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物流链中的运输包装优化问题金国斌(上海大学 , 上海200072 )摘要 文章在分析了众多影响物流包装成本的因素的基础上 ,提出了物流链中包装优化的可行性方案 ,指出了降低物流包装总成本的途径 ,最后列出物流运输包装优化程序的流程图 。实例证 明 ,从包装材料成本与运输空间利用率两方面努力 ,可以获得比较好的优化效果 。关键词 :运输包装 ; 物流链 ; 优化中图分类号 : TB48513 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 3563 ( 2005 ) 03 - 0093 - 03Op tim iza tion of Tran spo rt Package in Logistic s Cha inJ IN Guobin( Shangha i U n ive rsity, Shangha i 200072 , Ch ina)A b strac t: V a riou s fac to rs influenc ing p ackaging co st we re ana lyzed and unab le op tim um p ackaging p lan2 n ing wa s p u t fo rwa rd. The way to dec rea se to ta l logistic s p ackaging co st and a flow cha rt of the op tim um p ro2 gram we re given. P rac tica l ca se s show good op tim iza tion re su lts w ith effo rts in bo th p ackaging m a te ria ls co st and tran spo rt vo lum e u tiliza tion ra tio.Key wo rd s: Tran spo rt p ackage; Logistic s cha in; Op tim iza tion1运输包装在现代物流中的角色步的组合 ,以适应现代化运输需要的一种大型单元运输形式 。集装箱就是一种典型的集合包装 ,集装箱的运用与发展 ,对包 装形式的改革给运输业产生了巨大的影响 。运输包装往往主要从生产终结的要求出发 ,因而常不能满 足生产后流通过程的要求 。按照现代物流的观念 ,现代包装与 物流的关系 ,比之与生产的关系更要密切得多 ,其作为物流始 点的意义比之作为生产终点的意义要大得多 。因此 ,运输包装 应进入物流系统研究领域之中 。运输包装是物流过程中必不可少的环节之一 ,但是它又与 其他的环节不同 ,它属于辅助加工过程 。一个加工型企业的物 流工作流程 ,从原材料供应 、零部件制造和供应 ,到仓库采购都 是属于采购过程 ,而主品制造是生产企业的核心部分 。从主品 制造后转到成品仓库中时需要另加一个辅助加工工序 ,运输包 装加工就属于这一类环节 。而后就是物流中的重大核心环节随着物流在国民经济中发挥越来越大的作用 ,物流概念在人们的心目中的地位日益提升 。运输包装作为物流业中的重 要环节之一 ,它很大程度上影响着现代物流的运作效率 。现代 物流是一个复杂而又宽泛的概念 ,它主要包括了加工 、仓储 、配 送 、装卸 、运输 、流通等 。运输包装是现代物流中的一部分 ,但 其重要作用不可小视 。运输包装的好坏直接影响到货物在运 输过程中的保全与减损程度 。按包装在商品流通领域中的作用分类 ,包装可分为销售包 装 、运输包装和集合包装等 3大类 。销售包装 。销售包装特点是与产品组合为一体 ,包装与产 品直接接触 。无论在包装性质 、形态 、式样等因素方面 ,都要为 保护和促销商品着想 ,即结构造型要便于流通使用外 ,还要特 别注意图案 、文字 、色调等装潢因素能吸引消费者注意 ,能激励 消费者的购买欲 。运输包装 。运输包装是指能盛装并保护商 品 ,抵御在运储过程的温度 、湿度 、紫外线 、雨雪等气候条件因 素的侵害 ,能减缓压力 、振动 、冲击 、摩擦等外力对商品的作用 ; 能确保产品安全经历流通中装卸 、保管 、搬运等各项作业环节 ; 能提高运载工具的载重和容积 ;能缩短各种作业时间和提高作 业效率 。