基于功能配置下共享快遞包裝模塊化設(shè)計研究

朱和平，王程昱

（湖南工業(yè)大學(xué)，湖南株洲 412007）

在保持高速發(fā)展態(tài)勢和變革轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟(jì)背景下，中國快遞市場格局演變加速，邊界不斷延展，更快地向滿足消費(fèi)多元化及分層需求方向發(fā)展。根據(jù)國家郵政局快遞大數(shù)據(jù)平臺實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2021 年我國快遞業(yè)務(wù)量已達(dá)1000 億件，這標(biāo)志著我國郵政快遞業(yè)發(fā)展又邁上了一個新的臺階[1]。然而迅速崛起的快遞企業(yè)，群雄逐鹿，大量使用低成本的一次性快遞包裝，把處理垃圾責(zé)任推給社會，導(dǎo)致原有的生態(tài)平衡格局被打破。據(jù)全球性環(huán)保組織綠色和平發(fā)布的數(shù)據(jù)指出，在2000—2018 年之間，我國各類快遞包裝材料消耗量從2000 年的2.06 萬噸增長到了2018 年的941.23 萬噸[2]。短短20 年間，快遞垃圾就迅速成為了我國的環(huán)境保護(hù)一大難題。發(fā)展綠色循環(huán)包裝，促進(jìn)快遞行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，對快遞行業(yè)來說是勢在必行的。快遞行業(yè)不僅要打造多元化的產(chǎn)品與服務(wù)[3]，還要秉承“綠水青山就是金山銀山”的觀念，對快遞包裝進(jìn)行可持續(xù)設(shè)計，與快遞產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)綠色、共享、循環(huán)的發(fā)展目標(biāo)。

1 設(shè)計解析

1.1 共享快遞包裝現(xiàn)狀

近年來，國家對綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展力度加大，人類環(huán)保意識不斷提高，共享經(jīng)濟(jì)成為商業(yè)風(fēng)口，在“一切都能共享”的今天，共享經(jīng)濟(jì)理念與快遞行業(yè)發(fā)展目標(biāo)不謀而合，經(jīng)濟(jì)環(huán)保的共享快遞包裝應(yīng)運(yùn)而生。但從共享快遞包裝投放市場后的運(yùn)營狀況來看，并未取得十分可觀的營收效益和用戶信息反饋率，市場實(shí)際投放量僅占全國快遞總量極小一部分，甚至可以忽略不計[4]。

一方面，與普通快遞相比，共享快遞真正價值的體現(xiàn)是閉鏈物流過程中循環(huán)再利用的快遞包裝。從打包到運(yùn)輸、循環(huán)再利用、廢棄再生處理，共享快遞包裝作用于物流的整個生命周期。目前共享快遞包裝設(shè)計缺乏全生命周期理念，一味追求保護(hù)功能，對包裝原材料要求提升、對包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計繁瑣，使制造成本加大、運(yùn)輸成本加重、回收管理難度增高，巨額成本的無人“共擔(dān)”，造成共享快遞包裝未能大規(guī)模量產(chǎn)，很難實(shí)現(xiàn)大范圍投入市場使用。

另一方面，隨著社會的不斷發(fā)展，現(xiàn)代物流的構(gòu)成要素逐漸拓展和延伸，快遞物流作為電子商務(wù)的支撐產(chǎn)業(yè)，要求根據(jù)商品的屬性提供不同層次的快遞服務(wù)，強(qiáng)調(diào)個性化和定制化。目前共享快遞包裝還處于起步階段，共享快遞所涵蓋的產(chǎn)品包裝類型非常受限，較多在3C、生鮮及易碎產(chǎn)品這幾大類產(chǎn)品包裝使用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電子商務(wù)差異化需求，共享快遞包裝并不是真正的“共享”，導(dǎo)致共享快遞包裝難以推廣使用。

