充氣式共享智能快遞包裝袋設計研究

摘" 要：為解決快遞包裝行業中過度包裝、包裝材料回收難度大、用戶信息容易泄露等難題，實現快遞包裝可循環、輕量化、智能化的綠色發展。基于對當前快遞包裝問題的調研與分析，采用SCAMPER創新思維方法探索解決方案，確定以創新快遞包裝的結構、材料、打包方式為突破口，整合物聯網技術及軟件技術，設計研究一種無需減震填充物的、可共享循環使用的智能快遞包裝袋。提出充氣式共享智能快遞包裝袋解決方案。創新設計充氣式包裝結構與更高效的打包方式，采用可降解材料，結合物聯網技術，通過移動端程序和共享快遞袋收發終端完成快遞袋的領取、快充氣打包、寄件、快放氣拆件和歸還快遞袋的收發快遞流程，實現可共享循環使用、無填充物、智能高效和無面單的預期設想，為綠色可持續的快遞包裝提出一種新思路。

關鍵詞：充氣式；共享；智能；綠色可持續；快遞包裝

中圖分類號：TB482" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）01-0124-05

Abstract： In order to solve the problems of excessive packaging， difficulty in recycling packaging materials， and easy disclosure of user information in the express packaging industry， we will achieve a green development of recyclable， lightweight and intelligent express packaging. Based on the investigation and analysis of current express packaging problems， SCAMPER's innovative thinking method was used to explore solutions， and the structure， materials， and packaging methods of innovative express packaging were determined as a breakthrough point， integrated Internet of Things technology and software technology， and designed and researched a smart express packaging bag without shock-absorbing fillers that can be shared and recycled. This paper proposes the solution of \"inflatable shared smart express packaging bag\"， innovatively designs inflatable packaging structures and more efficient packaging methods， uses degradable materials， combines with Internet of Things technology， and completes the collection， fast inflation and packaging， shipping， so as to realize fast deflation of express bags through mobile programs and shared express bag receiving and receiving terminals. The collection and delivery process of parts and returning express bags realizes the expected vision of shared recycling， without fillers， intelligent and efficient， and no face sheet， and proposes a new idea for green and sustainable express packaging.

Keywords： inflatable; sharing; smart; green sustainable; express packaging

近幾年來，我國快遞業呈現了跨越式發展，根據2023年國家郵政局公布的數據顯示，2022年全國快遞業務量高達1 105.8億件，同比增長2.1%，繼續保持全球第一。然而，快遞包裝材料的劇增也造成了嚴重的環境污染、資源浪費問題。2024年國民經濟和社會發展計劃的決議中提出要實施深入推進快遞包裝綠色轉型行動，推廣可循環快遞包裝應用[1]。本文將通過調研分析確定快遞包裝問題的關鍵點，再應用創新思維方法探索解決問題的可行方案，設計綠色可持續的快遞包裝，為我國快遞行業的綠色可持續發展提供有價值的創新案例。

1" 快遞包裝行業的痛點分析

1.1" 過度包裝與污染環境

在目前快遞包裝物品過程中，通常需要多重塑料袋體包裹物品，再加上防震填充物保護物品，放入瓦楞紙箱后還需要再貼上封箱膠帶方能寄出。過度的包裝產生了大量的快遞垃圾，早在2020年國家郵政局的統計數據顯示，2019年全國共消耗快遞包裝材料941萬t，而大多數產生的快遞包裝垃圾需要通過填埋、焚燒處理，使自然環境不堪重負。

1.2" 回收處理的困難性

當前快遞包裝材料主要由瓦楞紙箱、塑料袋、膠帶、塑料填充物和快遞面單等構成。其中，占包裝材料1/5的塑料制品需要較高技術支撐方能回收處理，而且利潤空間較少[2]；而有一定回收價值的瓦楞紙箱則需要壓縮、打漿、分離紙漿、碾壓紙漿和高溫烘干等多個步驟方能再次使用，耗時耗能大。高額的回收成本，微薄的利潤空間，導致了企業回收意愿不高；而用戶在收到快遞時容易暴力破壞包裝，使包裝喪失二次利用的可能，這都造成了目前快遞包裝回收率不到20%的現狀[3]。