集合包装 。集合包装是指运输包装在重量或体积上进一流通与销售过程 。总而言之 ,运输包装从产品生产的末尾开始一直贯穿于物流的全过程 ,是商品活动中相当重要的中间环节 。首先 ,运输包装件需要实现规格标准化 ,就是通过包装尺 寸及与货物流通有关的一切空间尺寸的规格化 ,来提高物流效 率 。这里所指的空间尺寸 ,包括铁路货车 ,载重汽车 。这一概 念的基础是货物流通的科学化合理化 。包装规格标准化是科 学管理的组成部分 ,是组织现代化流通的重要手段 。它可以改收稿日期 : 200502 24作者简介 :金国斌 ( 1946 - ) ,男 ,上海大学教授 ,主要研究方向为包装工程 、机械工程 、工业设计 。93包装工程PACKA G IN G EN G IN EER IN G Vo l. 26 No. 3 2005进与指导包装容器的生产 ,提高运输效率 ,改善商业经营方式 。所以 ,运输包装件规格标准化对国民经济 ,特别是国际贸易有 重要的意义 。包装标准化 ,是实现包装现代化的重要条件 ,是 组织包装现代化的重要手段 ,也是反映一个国家物流水平与包 装技术水平的重要标志 。运输包装的基本目的 ,就是保证产品在使用时能执行其预 定的功能 。设计合理的运输包装不仅能够防止产品因压力 、振动 、冲 击而产生损坏 ,而且能防止因盗窃受损 ,可避免受自然因素的 有害影响 。体现产品包装合理性的第 1 要点是能保护产品的 价值 ,并便于装卸和储运 ;第 2要点是包装的经济性 ,不规范不 合理的结构尺寸势必会增加运输和仓储的费用 。属罐尤其是铝饮料罐 ,比以前轻得多 ; 许多产品以前需多层包装 ,现在只有一层包装 ,再涂复一层金属 ;许多坚硬的固体包装 容器 ,已经被柔性包装物所取代 。2 ) 尝试尽量减少需要作 2次包装的物量 。3 ) 研究一种新的集装运输模式 ,它能用较少的包装材料 , 但能提供同样的保护功能 。例如 : 越来越多的货物堆码 (如金 属罐 )外部直 接 加 收 缩 裹 包 薄 膜 材 料 , 省 去 了 笨 重 的 箱 式 容 器 ,它的集装强度也很好 ,可承受相当大的撞击载荷 。4) 优化安排运输组件中的托盘位置和提高集装箱的空间 利用率 。2 物流链中包装优化的概念随着国界开放和更完善的交通运输系统的产生 ,我国的商品已经在欧洲 ,美洲和中东地区形成了较好的市场前景 。包装 材料和物流成本很大程度上影响着那些将产品出口到遥远国 家的生产商的利益 。每一个工业厂商都急需开发一种能应用 于物流业的有效的包装规划方法 ,以使自己的包装材料和物流 成本达到最低 。图 1表示了一个典型物流系统中的包装 。图 2 包装物流的成本降低途径F ig. 2 The way to dec rea se the co st of logistic p ackaging许多厂商总是非常关心装入集装箱或托盘中的产品运输包装箱问题 。这有几个原因 : 首先 ,低效的包装会占用更多的 集装箱空间 ,而这些包装箱如果合理设计 ,完全可以占用较少 的集装箱空间 。第二 ,托盘式运输包装可以使这些货物移动更 方便 。缺点是它同时也大大降低了运输包装的高效性 。现在 每个托盘逐渐变成了一个仿集装箱 ,但它的包装能力受到了限 制 。无理而笨拙的箱体尺寸对于灵活合理使用托盘会有很大 的障碍 。对所有可能的箱体尺寸方案所做的研究表明 ,与仅采 用一种箱体尺寸相比较 ,选择合理的形体尺寸意味着在空间上 会有显著的节省 。随着托盘使用的增多 ,寻求一个或几个最佳 的箱形尺寸变得更为重要了 。货物的仓库储藏费以及物流链所耗用的材料也会直接影 响总成本 。单位包装容积的大小和堆栈能力便是影响仓储经 济成本的重要因素 。可以把成本分成 2种不同的类型 :一种是 和包装和仓储材料有关的成本 ,另一种就是和物流运输有关的 成本 。图 1 典型物流系统中的包装F ig. 1 Packaging in typ ica l logistic system所谓包装优化 ,即是要通过优化规划 ,给零售点或用户提供不同包装件的合理组合 ,包括箱盒组件 ,集装箱组件等 。而 最终用户可以得到优化的集装箱或包装件的设计 ,具备较好的 包装稳定性 ,并能减少成本 ,缩短定货交货时间 ,提高效率和准 确性 。