共享快遞包裝成本的無人“共擔(dān)”，應(yīng)用范圍的無法“共享”，使共享快遞止步不前，因此在共享快遞包裝上下功夫可謂一種必然。如何解決共享快遞包裝所面臨的難題，如何使共享快遞包裝呈可持續(xù)發(fā)展？其設(shè)計是關(guān)鍵，共享快遞包裝設(shè)計問題亟待解決。

1.2 功能配置的可行性

區(qū)別于以往快遞包裝的關(guān)鍵要素，共享快遞包裝服務(wù)對象是眾向性[5]，應(yīng)滿足不同產(chǎn)品的功能需求、同類產(chǎn)品的尺寸需求、不同流通環(huán)節(jié)的物理屬性需求，且必須多次循環(huán)使用。配置模塊化是以一種分解重組的方式，通過換元、移植的創(chuàng)新思維[6]。其中功能分解是對復(fù)雜模塊劃分的一種簡單化路徑，功能分解路徑見圖1。通過功能的歸類分解，使包裝體能夠滿足各種商品流通，是功能配置的主要任務(wù)。具體而言，是對一定范圍內(nèi)的不同屬性或具有相同屬性不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行分析，將功能需求轉(zhuǎn)化為功能結(jié)構(gòu)，并對功能層級進(jìn)行劃分，以確定一系列獨(dú)立的功能模塊。通過模塊的拆卸與重構(gòu)，形成不同規(guī)格、尺寸和形式的包裝，以此實(shí)現(xiàn)包裝差異化設(shè)計，從而滿足市場不同需求的現(xiàn)代設(shè)計方法[7]。面向共享快遞包裝問題異常復(fù)雜的情況，在包裝模塊化設(shè)計中引入功能配置思想，可在一定程度上緩解包裝規(guī)格與市場需求、制作成本之間的制約關(guān)系。

圖1 功能分解路徑Fig.1 Function decomposition path

2 設(shè)計過程

2.1 需求分析

包裝在設(shè)計階段的初步任務(wù)是分析用戶對功能的需求，將用戶的需求映射到產(chǎn)品功能的描述中，得到設(shè)計初步方案。在共享快遞包裝設(shè)計過程中，筆者擬從縱向快遞生命周期中拓展共享快遞包裝基礎(chǔ)流通需求，從橫向產(chǎn)品多元化上拓寬共享快遞包裝共享性應(yīng)用需求。由需求分析，轉(zhuǎn)換為共享快遞包裝應(yīng)具備的防震功能、保鮮功能、防水功能、緩沖功能、保護(hù)功能、密封功能、信息功能。共享快遞包裝需求轉(zhuǎn)換見圖2。

圖2 共享快遞包裝需求轉(zhuǎn)換Fig.2 Requirements transformation of shared express packaging

2.2 功能分析

功能分析是開展產(chǎn)品包裝功能設(shè)計活動的重要途徑。通過功能分析，可以更清晰地厘清產(chǎn)品包裝各功能之間的脈絡(luò)，有助于建立一個最優(yōu)的功能結(jié)構(gòu)，從而平衡包裝整體系統(tǒng)與各個因素之間的功能需求[8]。

2.2.1 物流基礎(chǔ)功能

共享快遞包裝與普通快遞包裝一樣，其首要任務(wù)是圍繞快遞流通過程，將產(chǎn)品完好無損地實(shí)現(xiàn)物理轉(zhuǎn)移。因此保護(hù)功能、密封功能、信息功能是共享快遞物流基礎(chǔ)功能，貫穿共享快遞全過程。其次，共享快遞真正價值的實(shí)現(xiàn)是循環(huán)使用的快遞包裝[9]，面對包裝生命周期的延長，則需要在保證快遞包裝具備基本物流功能的前提下，拓展多層次基本物流功能要素，助力循環(huán)再利用的價值實(shí)現(xiàn)，見表1。

表1 共享快遞包裝的物流基本功能分析Tab.1 Analysis of logistics basic function of shared express packaging

