低了快遞公司的運營成本，提高了管理效率。目前該公司已經開始大量采購，規劃大規模投入與應用。未來幾年后，如同目前的快遞柜一樣，大家會在您的社區里見到自助耗材柜的廣泛應用。