快遞行業(yè)自助耗材柜的研究

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

0 引言

在快遞行業(yè)，快遞公司需要對用戶郵寄的快件進(jìn)行包裝、打印及粘貼運(yùn)單后進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。包裝耗材一般有紙箱、膠袋、文件封、透明膠帶等，運(yùn)單主要有熱敏運(yùn)單、常規(guī)運(yùn)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(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響了快遞業(yè)務(wù)的效率；各營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)也均需要設(shè)置耗材倉庫，配置庫管員，對耗材進(jìn)行人工收、發(fā)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(diǎn)和調(diào)配帶來諸多管理問題。

如何減輕快遞員勞動強(qiáng)度，降低快遞公司運(yùn)營人工成本，降低運(yùn)營場地面積，精準(zhǔn)掌握耗材時時消耗情況，高效進(jìn)行調(diào)配，是目前解決快遞行業(yè)生產(chǎn)成本高的最大痛點(diǎn)之一。

根據(jù)對快遞行業(yè)快遞員的工作場景、快件包裝耗材的種類、快件派件業(yè)務(wù)流程等快遞業(yè)務(wù)的調(diào)研結(jié)果，形成了快遞行業(yè)耗材管理方面的解決思路，即取消各營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的耗材倉庫和倉管，在居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、寫字樓、工業(yè)區(qū)及各營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)靈活配置自助耗材柜，與快遞管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，做到耗材就地供應(yīng)、自助領(lǐng)用、聯(lián)網(wǎng)管理，提高快遞業(yè)務(wù)的運(yùn)作效率。

1 應(yīng)用場景概述

自助耗材柜在快遞公司營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、寫字樓、工業(yè)區(qū)等場所內(nèi)使用，由快遞員通過工卡刷卡方式登陸，打開柜門，根據(jù)快件大小靈活地就地取用耗材，領(lǐng)用數(shù)量和領(lǐng)用種類由設(shè)備自動記賬并通過物聯(lián)網(wǎng)[1]系統(tǒng)上傳到快遞管理系統(tǒng)，既減輕了快遞員隨身攜帶快遞耗材傳統(tǒng)方式的勞動強(qiáng)度，也提高了將快件帶回營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行重新包裝的工作效率。

通過對目前國內(nèi)大型快遞公司調(diào)研，得出以下用戶需求：（1）使用自助耗材柜替換現(xiàn)有耗材倉庫和倉管員，節(jié)省大量的場地成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗；（2）通過自助耗材柜在營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、寫字樓、工業(yè)區(qū)等場所的廣泛布置，降低快遞員的勞動強(qiáng)度，提高快遞員的工作效率，提高快遞系統(tǒng)的運(yùn)營效率；（3）利用自助耗材柜與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)耗材的時時監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高效配送和精準(zhǔn)管理。

2 功能研究

通過對快遞公司收派業(yè)務(wù)、耗材管理業(yè)務(wù)的研究，自助耗材柜需要具備以下功能：

2.1 業(yè)務(wù)界面簡單友好

需采用觸顯一體屏，業(yè)務(wù)界面圖形化，操作簡單，軟件業(yè)務(wù)層不超過3層，工作過程中設(shè)備工作狀態(tài)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(guī)格的包裝紙箱、兩種運(yùn)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(tǒng)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(jié)構(gòu)為疏松瓦棱結(jié)構(gòu)，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(lǐng)用和補(bǔ)料員補(bǔ)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(jìn)行授權(quán)管理。

2.4 自動開門功能

為方便領(lǐng)用和補(bǔ)充，需要前端開門，柜門由電磁鎖控制，實(shí)現(xiàn)自動開門功能。

2.5 自動記數(shù)功能

需滿足快遞業(yè)務(wù)需求，易用性強(qiáng)，操作簡單，無論領(lǐng)用耗材還是補(bǔ)充耗材，均需自動識別耗材數(shù)量，不進(jìn)行人工計數(shù)，避免增加工作難度，規(guī)避人工作弊。

