浅谈集合包装与包装标准化的关系及优化论文

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浅谈集合包装与包装标准化

的关系及优化

沈阳工学院经济与管理学院

二0一三年11月

第一章绪论

1.1包装在现代物流中的作用与地位

20世纪80年代中期，美国物流管理协会对“物流”这一概念提出了明确的定义，即“为符合顾客的需求条件，完成从生产地到销售地的物质、服务以及信息的流通过程，和为达到有效低成本的保存管理目标而从事的计划、实施和控制的行为”。物流的概念和定义根据时间和地域的不同，在文字描述上也稍有差异，但是现代物流的实际根据用户或顾客的要求与愿望，把供应主体和需求主体联结起来，克服时间和空间上的障碍，实现有效而快速的商品及服务流通过程的经济过程的主旨则是相同的。

将现代物流的供应链环节进行分解，其具体的构成要素主要包括运输、储藏、搬运装卸、包装、流通加工、物流信息管理、物流网络、在库管理、物流组织管理、物流成本的管理和控制等。包装是物流的起点，包装的合理化、现代化、低成本是现代物流“物质流动”的合理化、有序化、现代化、低成本，包装是其最根本的组成部分、基础和物质保证，而包装标准化是根本的途径和有效的保障。包装与物流供应链的密切关系可以通过]以下方面来全面深入地得到反映。

第二章集合包装及物流包装标准化的关系及优化

2.1集合包装及物流包装标准化的理论

2.1.1集合包装的概述

集合包装是50 年代发展起来的新型包装形式，是现代运输包装的新发展，在当代商品包装运输中占有十分重要的地位。所谓集合包装，是指将一定数量的产品或包装件组合在一起，形成一个合适的运输单元，以便于装卸、储存和运输。又称组合包装或集装单元。集合包装的出现，是对传统包装运输方式的重大改革。集合包装的实质就是要形成集装单元化系统，即由货物单元、集装容器、物料搬

运设备等组成的高效、快速地进行物流功能运作的系统，它有效地将分散的物流各项活动联结成一个整体，是物流系统的核心内容和主要方式。集合包装在运输包装中占有越来越重要的地位。它之所以受到重视，是因为它有许多与众不同的优点。

①运输迅速，加速车船周转。集合包装商品在流通过程中，无论经过何种运输工具，装卸多少次，都是整体运输，无需搬动内装物。这种运输方式，大大缩短商品装卸时间，如一艘万吨货轮货物，按常规装卸需时16 天，而用集装箱装卸同样吨位的货物，仅需 1 天。

②大大提高劳动生产率。集合包装的装卸均采用机械化操作，效率大为提高，如用集装箱装卸的劳动生产率，比用人工装卸常规货物要提高15 倍以上，同时劳动强度大大降低。

③能可靠地保护商品。集合包装将零散产品或包装件组合在一起，固定牢靠，包装紧密，每个集合包装均有起吊装卸装置，无需搬动内装物，商品得以有效保护，这对易碎、贵重商品尤为重要。

④节省包装费用。按常规包装，为保护商品，势必要消耗大量包装材料，而采用集合包装，可降低原外包装用料标准，有的甚至可不用外包装，节省包装费用，据统计，日本用集装箱装运电线，节省包装费50%，装运电视，节省包装费55％。

⑤缩小包装件体积，提高了仓库、运输工具容积利用率。由于商品单个包装简化，减小了单个包装体积，单位容积容纳商品数增多，如用集装箱装载可比原来提高容积利用率30～50％。

⑥促进包装标准化。集合包装有制定好的国际标准，为了有效利用它们的容积，要求每种商品的外包装尺寸必须符合一定标准，否则会留有空位，从而促进了包装标准化。⑦降低贮存费用。集合包装容纳商品多，密封性能好，受环境气候影响，即使露天存放也对商品无碍，因此，节省仓容，降低贮存费用。

⑧降低运输成本。采用集合包装，单位容积容纳的商品增多，提高了运输工具的运载率，简化运输手续，且集装箱、托盘等可多次周转使用，降低了运输成本。

2.2物流包装尺寸标准化

2.2.1物流包装标准化的内容

①统一包装材料的试验方法

对同一种包装方法，不同的试验方法会得出不同的测评结果，这样制定的包装标准就失去了普遍应用。不利用标准的推广。因此，在进行包装标准化过程中，首先要统一包装材料的试验方法。

②统一包装规格

这种统一不是简单的一刀切、不是简单的规定；而是指包装尺寸的标准化，包装规格的确定过去大多数是从保护物品、便于人工装卸搬运作业和节约包装材料的角度考虑，与其他作业环节、其他运载工具的关联性考虑的不多。包装标准化正是从物流的角度出发，以物流总体的合理化为目标。统一包装规格的基础是包装模数尺寸。所谓包装模数是指为了实现包装货物流通合理化而制定的包装尺寸系列，用这个系列规格尺寸确定的容器长度×宽度的组合尺寸成为包装模数尺寸。包装模数尺寸的基础数值，即包装模数则是根据托盘的尺寸，以托盘高效率承载包装物为前提。标准的包装尺寸应该与包装模数尺寸相一致，只有这样，才能保证物流各环节的有效衔接。包装尺寸系列指定过程详述见第三章。

