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紙箱尺寸大小與各制約因素之間的關系

2017-10-18 10:26:49

紙箱的尺寸應怎樣設計才能滿足上述五個方面的制約條件。
　　1）人機工程學方面的制約條件。人搬運物體的力量與人的姿勢（這主要涉及是彎腰搬，還是半蹲搬，兩手離開身體正面的距離、兩手的開距以及兩手搬放的高度等）和操作方式（這主要涉及是單手搬還是雙手搬，是提還是舉，是推還是拉，以及搬放時物體的重心是否落在雙手與身體組成的平面內，是否在雙手的連線上等等）均有關，具體應用時應查看相關的人機工程學方面的資料手冊。這里只是想簡單地從一、二個因素出發，討論一下從人機工程學的角度應該怎樣來把握紙箱的尺寸大小。
　　圖1所示為手離開膝的前向距離分別為25厘米（最佳膝前向距離）和50厘米時成年男子用雙手能提起物體的平均重量與高度的變化曲線。圖2為手高于膝的垂直距離為102厘米時成年男子用雙用能提起物體的平均重量與手離開膝的前向距離之間的關系曲線。
　　由圖1可以看出雙手能夠舉起的重量與雙手所處的高度關系密切，同時還嚴重受到雙手離開身體前方距離的影響。在本例的紙箱使用過程中，影響手的搬箱高度的工序有半年工序、碼垛工序和將衣物擺放到配貨架上去，這個因素直接影響到了紙箱的允許最大毛重，間接地也就影響到了紙箱的容積，即紙箱的三個尺寸。
　　圖2則清楚地表明了當雙手在離開胸前50厘米內時舉力幾乎是保持不變的，而當超過這個距離之后，舉力就隨著距離的增大而急劇地下降，這個因素實際限制了紙箱的寬度。根據這個限制，理論上紙箱可以做到1米寬，但由于在搬運過程中，雙手還需要將紙箱向前方送出一段距離，所以實際上紙箱的寬度要做得比這小得多。雙手的開距與雙手的舉（提）力之間也有類似于圖2所示關系曲線，這個因素將制約紙箱的長度。
　　此外，還值得指出的是，一只手的負重能力比兩只手的負重力的一半還要小。在搬運過程中，除了雙手的開距基本保持不變之外，雙手的高度和前向距離經常是在不斷的變化，所以要動態地分析問題。
　　為了操作方便，除特殊情況外，應考慮1人搬運為宜。
　　從人的操作來說，紙箱當然是小些好，但這決不意味著越小越好。過小的紙箱無疑會增加包裝材料的使用，增加操作動作，還會影響其它搬運工具（如托盤）的面積使用率。
　　2）托盤的制約條件。托盤是使靜態貨物轉變為動態貨物的媒介物，它能使許多物品堆放在一起并形成具有同樣大小與形狀的集裝單元，便于產品的流通和機械化裝卸，因此是一種常用的貯運包裝工具托盤有許多不同的種類，但最影響到紙箱尺寸的因素還是托盤的尺寸和碼垛的方式，國際ISO組織已經制定了托盤尺寸的國際標準，分別為800×1000mm、800×1200mm、1000×1200mm三種，與我國現行推廣使用的托盤尺寸有一定差別，如交通部推廣使用的托盤尺寸就為850×1250mm。顯然，出口商品應以國際標準為準。為簡便起見，我們只取最接近的一種國際標準托盤（800×1200mm）為例，同樣，在碼垛方式上也只分析5件正反交錯式碼垛和4件旋轉交錯式碼垛為例進行分析。至于采用重疊式碼垛或縱橫交錯式碼垛可以類似地進行分析。
　　圖3所示的碼垛方式，其截面可呈長方形，能有效地利用托盤的表面積，而圖4所示的碼垛方式，其截面則肯定呈正方形，而且中央形成空穴，會降低托盤的表面利用率，但這種碼垛方式的穩定性好。
　　如果采用圖3所示的碼垛方式，則紙箱的寬度a應為120/3=4厘米，但由于實際碼垛時，物品允許超出托盤一些，理論上每邊可以超出5厘米，所以紙箱的寬度可以稍微大于40厘米。如果不留空隙，則紙箱的長度b應為120/2＝60厘米。由于60＋40=100厘米已經超過了托盤寬度80厘米較多（理論上允許超過每邊4厘米），所以長度應為44厘米,但是如果不考慮允許適應各種車輛容積的話,僅從碼垛的穩定性出發,采用60厘米的長度甚至更大一些也是可以的.如果采用圖4所示的碼垛方式,也只能采用只考慮碼垛穩定性的方式進行設計,否則托盤的表面利用率就太低了。為了減少中央的空穴，應盡量減少紙箱的長寬比，最小值就是上面的60（長）×40（寬）厘米，最大值可達到70（長）×50（寬）厘米。
　　3）運輸車輛車廂和集裝箱的約束條件。運輸車輛主要指的是廂式大貨車，目前車輛車箱的尺寸還沒有一個統一的標準。如果是采用隨托盤一起裝卸車，則紙箱的長寬尺寸在考慮托盤的制約條件時就已經分析討論了，而紙箱的高度卻應該根據車輛內部高度來確定，即紙箱高度=車輛內部高度-托盤厚度-作業間隙/紙箱碼放層數作業間隙一般取10厘米.
　　如果貨物是直接碼放在車廂內,則紙箱的長、寬、高尺寸都必須與車輛的內部尺寸相適應，達到充分利用車廂容積，保證貨物碼放穩定，方便裝卸操作的目的。紙箱的長寬尺寸之間以及與車廂長寬尺寸之間要呈倍數關系。在這一點上與分析集裝箱的約束條件時類似。集裝箱是目前常用的一種運輸包裝工具。我國已于1978年頒發了貨物集裝箱外部尺寸和重量的系列國家標準，它與國際ISO標準是基本對應的，設計時應參看相應的標準。為簡便起見，下面以鐵路貨運1噸集裝箱為例來進行分析討論。其尺寸如下：
　　外部尺寸：900×1300×1300mm
　　內部尺寸：830×1260×1144mm
　　自重：186kg
　　載重：814kg
　　總重：1000kg
　　顯然，紙箱的尺寸為620（長）×570（寬）×400（高）mm為最佳，這時正好能放下八個紙箱，考慮到只是碼放二層，以及托盤的尺寸約束條件，紙箱的寬和高二個尺寸可以對換一下。還值得指出的是最后應檢驗是否滿足載重要求。而且國際運輸集裝箱一般都在20噸以上，這主要是為了便于用集裝箱船運輸。

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