2.6 網(wǎng)絡(luò)通訊功能

為滿足設(shè)備不同的應(yīng)用場地環(huán)境條件，需配置以太網(wǎng)、wifi、4G移動網(wǎng)絡(luò)通訊功能。

2.7 自動形成業(yè)務(wù)報表

耗材領(lǐng)用及補(bǔ)充，設(shè)備能夠自動生成每個快遞員、補(bǔ)料員的業(yè)務(wù)報表，時時或定時上傳系統(tǒng)，滿足整個物流系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理。

2.8 擴(kuò)展功能

不同場所快遞業(yè)務(wù)頻度存在較大的差異，耗材日消耗數(shù)量和種類差異較大，自助耗材柜需要靈活地實(shí)現(xiàn)耗材容量、種類擴(kuò)充，以滿足不同地區(qū)業(yè)務(wù)差異的靈活配置。

2.9 環(huán)境性能

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

3 功能及性能設(shè)計原則

3.1 軟件業(yè)務(wù)功能

3.1.1 軟件總體設(shè)計思想

使用免費(fèi)、開源的Android[2]作為自助耗材柜APP的開發(fā)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(shù)據(jù)的上報等；APP需通過android的aidl與中間層進(jìn)行通訊，獲取物料的重量，以及對每個格口進(jìn)行操作等；上報功能需要通過HTTP協(xié)議與后臺服務(wù)器進(jìn)行通訊，上報后臺所需要記錄的數(shù)據(jù)。

后臺服務(wù)器使用Linux+Java+MySQL，便于耗材日常管理及補(bǔ)給，同時具備大數(shù)據(jù)分析與挖掘功能。

3.1.2 總體技術(shù)路線

自助耗材柜APP主要以Spring框架和java語言為主要技術(shù)路線；頁面主要用xml布局文件實(shí)現(xiàn)，而產(chǎn)品結(jié)構(gòu)主要以MVP為主。開發(fā)過程中會使用數(shù)據(jù)庫、定時器、多線程等技術(shù)。

3.1.3 自助耗材柜系統(tǒng)架構(gòu)（見圖1）

3.1.4 APP技術(shù)架構(gòu)（見圖2）

3.1.5 APP組成及運(yùn)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(zhí)行相應(yīng)命令和提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。

（3）硬件設(shè)備：命令實(shí)際執(zhí)行者和對應(yīng)數(shù)據(jù)的原始提供者。

以上三者在整體自助耗材柜中的關(guān)系見圖3：

3.2 倉儲功能的設(shè)計實(shí)現(xiàn)

從自助耗材柜的應(yīng)用特點(diǎn)來看，自助耗材柜屬物流系統(tǒng)終端設(shè)備，應(yīng)用網(wǎng)點(diǎn)分布廣、數(shù)量巨大，所以柜體采用成本低廉的鈑金結(jié)構(gòu)以降低快遞公司的設(shè)備成本投入，表面通過噴涂防腐；各個網(wǎng)點(diǎn)因業(yè)務(wù)量的區(qū)別較大[3]，柜體結(jié)構(gòu)上需要設(shè)計成單個柜體，通過組合的方式來滿足不同網(wǎng)點(diǎn)對耗材需求量的配置需求。

柜體采用“1+N”的方式進(jìn)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(jī)、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(shè)置耗材筐盛放較小尺寸的耗材；副柜設(shè)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(jìn)行級聯(lián)，實(shí)現(xiàn)供電及數(shù)據(jù)通訊連接。

自助耗材柜需滿足的人體功能學(xué)的要求，易操作，柜體總高度控制在2 000mm以內(nèi)，較小尺寸的耗材收納在物料筐內(nèi)，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(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 APP技術(shù)架構(gòu)圖

圖3 APP系統(tǒng)構(gòu)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(shè)計防護(hù)結(jié)構(gòu)防止雨水、灰塵、小蟲的進(jìn)入，至少應(yīng)達(dá)到IP54的防護(hù)級別[4]；同時設(shè)計安裝地腳，將設(shè)備固定在牢固的基礎(chǔ)上，防止臺風(fēng)吹倒設(shè)備；為防止斷電情況發(fā)生，需設(shè)計應(yīng)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(yè)務(wù)產(chǎn)生影響。