保護(hù)功能：一方面是要面對共享快遞包裝可循環(huán)重復(fù)運(yùn)輸屬性[10]，應(yīng)具有堅固耐用的物理結(jié)構(gòu)及化學(xué)材料屬性。另一方面，面對現(xiàn)代化物流管理，共享快遞包裝應(yīng)盡可能規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)化包裝尺寸，以此來節(jié)省倉儲容量、增加物流運(yùn)輸效率[11]。

密封功能：要遵循可多次循環(huán)利用的共享原則。因原共享快遞包裝拆卸的復(fù)雜程度給回收造成的阻礙和困難[12]，降低回收利用率。故在密封方式上，應(yīng)設(shè)計可重復(fù)打開利用的包裝方式，延長共享快遞包裝壽命。在密封結(jié)構(gòu)上，應(yīng)在滿足產(chǎn)品性能和功能的前提下充分考慮包裝的可折疊化回收，可拆卸性更新[5]。

信息功能：隨著網(wǎng)購模式的興起，包裹收件人來自五湖四海，共享快遞包裝在龐大的信息網(wǎng)絡(luò)體系中流通，包裝具有良好的密封性及隱私保護(hù)性是消費(fèi)者選擇共享快遞包裝的主要保障[13]。

2.2.2 應(yīng)用共享功能

共享快遞包裝之所以被稱為“共享”，則是它的共有性使然[9]。換而言之，共享快遞包裝并不是只滿足一類被包裝商品的功能需求，而是與眾多商品共用。面對產(chǎn)品的多樣化，迅速發(fā)展覆蓋全產(chǎn)品的共享快遞包裝，不僅是迫切的任務(wù)，而且具有廣闊的前途[14]。共享快遞包裝在滿足基本功能上，根據(jù)不同產(chǎn)品，添加相應(yīng)的功能結(jié)構(gòu)，形成新的功能或強(qiáng)化某一功能，從而可更全面實(shí)現(xiàn)共享，見表2。

表2 共享快遞包裝的應(yīng)用共享功能Tab.2 Analysis of application sharing function of shared express packaging

2.3 功能配置

根據(jù)功能需求分析，得知共享快遞包裝整體所要具備的功能是相對復(fù)雜且完整的。當(dāng)一個問題由多個子問題組合而成時，那么這個組合問題的復(fù)雜程度將大于分別考慮單個子問題時的復(fù)雜程度之和[6]。按照功能配置法，將總功能分解為一系列子功能，當(dāng)產(chǎn)品的子功能達(dá)到了相對獨(dú)立的程度，根據(jù)每個子功能分析，劃分獨(dú)立的功能模塊來選擇進(jìn)行設(shè)計活動，采用局部的方法提升創(chuàng)造力，可以將復(fù)雜問題簡單化，尋求最佳的設(shè)計方案。

2.3.1 功能模塊劃分

根據(jù)共享快遞包裝基礎(chǔ)物流功能和共享應(yīng)用功能分解，可劃分其基礎(chǔ)模塊與輔助模塊。共享快遞包裝功能模塊劃分見圖3。

圖3 共享快遞包裝功能模塊劃分Fig.3 Functional module decomposition of shared express packaging

基本模塊：共享快遞包裝離不開作為快遞包裝的本質(zhì)，根據(jù)快遞流通各環(huán)節(jié)的功能需求，保護(hù)功能、密封功能、信息功能構(gòu)成共享快遞包裝基本模塊，是實(shí)現(xiàn)物品運(yùn)輸?shù)幕颈ＷC。

輔助模塊：共享作為共享快遞包裝的核心價值，應(yīng)在具備物流功能基礎(chǔ)上，在共享包裝上作“+”法，添加多元化輔助功能。根據(jù)被包裝物的屬性要求及消費(fèi)者多元化需求，緩沖功能、保鮮功能、防水功能、防震功能由被包裝屬性需求的拓展得出緩沖模塊、保鮮模塊、防水模塊、防震模塊，構(gòu)成其輔助模塊，以此拓寬共享快遞包裝應(yīng)用范圍，滿足產(chǎn)品與消費(fèi)者的多元化需求。