③统一包装标志

包装标志是指在运输包装外部制作特定记号或说明。包装好的货物只有依靠标志，才能进入现代的物流而成为现代运输包装。目前，我国已制定了很多货物包装标志，尤其是危险品和放射以及有毒的物品。因此，要采用通用的或国家已制定的标志进行包装。

④统一保护方法

统一保护方法有利于科学的制定包装工艺，使包装更加合理，避免过剩包装。更重要的是统一保护方法可以使各相关部门环节协调统一。对于同一种物品，要用同一种科学合理的保护方法，保护方法在达到效果的前提下力求简单，节省。包装标准化是一个长期、复杂的过程，它牵扯到企业的各个部门，尤其是管理层部门，因为包装标准化首先要取得领导、企业最高层的支持。

2.2.3物流包装标准化与集合包装的关系

为了达到包装合理化，在包装过程中必须要考虑到单元化和标准化的问题，因为只有包装规格尺寸一致，才能实现模块化包装；集合包装作为现代物流系统的核心内容，如果没有相应的物流包装尺寸与之相配合，集合包装容器的利用率就很难保证，集合包装的优点也很难发挥。可见，物流包装标准化是实施集合包装单元化的前提，也是集合包装优势发挥的重要保证。推进单元化、标准化的方法就是多采用集装设备，多采用通用包装，按标准模数尺寸制造包装箱。

2.2.4集合包装系统优化内容

对于集合包装系统，我们着重从以下方面来优化：瓦楞纸箱的规格、强度和堆码高度（包括瓦楞纸箱和集装容器两种堆码高度）。

①瓦楞纸箱规格优化

瓦楞纸箱的外部尺寸的确定需考虑下述影响因素：

1) 排列数目

在现代大规模物流集合包装中，往往是同一种产品集中到一个瓦楞纸箱里进行集合包装。因此，内装物在瓦楞纸箱内的排列数目可表示为：n’=nl×nw×nh。式中，n’表示单个瓦楞纸箱内装物总数，nl、nw、nh分别是瓦楞纸箱长度方向、宽度方向和高度方向上排列的内装物数目。

总的来说，瓦楞纸箱内装物的数目应尽量的多，箱体的空间利用率应尽量的高；再者，即使内装物数目不变、内装物排列方向不变，仅仅改变内装物在箱内某方向上的排列数目，就可以改变瓦楞纸箱的结构尺寸，进而改变纸箱的抗压程度。

2) 排列方向

按产品的长度、宽度和高度（l、w、h）和瓦楞纸箱的长度、宽度和高度（L、W、H）的相对方向，同一排列数目可以有6 种排列方向，即平放、侧放和立放。具体为图2.1 所示。

图2.1内装物排列方式

在实际运作中，由于内装物的特有属性，某些排列方向是不能使用的，例如，陶瓷酒瓶在箱体内是不能把瓶口朝下放置的，因为倒放有可能会损坏瓶口，平放和侧放都没有问题；再如，盒装洗衣粉在箱内不允许采用平放，因为平放会导致盒盖受压开启而洗衣粉泄露。

瓦楞纸箱内装物数目决定内装物的可能排列数目种类很多，而每一种排列数目又有 6 种可能的排列方式，所以构成一个瓦楞纸箱可以有多种排列方法。因此，集合包装优化应通过改变物品在瓦楞纸箱内的排列数目和排列方式来改变瓦楞纸箱的尺寸。

3) 集装单元尺寸

集装单元尺寸即集装基础模数尺寸，它的制定可以根据物流模数尺寸倍数关系推倒出来，也可以从卡车、大型集装箱等等物流运输设备的尺寸中分割出来。按照“由外到内”设计法的思想，瓦楞纸箱的尺寸应该是从集装单元尺寸分割中得出。因此瓦楞纸箱的规格应该是以集装单元尺寸为依据，在进行瓦楞纸箱规格优化时，首先要考虑集装单元的尺寸，以集装单元的分割尺寸系列作为瓦楞纸箱规格选取的依据。

瓦楞纸箱规格的优化充分保证了集装单元底面的利用率，同时也确定了集装堆码谱的类型，从而使物流运输设备在底平面方向的利用率为最大。

②瓦楞纸箱的抗压强度及堆码

抗压强度主要是表征材料受压后至压溃时所能承受的最大压力。现行国家标准GB/T6543-86<<瓦楞纸>>规定：瓦楞纸箱抗压强度值P(Pa)不应小于下式所得

的计算值：

H－h

P=K·G·(Pa)

