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包装技术与科学第9期275-287页（1996）
物流中的高效的运输包装设计
葛长风
新加坡118221，新加坡生产力和标准委员会，1号科学驱动园区，包装中心。
这篇论文探讨了现代物流从主要包装到二次包装，再到运输模块过程中运输包装成本降低的可能性。本文强调了基于空间利用率的包装优化和基于总成本的包装优化是不相同这一现状。最后,介绍了一款基于Windows的用于协助包装设计师和物流经理开发高效的物流包装设计的包装软件——包装成本确定系统。
关键词:包装物流;包装优化;空间利用率;降低成本
介绍
随着边境的开放和更好的通讯和运输系统，亚洲国家已经在欧洲、美国和中东建立了一个主要的贸易市场。包装材料和物流成本对那些向遥远的国家出口产品的制造商有很大的影响。每个亚洲企业都迫切需要在物流中开发高效的包装设计，以尽量减少包装材料用量和物流成本。
典型物流系统的包装如图l所示。
在过去的几年里，像TOPS和CAPE这样的帮助包装设计人员在物流运输链中加速包装优化的软件应用程序已经开发出来了。这些包装软件应用程序为最终使用者提供了一系列各种模块的组合。这些模块包括托盘模块、包装箱模块、集装箱模块等。在这些包装软件应用程序的帮助下，最终使用者可以实现降低包装运输成本和装载时间的同时，提高了包装的稳定性、包装效率和准确性的托盘和集装箱布局的优化设计。包装软件应用程序的主要目标是空间的有效利用和包装强度的合理规划。然而，包装运输的总成本是大多数销售人员和设计师需要考虑的一个重要因素。然而，开发出不仅给使用者提供包装的空间布局，还提供运输包装箱的总成本和单个成本的附加功能的包装软件应用程序是很有必要的。
降低物流包装运输的成本
总的物流运输包装成本是材料的成本、设备成本、操作成本和劳动力成本的综合。包装成本还包括包装产品召回的成本、客户的回购失败的成本费用以及产品包装不当造成重新包装的包装成本。
Figure 1. Packaging in a typical logistics system
在物流运输过程中研究出高效的包装设计的三种思路方法如图2所示。一种思路方法是主要优化设计集中于主要的包装上。例如，今天的我们使用的玻璃包装容器通常使用的材料比就在10年前使用的材料要少。金属罐头包装容器，尤其是铝材料饮料罐，包装的重量比过去要轻。许多以前有好几层包装的产品现在只需要加上一个金属层就能达到强度要求。许多坚硬的固体包装已经或者将要被软包装给取代。第二种思路方法是尝试去减少二次包装的数量和用量。基于这种思路方法下进行的一份研究如图3所示。第三种思路方法是开发一种新型的装箱运输模式，这种装箱运输模式下的包装材料用料较少，但能够提供相同的包装和装载运输功能。例如，越来越多的附加在包装箱之上的二次包装在产品的生产线上作为包装容器被用于包装产品，像金属罐包装，可以承受一定的负荷，用于包装产品后，可以减少后续包装的材料的用量。最后一种致力于降低包装运输成本的思路方法是优化托盘上的装载布局空间和运输模块中的集装箱所占的空间大小。
运输包装箱装入集装箱的装箱包装方式或运输箱堆放在托盘上的堆码包装方式一直是许多产品生产厂家密切关注的一个区域。关于这种情况这里有几个原因：
首先，低效率的包装运输方式会导致包装运输过程中需要更多的集装箱空间来运输装载同样数量的运输包装箱，而这些运输包装箱本来可以装在更少的集装箱里。第二，堆码运输包装箱(将它们分组堆码成托盘单元)使这些运输包装箱的移动变得更加容易。但是不幸的是，这样运输包装也大大降低了运输包装箱的包装效率。在这种运输包装方式下，每一个托盘现在都变成了一个伪容器，这种情况对于运输包装箱的包装装载能力有着很大的限制。
一个尺寸不合理的运输包装箱本身就导致了在运输流程中托盘环节级别上的极大的低效率。这个情况又会导致随后的集装箱装载环节的集装箱装载方案需要升级。相比较于只使用单一尺寸的包装运输箱进行装载运输，探索所有可能满足包装运输需要的包装箱尺寸大小肯定意味着在装载布局上有着有效的空间节省。随着码垛产品的增加，因此运输装载方案需要从一个合理尺寸大小的运输包装箱开始变得更加重要。
物流链上的产品和包装材料的入库和储存也会对包装成本产生影响。每个单元包装的面积尺寸和堆叠高度能力是存储时的成本经济控制的关键因素。