基本模塊與輔助模塊的關(guān)系密不可分，相互依存。一方面，輔助模塊離不開基本模塊，要依托物流基本功能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的物流轉(zhuǎn)移；另一方面，基本模塊要靠輔助模塊補(bǔ)充發(fā)散，實(shí)現(xiàn)共享包裝價值。

2.3.2 功能模塊組合

功能模塊劃分后，可將各個功能模塊簡化為二維方塊方式，通過不同的布局方式，進(jìn)行平面化圖形排列，獲得直觀的布局方案。例如，在共享快遞包裝設(shè)計過程中，確定共享快遞包裝三大基本功能組成通用模塊A，根據(jù)尺寸劃分，分為A1、A2、A3等多種尺寸的基本模塊，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)中，采用排列組合方式，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化堆碼儲運(yùn)。輔助功能具有多樣性、獨(dú)立性，根據(jù)功能分解為B1、B2、B3等多種輔助模塊，在下單環(huán)節(jié)中，采用包容組合方式，根據(jù)應(yīng)用選擇作置換，以滿足不同類型產(chǎn)品的功能需求，如根據(jù)功能應(yīng)用選擇劃分A1+B1+B2的應(yīng)用方案。在運(yùn)輸環(huán)節(jié)中，采用模塊排列組合方式，有效地規(guī)整包裝運(yùn)輸狀況，如根據(jù)堆碼排列的A1+A2+A3的組合方案。共享快遞包裝功能模塊組合方案見圖4。

圖4 共享快遞包裝功能模塊組合方案Fig.4 Function module combination scheme of shared express packaging

2.3.3 功能模塊更新

各模塊之間在組合時要做到相對緊密銜接的緊耦合，其分解后應(yīng)是松耦合。通過共享快遞包裝流程各環(huán)節(jié)的主要功能屬性探討得出：基本模塊生命周期長、貫穿整個循環(huán)物流，難免破損，因此基本模塊在材料選擇方面，應(yīng)選擇耐磨、輕便等綠色環(huán)保型材料。在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面應(yīng)具有可替換重構(gòu)特征，從而延長生命周期，降低生產(chǎn)成本。共享快遞包裝的輔助層模塊在流通過程中，受物流環(huán)節(jié)需求或某具體產(chǎn)品功能需求而變化，因此輔助層模塊結(jié)構(gòu)應(yīng)靈活多變，具有組合性、折疊性、可拆卸性等結(jié)構(gòu)特征，以此完成模塊的更新。共享快遞包裝功能模塊更新方法見圖5。

圖5 共享快遞包裝功能模塊更新方法Fig.5 Functional module update method of shared express packaging

2.4 功能模塊評估與確定

根據(jù)圖形化組合方式，由設(shè)計人員通過發(fā)散、匯聚和討論，獨(dú)立設(shè)計功能模塊，并相互組合獲得不同創(chuàng)意方案。依據(jù)共享快遞包裝在實(shí)際應(yīng)用中的操作范圍可見、箱體穩(wěn)固性等要求，進(jìn)行模擬仿真及優(yōu)化迭代。最后通過二維平面設(shè)計方案的精細(xì)表達(dá)及三維模型的數(shù)據(jù)構(gòu)建，以獲得明確的設(shè)計方案。

3 設(shè)計實(shí)踐

結(jié)合對共享快遞包裝設(shè)計分析及過程梳理，作者通過設(shè)計實(shí)踐，創(chuàng)新性地提出了共享快遞包裝設(shè)計方案，驗(yàn)證模塊化功能配置法在共享快遞包裝設(shè)計上的有效性。

