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基于物流成本的包装箱尺寸优化设计(上)

摘要：为了更有效地利用好托盘和集装箱，降低物特种光源流成本，提出了能同时提高集装箱容积率和托盘表面积利用率的包装箱尺寸优化设计方法，建立了使托盘表面积利用率最大化的包装箱尺寸设计非线性优化模型，并用Visual Basic开发了相应的包装箱尺寸优化设计软件。

关键词：包装箱；优化；托盘；集装箱

物流成本一般包括库存费用，运输成本和物流管理费用三部分，其中运输成本占三分之一左右从重量来看，如果是出口商品，其所占比例会更高，如何有效地降低运输成本是企业非常关心的问题。在国际货物运输中，货物的成组化、集装化已经是常规操作方法，其中最常用的集装方式就是托盘和集装箱，利用好托盘和集装箱，可以节约大量运输费用，降低物流成本，反之，要造成巨大浪费uJ。鉴于实践中，很多国外进口企业要求我出口企业在设计和制作出口纸箱包装尺寸时，就考虑设法将集装箱和托盘利用率同时达到最高的现状，本文拟从包装纸箱尺寸优化设计这一角度，来探讨并实践商品提高集装箱容积率和托盘表面积利用率问题，以进一步节约物流成本，提高出口产品的国际竞争力。

笔者曾就单一考虑集装箱容积利用率达到最高，撰写过论文。瓦楞纸箱尺寸的优化设计 ，论述如何利用优化方法优选包装纸箱 测力精度高的尺寸。可用性较高本论文为该论文的续篇，主要探讨在考虑以上2个因素的情况下，优选纸箱尺寸提高利用率的问题。

1 集装箱和托盘在储运中的必要性

托盘作为重要的物流器具，是使静态货物转变为动态货物的载体，有 活动的货台 、 可移动的地面。之称，是最基本的集装单元，在现代物流系统中起着不可替代的作用。托盘虽小，但它贯穿于现代物流的各个环节，是装卸、搬运、仓储、保管以及运输过程中均可利用的工具，与叉车配合利用，可以大幅度提高装卸搬运效率；用托盘堆码货物，可以大幅度增加仓库利用率；托盘一贯化运输，可以大幅度刚氏物流成本。在发达国家，由于人工成本昂贵，企业一般都是把托盘装卸作业作为运输和仓储的基础来实施的。采用它作为基础单元主要有以下4个优点：(1)节省装卸费用；任何储运作业必以装卸作为始末，与人工装卸相比，用插车和托盘配合所用的劳动力和时间只是人工作业的1／10，也就是说1个叉车司机可完成l0个工人的手工作业量，这样就将大幅度地节省人力成本；(2)依靠托盘这个基础单元可以实现自动仓库管理；蒜至依靠自动化的进出库传送设备，实现标准仓库的 无人管理 ，大幅节省管理的人工费用；(3)保持入库货物的最佳储存状态；自动管理的仓库可减少仓储过程中人为造成的损失(丢、损等)，并可以实现计算机非常有序的管理，加快进出库速度，这样可以使仓储费用达到最小，入库货物状态始终保持良好；(4)加快运输车辆的周转速度，减小无谓的等候费用；装卸和出入库速度加快，自然可以使得车辆利用率提高，进一步减少运输费用等等。基于这些原因，多年来发达国家的储运设施，从车辆、仓储器具和商品包装等各方面都是建立在以托盘为标准单元基础之上的。因此，可以说当今西方发达国家的储运物流行业中，如果没有了托盘这个基础单元，整个行业都将要陷入瘫痪。

但遗憾的是12、横梁速度调理范围(mm/min)：1⑸00，我国当今由于缺少西方国家建立这样一套体系的大背景，因此。目前国内托盘大多只在企业内部周转使用，并没有进入流通环节，导致多次人工搬运，效率低下。大多数舱室设备企业并没有将托赢作为生产和储运的必须工具，考虑托盘的仓储也并不多见，无人管理的自动化仓库更少得可怜。更重要的是，根据目前的调查，国内许多企业对出口包装箱尺寸应当优选。以使得集装箱容积利用率达到最高已经有所认识，但由于对国外储运环节缺少了解，因此对纸箱尺寸应当使托盘表面积利用率达到最大基本没有认识。

随着国界开放和更完善的交通运输系统的产生，我国商品已经在世界各个地区都形成了主要市场，现在可以毫不夸张地说，世界上只要有商品销售的地方就有中国商品。但这些商品飘洋过海，都需要远洋运输和内陆的睹运，物流成本很大程度上影响着出口商品的竞争力。许多国外进口商总是非常关心装入集装箱或托盘中的产品包装箱尺寸，因为低效的包装会造成集装箱空间和托盘表面积的浪费，而集装箱的运费是以箱为单位的，国外内陆运输和仓储费用都是以托盘为计价单位的。这些包装箱尺寸如果合理设计，同样的货塞就可占用较少熔点仪集装箱空间和较少托盘数量，从而节约物流费用。

2 包装箱尺寸优化设计方法

包装纸箱主要功能是有足够的容积容纳商品并从强度和刚度方面良好地保护它们。众多企业就是基于此而随意决定纸箱尺寸。致使纸箱尺寸五花八门。殊不知需要考虑的因素还很多，主要有：是否适合集装箱(车厢)和托盘的最大化利用；是否适合人体工程学而利于人的搬运；是否利于赁架的存储；是否形状怪异不适合制造；是否需要保证强度和刚度而中间增加隔衬；该尺寸是否容易堆码；纸箱容物后的膨胀导致尺寸的变化等等 J。只有同时合理地考虑这些因素，才可以设计出满意的纸箱。出口实践表明：充分考虑托盘表面积的利用率和集装箱容积率最大化，兼顾上述诸多因素是优化选择出口纸箱尺寸的基本原则。

对于集装箱运输的出口货物，曾经在文献E43中专门论述过使集装箱容积率最大化的单因素纸箱尺寸优化方法。现在的问题是还要有效地降低出口产品在销售国的内陆储运费用，充分考虑对托盘的表面积利用率。因为有资料显示，后者对产品成本的影响是前者的5—6倍，甚至更高，更应重视。单独考虑托盘的表面积利用率最大的优化方法：根据包装箱在托盘上的不同堆码方式，采用单因素全面搜索的方法，得到不同堆码方式的纸箱尺寸 j，比较选出最优的方案。可用下面的非线性优化模型表示，还是考虑定容积(设为K)的纸箱尺寸设计：

目标函数：maxf(x1 y1)

x1 y1 z分别为纸箱的长觅高，函数中含有托盘的长觅参数，根据选用的托盘定，函数中还考虑了纸箱的膨胀系数，根据实际情况给出系数值

式中系数a，b c d应根据实际情况的要求自行选取数值，为码放层数，日为货架限高。

同时考虑集装箱和托盘利用率最大的优化方法：这其中有个优先问题，一般出口贸易中都是优先考虑托盘，兼顾集装箱，我们分别按照单因素全面搜索方法分别计算，比较2组数据，得到最优的包装箱尺寸。

同时考虑产品装入托盘和托盘装入集装箱的情况，产品装入托盘按照单独考虑托盘表面的方法计算，托盘装入集装箱即可看作长宽为托盘的长宽，高为托盘高度加码朵高度的包装箱装入集装箱，优化方法就是文献[43保健食品中的方法。

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