物流驱动型包装设计创新方法

有关数据显示，运输成本大概占物流总成本的35%～50%，而且随着国际原油价格的不断攀升，这一比重越来越大。显然，运输成本的有效控制对节约物流总成本有着举足轻重的作用。而提高物流包装的装载效率是降低运输成本最直接的途径。

令人欣喜的是，有关研究人员通过多年积累的包装设计经验以及大量实验室计算机算法研究与测试实践，研究出了物流驱动型包装设计创新方法，不仅可以对现有瓦楞纸箱尺寸和内装物排列进行优化，还可以优化现有尺寸瓦楞纸箱的装载。其中，我公司研发的物流驱动型包装设计创新方法PLUS（Packaging Logistics United Solutions）系统不仅在托盘和集装箱装载优化算法上较国际先进水平有了突破，而且集合了丰富的包装设计功能。下面，笔者将对PLUS系统的相关功能进行简单介绍，愿与大家分享。

瓦楞纸箱几何设计

瓦楞纸箱几何设计的信息化不仅体现在CAD系统的应用上，还体现在瓦楞纸箱物流环境参数的考量上，通过PLUS系统，我们可以使瓦楞纸箱几何设计更加细致化、科学化和便捷化。

1.传统瓦楞纸箱几何设计方法

传统的瓦楞纸箱几何设计包含瓦楞纸箱类型的选用、尺寸设计和结构设计等。一名初入包装行业的包装工程师，在进行瓦楞纸箱几何设佛山到黄南物流计时，一般都会基于国际标准的瓦楞纸箱类型，并遵从由内到外以及最佳外箱尺寸比例（长：宽：高=2：1：2）的原则来进行尺寸设计，结构设计也往往只是专注于产品的保护功能和包装效率。这种传统的瓦楞纸箱几何设计方法并没有找出在几何设计的同时考虑运输装载效率的有效解决方法。图1所示为传统的瓦楞纸箱几何设计思维（由内到外）。

2.物流驱动型瓦楞纸箱几何设计方法

物流驱动型瓦楞纸箱几何设计方法是利用计算机穷举的方法对瓦楞纸箱的几何设计进行装载设备适应性验证的方法，其设计思维如图2所示。

PLUS系统中集成的物流驱动型瓦楞纸箱几何设计功能包含瓦楞纸箱尺寸优化和内装物排列优化，这两种功能都能为用户生成信息量丰富的报告，以此作为其设计的参考数据。

瓦楞纸箱尺寸优化是指PLUS系统对瓦楞纸箱长宽高3个尺寸方向设定一个变化范围，如10mm，并且每隔1mm取1个尺寸，这样3个尺寸方向的变化组合结果就可获得1000种瓦楞纸箱尺寸。PLUS系统会对这1000种瓦楞纸箱尺寸进行装载设备的装载优化，最终根据装载适应性（包括装载数量和装载稳定性），考核每种尺寸瓦楞纸箱的优劣性，并对其进行排序。

内装物排列优化是指PLUS系统会先设定包装内衬的尺寸和内装物在长宽高3个尺寸方向的排列数量变化范围，并在这3个尺寸方向上每隔1个产品数量就是一个排列的选项，这样3个尺寸方向上内装物排列方式变化结果的最大数量为3个尺寸方向内装物排列数量变化范围的乘积。PLUS系统会对这些排列方式的瓦楞纸箱进行装载设备的装载优化，然后根据装载适应性（包括装载数量和装载稳定性），考核每种尺寸瓦楞纸箱的优劣性，并对其进行排序。

这些瓦楞纸箱设计优化功能在以往的物流包装软件中属于缺失的部分，PLUS系统则填补了这一空白。

装载优化算法

以上两种设计方法在没有装载优化算法支撑的前提下是无法实现的。装载优化算法是PLUS系统的核心技术，PLUS系统采用的是启发式算法，图3所示为PLUS系统产生的装载图。

PLUS系统韶关到鞍山物流对单尺寸长方体和圆柱体装载优化以及混装进行了大量的探索，实践证明，PLUS系统较其他同类软件有着极大的优势。用同样尺寸的瓦楞纸箱在同样尺寸的装载容器里进行装载优化，PLUS系统在很多情况下比CAPE系统（美国著名装箱软件）有更高的装载率，两者对比如表1所示。

案例分析

我们需要为一批尺寸为567mm×75mm×1055mm的晾衣架设计整托包装（如图4所示），其装载容器为40尺柜。已知整托包装在长宽高3个尺寸方向上的内外尺寸差分别为55mm、55mm和80mm，要求晾衣架在包装内竖放，长度方向上的摆放数量为2个，高度方向上为1个，现在需要确定宽度方向上产品的摆放数量。

这个问题需要用到PLUS系统的内装物排列优化功能。我们可以在PLUS系统里先添加一个长宽高分别为55mm、55mm和80mm的箱子，并设定产品在长度方向上的摆放数量为2个，宽度方向上的摆放数量范围为8～13个，高度方向上的摆放数量为1个，选择装载容器为40尺柜，然后进行排列优化分析。图5所示为PLUS系统的分析结果，排列方式2×13×1的装载数量最高，虽然其空间利深圳到钦州物流用率不是最高，但并不影响其在集装箱里的装载稳定性，所以排列方式2×13×1为最佳排列方式。

物流驱动型包装设计创新方法为物流包装设计注入了新鲜血液，能提高运输装载效率，对节约运输成本具有重要作用。而PLUS系统所提供的物流驱动型包装设计功能则为学者提供了一套极具价值的研究工具，也是瓦楞纸箱设计从业人员的实用设计工具。