1.3" 用戶隱私泄露問題

為便于用戶查找、取件，大部分收寄用戶的信息都會部分顯示在快遞面單上。在給用戶帶來便利的同時，也必然泄露用戶的隱私信息，產生相應的信息安全隱患，滋生了眾多信息安全問題。

2" 綠色智能快遞包裝的研究現狀

自2014年出臺《限制商品過度包裝通則》加強綠色包裝標準化建設，快遞包裝的循環利用、縮減化、智能化等相關技術與策略研究一直在不斷推進。快遞包裝正朝著綠色、輕量化、可循環的方向不斷改善。近幾年綠色智能快遞包裝的相關研究與設計現狀如下。

2.1" 可循環利用快遞包裝研究

京東在2017年底推出的“青流箱”和順豐速運載2018年推出的“豐·BOX”可循環快遞箱。它們的特點均是采用標準化的尺寸和造型來保證包裝效率，用多個標準尺寸來滿足不同體積商品的需求，回收時可以將快遞箱快速壓縮疊為平板狀。2018年學者孔祥富等[4]提出循環利用模式下的“模塊化”快遞包裝，通過循環利用來減少快遞垃圾，用充氣的方式代替緩沖包裝填料，用模塊化的方式組合。快遞包裝的循環利用能夠顯著緩解環境污染，且很大程度提升了快遞包裝的經濟價值。

2.2" 智能物聯網快遞包裝研究

物聯網技術的應用使快遞包裝應用RFID、區塊鏈、云平臺等技術實現快遞包裝智能化，提升安全等級[5]。研究者孫英等[6]在可循環的基礎上設計了一款智能快遞箱，其主要用NB-IoT模塊來傳送信息，用GPS模塊來記錄和發送快遞的實時位置，快遞箱回到快遞站可用無線方式充電，給快遞箱的智能硬件持續提供電力。

2.3" 共享快遞包裝研究

共享經濟崛起后，全球范圍內針對共享模式下可循環快遞包裝的設計研究熱度開始升高。將共享理念融入到快遞包裝中，能夠大大縮短其循環使用的周期，并提高每個快遞包裝的利用率。國內外學者都在積極探尋共享快遞包裝的創新方式。

2014年荷蘭REPACK公司推出了RePack bag共享快遞袋，其由防污外層和緩沖內層兩部分組成，外層由回收自PET飲料瓶上的聚酯纖維制成，緩沖內層由常用于運動服飾中的發泡聚氨酯制成[7]。

2018年朱和平[8]提出共享快遞包裝要遵循共享性原則與要求，要求快遞包裝具有更強的通用性，還需要配置共享快遞管理系統，對快遞包裝的流通進行精準管理。同年，蘇寧易購宣布兩年內在全國范圍內投放超過20億個蘇寧“共享快遞盒”，其采用環保高科技材料，可100%回收循環再利用，單次使用成本可以做到更低，能重復使用1 000次，單次成本只有2分5厘。

2019年京東眾籌推出了一款“快盆”智能共享包裝箱，其采用PC、PA工程塑料制成，共設計有10個型號，滿足日常物品的快遞包裝要求，箱體之間可以通過魯班結構實現互連互疊。“快盆”通過內嵌RFID芯片及防護鎖，保護用戶的安全隱私。

《2020中國快遞末端服務創新發展現狀及趨勢報告》指出從2014年至今，國內智能快遞自提設備的使用率在不斷提升，且用戶認可度較高，充分說明在共享經濟的影響下，快遞包裝的共享模式發展基礎已經具備。

3" 綠色智能共享快遞包裝的設計與實踐

基于已有的可循環快遞包裝、智能物聯網快遞包裝、共享快遞包裝的研究和實踐，以及國家政策與人們生活方式的改變，我們看到“共享”與“智能”是未來快遞袋發展的必然趨勢，也發現當前的這些環保智能的快遞包裝為了保證快遞物品在運輸過程中的安全，依然需要在打包環節加入各種緩沖材料，面單問題、包裝填充物的浪費和污染問題還是沒有得到較好地解決。因此，提出了新的設計研究目標，包括減少包裝填充物、滿足多種形態物品的包裝、極速包裝與回收以及無面單等。