S×h

式中Ｋ为强度保险系数；G 为瓦楞纸箱所装物品的质量，（kg）；H 为堆码高度，（cm）；h 为箱高，（cm），S 为箱底面积（cm2）。

假设瓦楞纸箱的长、宽、高分别为L、B、H，如图2.2，对空纸箱进行抗压试验时，可以观察到载荷分布并不均匀，纸箱压溃后四个立面变形的情况如图2.3所示。箱面中央变形最大，为鼓出状，箱面上出现压溃后的折痕（似抛物线）。实验证明，瓦楞纸箱受压时，平面承载能力分布如图 2.4 所示，直棱处强度最好，横边中间处强度最差，由此可见，瓦楞纸箱的负载主要由四个角承担，是纸箱抗压强度的4 个支柱。

图2.2纸箱承受垂直在和示意图图2.3纸箱压溃后四周变形示意图

图2.4纸箱受力时载荷分布图

除了上述的三个因素之外，集合包装还必须考虑集装容器自身的性能和产品自身的需求。集合包装的尺寸和质量应与集合包装容器的尺寸和载重物质量相适应。例如，托盘的载物质量一般应小于或等于2000kg。集装容器上堆码的货物，若有其特殊的要求，如最大的堆码高度，堆码层数等等。

③集合包装堆码高度的优化

上述的两个步骤主要是优化了集合包装在底面的堆码，但运输容器是立体的，因此还要在高度方向进行优化。优化的目的是使运输容器在高度方向上利用率最高，因此这个高度还要和集装单元在高度方向上的堆码个数相联系。因为如果堆码太高，就会影响集装单元的堆码高度，不能充分提高运输设备的利用率，如果过小，集合包装容器的上下底厚就会占用空间资源，也不利于提高运输设备的空间利用率。因此，我们需要在瓦楞纸箱堆码高度与集合包装容器高度的组合中一个最有组合，使运输设备的高度方向的利用率为最高。利用以下公式来得出集合包装容器在高度方向上的优化函数。

fps指集合包装容器包装运输空间利用率，其表达式为：

l ×w×h×q×n ×Ns ×Np

fps= ×100%

S p×L

其中，l,w,h,分别为产品的长、宽和高（mm），q为瓦楞箱内每层所装产品的个数，n 瓦楞纸箱内产品堆码层数，Ns集合包装容器上瓦楞纸箱的层数，Np集装容器的堆码层数，L 为运输设备高度。

最后得到优化函数为：

h ×n×Ns ×Np

maxZ=

L

P

Ns ≦＋1

w×n×q×k

L－Tp

Ns ≦

H

L－l

Np =

Ns×h×n＋Tp

式中，h 为物品高度，n 为箱内物品层数，q 为瓦楞纸箱内单层堆放产品的个数，Ns 为集装容器上瓦楞纸箱的堆码层数，Np 为集合包装容器在运输设备上的堆码层数，w 为产品重量，P 为瓦楞纸箱的抗压强度，H 为瓦楞纸箱的高度，L为运输设备的高度，△l 为运输设备高度预留量。Tp 为集装容器上下底厚。K 为强度安全系数。在本文中通过上述约束，把自变量的个数由两个（Np 和Ns）变成了一个Ns，给优化过程提供了方便。

通过上述三步的优化，其实是对集合包装优化进行了分解，分别从底面和高度两个方面进行了优化。从而实现了集合包装的整体优化。

根据运输包装尺寸系列确定的瓦楞纸箱规格有以下特点：

①瓦楞纸箱的规格数目种类大大减少，这样可以使同种规格的瓦楞纸箱生产规模化，降低了生产成本。

②运输包装尺寸是由集合包装模数分割或组合得出，因此，由运输包装尺寸系列制定的瓦楞纸箱的规格，可以很容易实现在集合包装容器的堆码，可以避免繁琐的装箱计算。

③由运输包装尺寸系列制定的瓦楞纸箱的规格，便于与其它物流设备尺寸相协调，这样有助于提高物流标准化，同时可以提高运输设备的空间利用率，从而降低物流成本。

④使物流包装更加的科学化、标准化

从费用的角度来看，瓦楞纸箱的容量越大越好，这样可以节省瓦楞纸箱的数目，但由于瓦楞纸箱的承载能力有限，因此，内装物的重量不能超过瓦楞纸箱的安全承载能力。就我国而言，单瓦楞纸箱的承载量限于50kg，最大尺寸限于2000mm;双瓦楞纸箱的承载量限于55kg，最大综合尺寸限于2500mm。

结语

我国现在对包装尺寸系列和集合包装优化以及幵发技术进行了研究,但还存在着不足,针对存在的问题提出以下几个方面的建议:

(1)采用更先进有效的算法解决问题,对于问题的解决,形成更系统、更科学、更快速的解决途径。

(2)构建有效的数据信息平台,只需输入问题的原始数据,就可以通过平台得到数据结果以及堆码的图谱等,同时增加系统的实用性研究,将系统应用到实际的企业生产包装运输中,更多的考虑实际因素,在企业中试运行系统,接收用户反馈,并不断改进系统,增强系统的实用性。

(3)科技创新,不断创新集合包装优化方法,随着科学技术及相关理论的不断发展,将会产生新的理论和方法,在新理论方法基础上,建立新的优化方法,使集合包装跟上时代的新发展。