3.1 模塊分解與設(shè)計

首先，根據(jù)功能需求擬定包裝系列型譜、確定包裝功能層次模型、分解包裝功能模塊。根據(jù)商品尺寸數(shù)據(jù)統(tǒng)計，融合人因工程學(xué)，針對常用被包裝物尺寸大小，得出3 種通用型基本模塊尺寸，分別為45 cm×45 cm×20 cm、45 cm×45 cm×45 cm、90 cm× 45 cm×45 cm。分析目前市場商品特性，按照功能劃分，補(bǔ)充輔助功能，新增了防水模塊、緩沖模塊、防震模塊、保鮮模塊。

基本模塊設(shè)計在滿足快遞的保護(hù)功能、密封功能及信息功能等基本功能上，添加了可折疊功能。通過不同材質(zhì)的分析、測試，在保護(hù)功能上，使用的材料是PP（聚丙烯）中空板，這是一種環(huán)保的包裝材料，具有耐磨、耐壓、防水、無毒等特性，截面呈格子形的空心結(jié)構(gòu)也為內(nèi)部產(chǎn)品提供了一定程度的保護(hù)，使其免受沖擊。在信息功能上加入二維碼、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過掃碼獲取信息，不僅有效保護(hù)用戶隱私，還具有多次循環(huán)使用功能；在密封功能上，包裝六面由轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)銜接，防竊啟性強(qiáng)；在包裝頂部，開啟蓋與包裝兩側(cè)連接，呈雙開蓋向外開啟方式，有效節(jié)約空間，并且加入藍(lán)牙安全鎖、GPS 定位系統(tǒng)等技術(shù)，在安全性、便利性方面大大提升用戶體驗(yàn)；在可折疊功能上，采用轉(zhuǎn)軸折疊方式，牢固堅實(shí)，可重復(fù)使用，節(jié)約資源。共享快遞包裝基本模塊見圖6。

圖6 共享快遞包裝基本模塊Fig.6 Basic module of shared express packaging

在輔助層模塊設(shè)計中，防水模塊采用PA 涂層牛津布包裝，具有耐磨不滲水等特點(diǎn)，可以盛裝水產(chǎn)品，也可以盛裝3C 類貴重物品，起到防水保護(hù)作用；緩沖模塊采用可充氣式氣囊包裝，氣囊使用TPU 材料，具有良好的彈性、耐磨性和再生性；防震模塊采用硅膠防震墊，置于箱內(nèi)上下位置，有效減少運(yùn)輸時顛簸對物品產(chǎn)生損害，從而有效保護(hù)箱內(nèi)商品；保鮮模塊采用可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料貼合四壁，耐冷耐熱，加上使用食品級內(nèi)膜包裹保護(hù)，不僅可以在一定程度上保護(hù)產(chǎn)品，且易清洗，可隔絕異味。共享快遞包裝輔助模塊見圖7。

圖7 共享快遞包裝輔助模塊Fig.7 Auxiliary module of shared express packaging

3.2 模塊配置與應(yīng)用

3.2.1 模塊組合

針對下單環(huán)節(jié)中產(chǎn)品多樣化需求，采用模塊化組合方式，由消費(fèi)者選擇或智能推薦，合理選擇模塊進(jìn)行組合應(yīng)用，以拓寬共享快遞包裝應(yīng)用范圍。例如，面對易碎物品時，選擇緩沖模塊放置基本模塊內(nèi)部，借用充氣裝置將緩沖模塊充氣至飽滿狀態(tài)，且四壁貼合易碎品，起到固定保護(hù)作用。面對貴重物品時，選擇防震模塊放置基本模塊內(nèi)部四周，不僅能防止因外環(huán)境條件影響貴重物品性能，且在運(yùn)輸途中能減小外力對物品的作用力。面對生鮮物品時，可選擇保鮮模塊貼合包裝內(nèi)部四周，保持包裝內(nèi)部溫度的恒定，以此達(dá)到延長生鮮物品生命周期的目的。根據(jù)模塊組合推導(dǎo)公式（1）。