3.1" 研究方法與設計思路

針對快遞包裝當前普遍存在的3個關鍵問題，采用SCAMPER創新思維方法探索解決路徑。該創新方法包含替代（Subsititute）、合并（Combin）、適應（Adapt）、修改（Modify）、另作他用（Put to another use）、簡化（Eliminate）和反向（Reverse）這7個創新方向，引導研究者開拓思維找到創新解法。通過系統性地應用這些創新策略，利用現有元素通過不同的視角和操作方式產生新的思考，從而在快遞包裝的研究和實踐中引發創新，尋找創新的綠色快遞包裝解決方案。在快遞包裝行業面臨環保與效率雙重挑戰的背景下，本研究提出了一種革新的包裝策略，旨在通過結構簡化與材料創新，實現包裝過程的環保化與高效化。

1）簡化和修改快遞包裝結構。在當前快遞標準化包裝箱形態的基礎上，快遞物品必須被足夠的填充物包裹才能夠保證運輸安全，這種包裝結構直接導致大量包裝垃圾的產生。設想可以把當前的快遞包裝結構改變為充氣結構，同時滿足外包裝和內緩沖的需要，實現外包裝與內緩沖的一體化，不僅簡化了包裝流程，而且有效減少了包裝垃圾的產生。

2）替代快遞包裝材料。將當前用于緩沖、封箱的難降解和循環利用的包裝材料替換成易降解、易循環利用的材料，進一步減輕了包裝對環境的負擔。

3）反向改變快遞打包方式。基于快遞包裝改為充氣結構的前提，反向思考將快遞的傳統打包方式改變為先密封物品、再建立緩沖保護的創新打包方式，在充氣結構的基礎上，通過先密封物品再建立緩沖保護的方式，不僅提高了打包效率，還克服了傳統包裝在形態和體積上的限制。此舉標志著包裝流程設計思路的根本轉變，從而為快遞包裝的創新提供了新的方向。

4）整合物聯網技術和軟件技術。將快遞包裝轉為可循環利用的共享模式，推動智能化轉型。物聯網設備和智能鎖替代傳統封箱，配合移動端程序，提升安全性、循環利用性和服務體驗。

經過以上創新推導，確定設計一種無需減震填充物的、可共享循環使用的共享智能快充快遞袋，來改善快遞包裝當前的環保及安全問題，同時提升收發快遞雙方的便利性。

3.2" 設計實現

3.2.1" 材料與結構設計

2020年國家發展改革委等部門公布的綱領性文件《關于加快推進快遞包裝綠色轉型的意見》鼓勵通過包裝結構優化來減少快遞填充物的使用。通過調研分析，該新型共享智能快遞包裝袋在材料與結構上的設計，需要滿足材料環保、減少填充、適應各種快遞包裝尺寸這幾項關鍵原則。

1）環保材料的選擇與應用。該新型快遞包裝袋在材料的選取上，要求必須滿足輕質、耐磨、回收方便或易降解，經過調研鎖定了可生物降解的EVA新型環保材料，它無毒無味、可生物降解，廢棄或燃燒都不會對環境造成危害，且具有比重輕、韌性好、高透明、抗水、耐磨和超強耐低溫等特點，是符合新型快遞袋需求的最優材料選擇。

2）創新結構設計。通過采用SCAMPER創新思維方法探索解法，從已有的充氣產品“氣柱袋”和“抽真空袋”上找到設計靈感，研究出一種新型快遞打包方式和充氣快遞袋結構（圖1），并將該快遞包裝袋設計方案命名為“充氣式共享智能快遞包裝袋”。用戶可以先通過新型打包方式將快遞袋包好并上好電子鎖，再使用快速充氣設備使中空的快遞袋壁形成氣囊，全方位保護已經打包鎖好的物品，防止外部壓力對其造成損壞，并配合設計共享快遞終端設備對新型快遞袋進行快速充氣、放氣和袋體回收。該快遞包裝結構可以滿足各種物品形態，無需使用填充物保護物品，最大程度減少了包裝材料的使用。