我们可以把各种运输包装成本分成两类:一种运输包装成本可以归结于与包装材料相关的成本，另一种运输包装可以归结于是与物流和运输相关的成本。
运输装载时的空间利用与成本优化的比较
空间利用率和成本优化的区别如图4所示。运输装载时的空间利用率的计算方法是用运输包装箱所占的总空间除以集装箱的体积。通常情况下，小尺寸的包装运输箱能够满足较高的空间利用率。因此，在包装运输过程中，总体趋势是每个运输包装箱中装填的产品的数量越多，在集装箱中所有效使用的空间的百分比就越小，如图4所示。
在成本优化方面，包装设计人员努力实现两个主要目标以达到最低的单位总成本。首先，在运输装载过程中，为了尽量减少单位运输成本，最大化的装载空间利用是至关重要的。随着每个运输包装箱产品数量的增加，运输成本也会随之增加，因为在一个集装箱(或托盘)中包装装载的产品数量减少。而在一个集装箱(或托盘)中包装的产品数量之所以会减少是由于大型运输包装箱在集装箱中的布局安排有一定的限制，而这些限制导致了运输包装箱在装载运输过程中的空间利用率不高，在一个集装箱(或托盘)中包装的产品数量才会减少。然而，包装材料的成本随着每箱产品数量的增加而减少。因此，在包装运输过程中，成本变化的规律为开始阶段为最初的总成本随着每个包装运输箱中的产品数量的增加而下降，直到运输成本的增加超过了包装材料成本，然后总成本会随着每个包装运输箱中的产品数量的增加而增加。
其次，单位总成本的变化曲线也表明，总有一个最佳的每个包装运输箱中的产品数量，使得包装运输的总成本最低。其结果主要取决于运输成本与包装材料成本的比例。如果托盘和包装材料的成本非常高，那么成本控制优化和空间利用之间的最佳方案的结果差异将非常显著。
为了改善这一问题，不仅需要利用空间利用率优化得出的高效包装装载布局，更重要的是需要以包装运输成本为基础的成本优化布局。在此基础上，开发了以成本为导向的包装系统软件——成本控制优化包装系统（COPS），以帮助包装设计和物流人员根据各种情况选择包装模式。
成本控制优化包装系统的逻辑方法
成本控制优化包装系统(图5)由三个主要部分组成，包括空间利用、成本优化和抗压强度规划。
利用托盘模式来优化空间利用率和降低包装运输成本在1979年的Steudel文献中首次被讨论。随后，阿德里安·史密斯在1985年和1988年分别与菲利普·德·坎尼和霍奇森共同探讨了托盘的堆码和装载的相关问题，而成本控制优化包装系统的发展主要是基于德·坎尼的思路方法。借鉴于使用de Cani的算法将这些箱子装载到托盘上，我们已经扩展了这个思路方法，将托盘放入集装箱中，或者将运输包装箱放到一个集装箱中，而在这种情况下，托盘被认为是一个伪容器。
如图6所示，变量可以由如下公式计算求得：
，，，，
，，，，
一般的开槽盒的强度校核基本上有两个公式，它们是McKee公式和Kellicutt公式。而在东南亚地区使用最广泛的公式通常使用Kellicutt公式，这个经过实验验证过的公式发展为用于计算箱体稳定性(Kellicut公式仅适用于单壁瓦楞纸板)。而环压强度是瓦楞纸板强度的一个重要指标。
Ａ_flute
C_flute
BC_flute
B_flute
AB_flute
其中P为纸箱的抗压缩能力，单位为kg；Rx为瓦楞纸板的总环压值，单位为kg/cm；Z为纸箱的周长单位为cm。在空间布局优化模块和强度校核之后，在图4中所示的成本模块中生成了包装装载布局的可能结果，选择了最具成本效益的包装布局。
与现有的软件不同，成本控制优化包装系统通过将包装容器模块、托盘模块和集装箱模块集成到6个屏幕上，利用软件处理试图简化各个环节的相互关联和影响。用户可以在短时间内对包装装载的布局和运输包装的总成本进行概要的掌握。
成本控制优化包装系统软件简介
成本控制优化包装系统软件围绕着六个主要界面。它们是输入界面、布局界面、结果界面、包装界面、托盘界面和集装箱界面。
输入界面
输入界面(图7)是用户输入产品、运输和包装信息的位置。这些输入信息将构成成本控制优化包装系统软件计算的基础，以确定最佳的空间利用率和成本。
布局界面
布局界面(图8)用作输入屏幕的额外输入位置。在这里，用户可以选择或更改一些输入参数，例如托盘成本和尺寸、最大集装箱装载量、最大装运箱重量和装运包装箱的尺寸限制。包装材料的成本因生产制造商而异，也取决于纸板的楞型结构。
结果界面