式中：x為模塊組合方式數(shù)量、m為基礎(chǔ)模塊數(shù)量、n為輔助模塊數(shù)量。根據(jù)設(shè)計實(shí)踐中已有條件，得出共享快遞模塊目前可組合成45 種不同方案，有效地拓寬共享快遞包裝共享應(yīng)用范圍，滿足消費(fèi)者多元化需求。部分共享快遞包裝模塊組合方案見圖8。

圖8 部分共享快遞包裝模塊組合方案Fig.8 Module combination for shared express packaging

3.2.2 模塊排列

針對包裝產(chǎn)品大小不一的問題，采用模塊化標(biāo)準(zhǔn)排列方式，由物流公司依托大數(shù)據(jù)，對包裝進(jìn)行模塊排列標(biāo)準(zhǔn)化裝載，可獲得不同標(biāo)準(zhǔn)化形式的雛形，有效規(guī)整運(yùn)輸管理、減少運(yùn)輸空隙率、降低運(yùn)輸附加成本。部分共享快遞包裝模塊排列方案見圖9。

圖9 部分共享快遞包裝模塊排列方案Fig.9 Partial shared express packaging module array

3.2.3 模塊更新

針對回收再利用空箱運(yùn)輸問題，采用模塊折疊回收方式，利用4 個側(cè)面加活動轉(zhuǎn)軸的形式達(dá)到壓縮折疊箱體結(jié)構(gòu)的目的，有效地節(jié)約回收儲運(yùn)空間，減少運(yùn)輸回收次數(shù)，節(jié)約運(yùn)輸成本。據(jù)統(tǒng)計，回收一個折疊后的共享快遞包裝所使用的空間，相當(dāng)于減少3/4的原始共享快遞包裝所用空間[5]。共享快遞包裝模塊折疊方式見圖10。

3.3 模塊共享與整合

為了確保共享包裝的合理使用，實(shí)現(xiàn)快遞包裝的共享應(yīng)用，應(yīng)通過明確的結(jié)構(gòu)、界面和標(biāo)準(zhǔn)，將功能模塊串聯(lián)成一個有機(jī)的共享模塊系統(tǒng)流程，通過功能分析、模塊整合，以此構(gòu)建完整的共享快遞包裝流通系統(tǒng)[15]。首先，在下單環(huán)節(jié)由消費(fèi)者自主選擇或系統(tǒng)推薦合理選擇共享快遞包裝模塊。快遞工作人員通過下單顯示，組合共享快遞包裝模塊，打包產(chǎn)品。然后商家將已打包產(chǎn)品信息錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)共享快遞包裝信息，智能劃分、標(biāo)準(zhǔn)組合將包裝運(yùn)輸分配至用戶地址所在的驛站、智能快遞柜或面對面簽收。最后根據(jù)用戶反饋信息，將共享快遞包裝進(jìn)行模塊化分解，并送至驛站、智能快遞柜回收。快遞員隨后將共享快遞包裝收回公司，進(jìn)行歸納分類、檢查維修，以供下次使用。共享快遞包裝模塊共享整合見圖11。

4 結(jié)語

在包裝迭代設(shè)計分解過程中引入模塊化設(shè)計，通過研究共享快遞生命周期各環(huán)節(jié)中的功能需求，對共享快遞包裝提出一種新思路的創(chuàng)新設(shè)計方法。將復(fù)雜的共享循環(huán)包裝設(shè)計化繁為簡，通過梳理共享快遞物流現(xiàn)狀及產(chǎn)品多樣化問題，劃分快遞功能層級，拓展了共享快遞包裝的橫向應(yīng)用范圍；通過創(chuàng)建模型的組合、分解、重構(gòu)等快遞包裝動態(tài)模型，延伸了包裝生命周期各環(huán)節(jié)之間的縱向迭代設(shè)計。以縱橫交錯的模塊化設(shè)計，建立可持續(xù)發(fā)展的包裝設(shè)計方案，從而進(jìn)一步解決快遞領(lǐng)域所出現(xiàn)的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等“網(wǎng)狀”問題，推進(jìn)社會綠色、可持續(xù)的“片狀”發(fā)展。