3）材料結構對比。將“充氣式共享智能快遞包裝袋”與快遞包裝競品的材料結構進行對比研究（表1），該新型快遞包裝袋具備可直接回收再利用、回收價值高、降解時間短效果好、包裝自身重量小和無需填充物等多項優勢。

3.2.2" 電子信息技術的集成應用

為了增強物流和快遞分發的效率、安全與環保特性，充氣式共享智能快遞包裝袋集成應用了多種電子信息技術構成系統框架。該系統的架構主要包括供電單元、32位的ARM控制器——STM32、全球定位系統（GPS）、電子鎖、5G的NB-IoT通信模塊、RFID識別芯片以及云平臺。在快遞包裹的運送過程中，STM32控制器負責搜集并處理各類信息，通過5G NB-IoT技術與MQTT通信協議，將這些數據實時傳輸至云端平臺，實現信息的即時更新（圖2）。借助電子信息技術，充氣式共享智能快遞包裝袋允許收件人僅通過識別每個快遞包裝上的獨特標識碼來追蹤自己的包裹，從而無需依賴傳統的快遞面單。

上鎖及解鎖流程通過用戶界面與云平臺的交互完成，其中控制器指揮電子鎖執行開閉動作。用戶通過移動應用發送指令，以控制快遞包裝袋的鎖定或解鎖，從而無需依賴膠帶進行封裝。電子技術的引入不僅簡化了操作過程，還為用戶提供了更高層次的安全保護。

3.2.3" 移動用戶端的開發與應用

為了增強物流和快遞分發的充氣式共享智能快遞包裝袋帶有移動端用戶系統，該系統采用JAVA語言編寫，并通過Android Studio進行開發。該用戶端提供了一系列功能，包括寄件下單、實時查看快遞物品位置、通過掃碼實現的上鎖與解鎖等。此外，用戶端不僅支持實時的物流信息監控與反饋，還允許用戶遠程查詢或監測，成為連接可循環使用的智能快遞袋與用戶之間的關鍵紐帶。

3.3" 使用流程與管理機制

3.3.1" 流程描述

1）錄入快遞信息。在用戶端填寫收寄雙方信息、待寄物品信息等資料。

2）獲取快遞袋并放入待寄物品。到達共享快遞包裝袋收發終端設備，自動獲取適宜尺寸的快遞包裝袋，把待寄物品放入快遞袋并快速包裹好。

3）掃碼上鎖。使用用戶端掃碼上鎖功能，掃描快遞包裝上唯一的二維碼。用戶端將發送信息到云端，快遞包裝袋智能模塊收到上鎖信息時發送指令到電子鎖實現機械上鎖。同時開始發送實時定位信息到收寄雙方用戶端，以及發送秘鑰到收件方用戶端。

4）充氣保護。使用共享快遞包裝袋收發終端上的充氣設備，對打包好的快遞包裹進行快速充氣，讓氣囊充分貼合以保護快遞物品。

5）分揀運送。快遞員收到包裹后無需像傳統快遞一樣掃碼分揀，快遞員只需統一運送到分揀中心，分揀中心由快遞包裝袋智能模塊發送出的信號進行智能分揀，過程中智能模塊發送實時定位到收寄雙方用戶端。

6）到達終點。到達終點后，快遞員把包裹放入快遞箱，智能模塊自動發送待取的消息到收件方用戶端。

7）取件歸還。收件方通過用戶端掃碼或者分享秘鑰功能，實現取件、開鎖。確認無誤后收件，并在共享快遞包裝袋收發終端的放氣設備快速放氣，歸還快遞包裝袋到回收口，隨后快遞包裝袋將進入下一輪的使用。

3.3.2" 管理策略

充氣式共享智能快遞包裝袋的管理策略關鍵在于整合技術、優化資源、保證可持續、提升用戶體驗及確保運營效率。

1）物流與分布優化。快遞包裝袋的有效運營需要匹配一個智能分配系統，即利用算法和人工智能對快遞包裝袋需求、分配、回收等進行預測和規劃的系統。該系統能夠根據實時數據和算法預測來動態調整快遞包裝袋的分配，確保各線下共享快遞包裝袋收發終端都有足夠的快遞包裝袋供應，并能將儲存和轉運快遞袋的成本最小化。