计算后,成本控制优化包装系统软件将可用的解决方案显示在结果屏幕(图9)。在结果界面显示的信息里可以找到包括纸板的楞型、纸箱的箱尺寸、每个托盘上装载的产品数量,每个集装箱的产品数量、总重量,集装箱、托盘的空间有效利用率、包装的单位总成本和每个集装箱的总成本。
将包装的成本与每个集装箱的运输成本相加可以获得总的包装运输成本。总单位包装运输成本是通过将总包装运输成本除以一个集装箱内的产品数量的计算方式来获得的。由于成本优化的目标的衡量标准是基于最小的总单位成本，所以结果按照其总单位成本进行计算。建议使用者和设计者选择第一个解决方案，因为这个产品装载布局提供了最有效的降低成本的解决方案。
结果界面只给使用者提供了可行的解决方案的总体概述。使用者自己可以参考相应的包装界面、托盘界面或容器界面来获取更加详细的信息。
包装界面
包装界面(图10)为使用者提供了在运输包装箱中产品的具体化装填布局。有了这种包装装填布局，包装工作人员就会知道如何去包装装填产品。结果界面
中包含了一些额外的信息，如估计的运费、环压值、模切尺寸、内外部纸箱尺寸大小和分区尺寸大小。这些规格尺寸数据将对瓦楞纤维板的制造商非常有帮助。
托盘界面
托盘界面(图11)为使用者提供了在托盘装载堆码运输环节的具体化装载堆码布局。
集装箱界面
集装箱界面(图12)为用户提供了集装箱的具体化的运输装载布局(带有托盘或没有托盘)。在此之外，集装箱界面还为使用者提供了一些额外的数据，如
集装箱的空间利用率、每个集装箱装载的产品数量和托盘编号，这些与集装箱运输装载相关的数据都可以在集装箱界面中获得。
与此同时，在集装箱运输装载的结果报告中包含了一些有用的产品的堆码储存的相关信息，如底部瓦楞纸箱的最大负载，这是由堆码存储条件而不是集装箱条件决定的。
因为它是基于windows的一款应用软件，所以成本控制优化包装系统软件的界面既具有一致通用性又简单直观。这就使得这款软件的使用和愉快的工作变得容易。此外，成本控制优化包装系统软件具有集成的交接界面。这意味着用户可以直接访问所有函数公式，而不必执行另一个应用程序。
成本控制优化包装系统软件允许用户自定义输入参数，如托盘类型、托盘大小、集装箱装载、集装箱大小、包装材料、包装成本、运输成本等。这使得软件能够实现高度的灵活性，并使用户完全控制包装过程。例如，根据集装箱和产品信息，用户可以选择不同的托盘大小和类型来实现最优配置。用户也可以从不同的厂家输入不同的包装材料数据，这样就可以比较这些材料的成本，从而达到最划算的包装规划安排。
案例研究
许多研究表明，使用成本控制优化包装系统能够有效地降低运输包装的成本。这些研究表明，如果考虑到整个物流链，即使是在某一环节的非常微小的变化，也会导致最终结果的显著的节省(图13，案例研究3)。同时，最大空间利用率的产品装填堆码装载布局也不一定是成本方面的最佳规划安排(案例研究3)。
结论
一种面向运输包装成本的物流包装设计系统的新概念已经被提出。基于这一概念，开发出了一个成本控制优化包装系统软件(COPS)，这将帮助包装设计师在不同的运输包装条件下进行开发设计包装装载方案。基于产品装载的空间有效利用的包装优化思路方法和基于总成本的包装优化思路方法所得出的设计方案是不同的。建议采用空间利用率和成本优化相结合的方法。
参考文献
[1]TOPS工程公司．TOFSTM，90年代的包装设计软件．TOPS Engineering Corporation, TX(1994)．
[2]CAPE系统．CAPE，包装和分销软件．CAPE Systems，伦敦，英国(1993)．
[3]Wright, P. G．在最大化保护和运输空间的同时，尽量减少董事会的要求，运输集装箱的性能和评价，第204-231页。Jelmar Publishing Co .， Plainview，(1989)。
[4]Steudel, H. 生成托盘加载模式:二维切削库存问题的一个特例．管理Sci. 25,997-1004(1979)．
[5]Smith, A．和de Cani, P. An算法优化托盘中盒子的布局．j .操作Res，soc．31日573 - 578(1980)．
[6]Hogson，J．，休斯，D. S.和马丁-维加，L. A.关于托盘问题的联合方法的说明．IIE Trans. 15,268 -271(1982)．
[7]McKee, R. CFD., Gander,
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