3 物流链中包装优化的可行方案理论上讲 ,运输包装成本实际是材料 、设备 、操作 、劳动力等各项费用成本的总和 。而包装总成本还应该包括回收费用 、 顾客退购和因产品不适而重新包装的费用 。但为了解决问题 , 将各种组成因素作归纳与简化是完全必要的 。图 2中显示了以降低物流成本为目标的运输包装有效设 计方法 。概括而言 :1) 集中考虑如何选用更好更经济的初始包装 。例如 :今天玻璃容器在材料用量上明显比 10年前要少 ;金944 空间利用率和成本最优化的比较空间利用率就等于集装箱内部最大容积除以集装箱内所有包装箱所占空间所得的数值 ,这对小包装来说较为有利些 。 在成本最优化方面 ,获得单元总体成本的最小化有 2个目的 :首先为了得到最小的单元运输成本 ,再要使空间利用率达金国斌 物流链中的运输包装优化问题到最大化 。当每个包装箱中的产品数量增加时 ,运输成本就会增加 ,因为大型运输包装箱的排列堆码方式受到了限制 ,可装 入一个集装箱的 产品总数量就会减少 , 造成较低的空 间利用 率 。然而 ,随着每个包装箱中产品数量的增加 ,包装材料成本 就会降低 。如果运输成本的增加值不超过包装材料成本的降 低值 ,总体成本就会下降 。每种箱子在标准范围内都会有一个 最优点可以使单位成本达到最低 。这个结果主要取决于运输 成本与包装材料成本这二者的比值 。要改善这个问题 ,不仅要有一个空间利用最优化的有效包 装设计 ,更重要的是还要有一个成本最优化的设计规划 。5 具体规划规划的数学模型如下 :目标方程 : Q = ( 100 - V c ) K H L B - S M 辅助方程 : S = 2N 1 N 2 N 3 ( a b + a h + b h ) V c = N 1 N 2 N 3 a b h / (L B H ) 100%N 1N 2N 3= L / a (取整 )= B / b (取整 )= H / h (取整 )约束函数 : h H; a L; b B ;求 :当 Q 值为 最 小 时 , a、b、h 的 值 ( h 即 为 输 入 的 货 物 的图 3 工作流程图F ig. 3 W o rk ing flow cha rt高 )Q 为目标函数值 (无实意 ) ; K为单位运输成本 ; M 为包装材料成本 ; V c 为储空间利用率 / % ; S 为包装材料用料面积 ; L 、 B 、H 为仓储空间 (长 、宽 、高 ) ; a 、b、h 为包装件尺寸 (长 、宽 、 高 ) 。计算优化结果为 :根据国际标准 , 将 20种不同模数的包装件的 Q 值求出 , 再 进行大小比 较 , Q 最 小 者 对 应 的 模 数 尺 寸 即 为 最 优 化 尺 寸 。 ( 100 - V c ) K为在无法堆货的剩余空间上所耗费的资金 ; S M 为在包装材料上耗费的资金 , 软件工作流程见图 3。6 结 语同 。流通中心 、零售商和承运商最关心的是搬运的效率问题 。他们并不最关心搬运过程中的保护问题 。而包装供应商最注 重的包装的保护作用 ,而非包装搬运效率 。由于他们价值取向 的分歧 ,就会导致物流供应系统并不能最优化地运行 。3 )物流包装业需要一种有 效的包装规划方法 , 以使自己 的包装材料和物流成本达到最低 。如考虑 :选用更好更经济的 初始包装 ;减少需要作二次包装的物量 ; 研究新的集装运输模 式 ;优化运输组件 中的托盘位置和提高集 装箱的空间利用率 等 。4 ) 为了使单元运输成本最小 ,再要使空间利用率达到最 大化 。当每个包装箱中的产品 数量增加时 , 运输成本就会 增 加 。然而随着每个包装箱中容纳产品数量的增加 ,包装材料成 本就会降低 。如果运输成本的增加值不超过包装材料成本的 降低值 ,包装的总体物流成本就会下降 。所以 ,一个综合考虑 了空间利用最优化和成本最优化的有效包装设计规划至关重 要 。5 )由于缺少公开发表的研 究材料 , 缺 乏有效可靠的包装 评价数据收集技术 ,包装多因素评价技术上还存在困难 ,加上 物流链中的合作单位缺少提高整个物料供应链运作效率的热 情和迫切性 ,目前国际上基于现代物流平台的运输包装设计与 管理方面尚缺乏统一而有效的技术方法和评价工具 ,这就是需 要物流包装界进一步努力研究的重点问题 。951)运输包装的基本目的 , 就是保证产品在使用时 能执行其预定的功能 ,必须使