2）維護和質量控制。建立智能監測與維護系統，確保快遞包裝袋各項功能的有效性，及時反饋問題并提示修補或更換。如快遞包裝袋內置傳感器監測磨損程度和衛生情況，又如通過記錄快遞包裝袋的“已使用次數”來動態管理維護。

3）用戶激勵機制。共享快遞包裝袋移動用戶端設置獎勵機制，為使用和正確回收快遞包裝袋的用戶提供積分、返現等獎勵，激勵用戶積極使用該共享平臺。

4）環保宣傳與用戶教育。通過共享快遞包裝袋移動用戶端進行快遞相關環保知識的宣傳，通過多種宣傳渠道教育用戶正確使用充氣式共享智能快遞包裝袋、移動用戶端、線下終端，以提升大眾對快遞環保方式和充氣式共享智能快遞包裝袋系統的認知。

5）用戶隱私保護。該快遞包裝袋及其系統除了應用數據加密、匿名配送、訪問控制等用戶隱私保護措施以外，還采用“無面單”和“電子鎖”2種方式加強用戶信息及快遞物品的安全防護。

3.4" 創新優勢分析

該設計的創新優勢主要體現在環境、經濟、社會3個方面。環境上，充氣式共享智能快遞包裝袋可多次循環使用，且電子模塊采用模塊化設計，便于回收再利用，有效節省成本。同時，包裝過程無需填充物、封箱膠帶等，避免了不可降解有害垃圾的產生。經濟上，新型電子信息技術的應用實現了快遞袋的實時定位，節省了人工掃碼、分揀等操作環節；同時，充氣設計使袋體重量大大減輕，有利于降低成本。智能快遞包裝袋的便捷操作、適應性強等特點，也提升了快遞服務的整體效率和用戶體驗，滿足了多樣化需求。社會上，無面單設計不僅減少了打印耗材，還更大程度地保護了寄件人、收件人的隱私信息，提升了安全性。

4" 結論

本研究針對快遞包裝行業過度包裝、包裝材料回收難、用戶信息易泄露等關鍵痛點，創新研究一種快速充氣式結構，應用綠色可降解材料，并集成物聯網等電子信息技術，設計出一款新型的充氣式共享智能快遞包裝袋。該方案具有可循環、無填充、智能化、輕量化和安全性等優點，為綠色可持續的快遞包裝提出了一種新思路，對于快遞包裝的智能化與可持續發展具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國國家郵政局.大會閉幕！快遞物流這些事兒，納入2024年國民經濟和社會發展計劃[EB/OL].（2024-03-11）.https：//www.spb.gov.cn/gjyzj/2022lhmtbdds/202403/72349f7 850014c3f8ab50b2843a31b40.shtml.

[2] 汪梓懿，張雪斌，姜大立，等.基于智慧物流的高校快遞包裝回收流程再造與優化研究[J].包裝工程，2018，39（23）：20-24.

[3] 秦鵬，徐海俊.快遞包裝物回收利用的制度困境與規范進路[J].南通大學學報（社會科學版），2021，37（2）：109-121.

[4] 孔祥富，劉保興，劉星辰.一種基于循環利用的快遞包裝箱設計[J].包裝工程，2018，39（16）：69-72.

[5] 魏旭，王安霞.電商平臺下物聯網智能快遞箱現狀及改進[J].包裝工程，2018，39（23）：38-42.

[6] 孫英，湯帥鵬，趙歡歡，等.基于STM32單片機及NB-IoT的智能快遞包裹箱設計[J].實驗技術與管理，2019，36（10）：148-151.

[7] 孫靖，孫琪.循環經濟視閾下我國企業共享包裝發展對策研究——借鑒荷蘭REPACK公司共享包裝經驗[J].中國市場，2019（4）：73-74，80.

[8] 朱和平.共享快遞包裝設計研究——基于設計實踐的反思[J].裝飾，2019（10）：104-107.