3.3 IC卡識讀、條碼識讀功能的設(shè)計實(shí)現(xiàn)

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(shè)備識讀帶有IC卡芯片或條碼的員工工牌，領(lǐng)料員或物料員可方便地通過刷員工卡快捷登陸設(shè)備業(yè)務(wù)界面進(jìn)行領(lǐng)料、補(bǔ)料業(yè)務(wù)，員工信息及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)自動記錄到數(shù)據(jù)庫。

3.4 自動開門功能的設(shè)計實(shí)現(xiàn)

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(jìn)行開門。當(dāng)員工刷卡或識讀工牌的條碼、并輸入個人密碼后，設(shè)備將對員工信息及密碼發(fā)送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證，權(quán)限驗(yàn)證通過后，操作界面由登陸界面轉(zhuǎn)到業(yè)務(wù)界面，由員工選擇所需業(yè)務(wù)，并顯示各個耗材的庫存狀態(tài)。

領(lǐng)料員或物料員如果選擇某種耗材的補(bǔ)料或取料業(yè)務(wù)，主控模塊給相應(yīng)的格口門鎖發(fā)出指令，相應(yīng)的格口門門鎖自動打開并彈開格口門。

3.5 網(wǎng)絡(luò)通訊功能

采用成熟并廣泛應(yīng)用的無線通訊模塊—4G路由器，具備以太網(wǎng)、wifi、4G移動網(wǎng)絡(luò)通訊功能。

3.6 自動計數(shù)功能

領(lǐng)料員或物料員選擇了某種耗材的取料或補(bǔ)料業(yè)務(wù)操作，主控模塊給相應(yīng)的格口門鎖發(fā)出指令，相應(yīng)的格口門門鎖自動打開并彈開，當(dāng)員工完成了對耗材的取料或補(bǔ)充，關(guān)上格口門后，設(shè)備自動進(jìn)行盤點(diǎn)，記錄員工取走或補(bǔ)充的耗材數(shù)量，并上傳系統(tǒng)。

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

3.7 自動生成業(yè)務(wù)報表

自助耗材柜將員工、物料員的操作數(shù)據(jù)上傳到后臺系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動生成盤庫、結(jié)算、核銷、補(bǔ)貨等的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報表，可即時輸出每臺設(shè)備的即時補(bǔ)貨計劃。

3.8 擴(kuò)展功能

對于應(yīng)用在不同場所的耗材柜，耗材消耗數(shù)量種類不同，主要通過自助耗材柜的數(shù)量配置來靈活地實(shí)現(xiàn)耗材容量、種類的擴(kuò)充，以滿足不同地區(qū)業(yè)務(wù)差異的靈活配置。

一般來說，耗材柜的擴(kuò)展采用級聯(lián)方式來實(shí)現(xiàn)，每臺耗材柜需配置接口板，級聯(lián)采用RS485總線通訊方式，并提供所擴(kuò)展耗材副柜的直流電源，將多個耗材柜與主柜的主機(jī)聯(lián)機(jī)，形成一套設(shè)備進(jìn)行使用。

3.9 環(huán)境性能

自助耗材柜有兩種應(yīng)用環(huán)境，一是在室內(nèi)使用，對環(huán)境的要求比較低，無論在北方還是在南方應(yīng)用，一般滿足0℃～40℃，10%～70%RH（無冷凝）的工作環(huán)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(huán)境氣候條件，一般要滿足-20℃～50℃，5%～90%RH（無冷凝）的工作環(huán)境，在電子器件選型方面需要注意；如果單片機(jī)和某些電子器件無法達(dá)到要求，可采用增設(shè)加熱器加熱、風(fēng)扇降溫的方式來滿足工況條件。

4 技術(shù)應(yīng)用前景

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