1、前言
我國的包裝工業與世界先進水平存在差距，一方面是由於技術方面的問題，另一方面也是由於設計指導思想方面的問題。比如說，在包裝的設計過程中僅僅是就事論事，缺乏系統論分析方法，從而使得所設計出來的包裝不能夠滿足人機工程學的要求，以及技術經濟合理性等方面的要求。這一點，在目前的紙箱尺寸設計中反映得十分明顯。
紙箱屬於紙器包裝中的一部分。紙器包裝是各種包裝方法中應用最廣的一種，它既可以作為內包裝又可作為外包裝，而紙箱則是紙器包裝中最常見的形式，它具有易開啟搬運存放，可再生反覆使用，能在表面上印刷各種文字和圖案，相對**比較低廉等優點，而且具有一定的強度，可以為包裝內容物提供較好的**作用和保護作用，所以紙箱包裝得到了越來越廣泛的應用。我們有理由對紙箱包裝的設計予以足夠的重視。
目前，我國只是對紙箱的箱型作了明確的規定，而對紙箱的尺寸大小卻無任何要求，主要由設計者來定，而設計者在確定紙箱尺寸時又主要是考慮兩方面的因素：一是能夠包容得下包裝內容物；二是具有足夠的強度。對於一些大件物品，象冰箱、彩電、洗衣機等，紙箱的尺寸和形狀確實主要取決於產品的大小與形狀，但仍然有相當多的時候，包裝紙箱比其所包裝的單件產品要大得多，如衣物、食品以及小商品等，這時候紙箱形狀和大小的設計相對來說就要靈活得多，但這決不意味著可以隨意設計。
其實，制約紙箱大小和形狀的因素除去包裝內容物外，還有許多其它的因素，所以設計時只有系統地綜合地把握住所有的制約因素，才能夠真正合理地確定紙箱的大小形狀。下面僅以出口服裝的包裝紙箱設計來說明這個問題。由於為了便於製造、存放、搬運，這類紙箱一般都是設計成長方體形，所以，實際在設計中要確定的是紙箱的長寬高三個尺寸的大小。
2.紙箱尺寸大小的制約條件
為了使問題簡單明瞭，我們暫不考慮紙箱的生產製造這個環節，僅就紙箱的使用過程來加以分析。顯然這樣做並不會使我們的問題和答案失去意義。
紙箱在服裝廠出口中的使用過程一般可以概述如下：
1）將出口服裝按單裝箱，再用膠帶紙封箱，填寫必要的文字說明，再用塑料帶捆紮。
2）裝車。有二種方式：一是將紙箱碼在托盤上隨托盤一起裝車，這樣做便於自動或機械化裝卸，效率高，是常用的一種方式；另一種是將紙箱直接碼放在貨車車廂內或貨櫃內。
3）將紙箱運至車站碼頭，卸車，再裝入貨櫃內。當然，有時這一步會在廠內直接完成。
4）紙箱運抵出口目的地（國）後，一般都有要轉由汽車運到批發中心或配貨中心進行碼放。
5）將服裝（常常是隨同紙箱一起）放至配貨架上，由配貨員根據分銷商或者分銷店的清單要求進行配貨。
6）將騰空的紙箱或者再用作包半配貨或者壓疊**。
在使用過程中涉及到包裝紙箱大小的制約因素主要有以下五個方面：
1）人機工程學方面的因素。在碼放、捆紮、半年以及將服裝按照種類、顏色、大小順序地放入配貨架上時，都需要由人來搬放乙個個的紙箱。如果紙箱的尺寸大小設計得不好，就可能使工人操作起來十分不便。
如有家出口服裝廠生產的是牛仔褲，採用的是800（長）×800(寬)×200(高)mm的單層瓦楞紙箱包裝.在去掉捆紮帶和蓋後,由於牛仔褲較重,當用手搬住紙箱兩邊時,發生紙箱中間向下凸的現象,兩手操作十分吃力,更別說有時需要將紙箱連帶衣物一起放到2公尺高的配貨架上.又比如有乙個廠所用的紙箱為1150(長)×400(寬)×600(高)mm,這種規格的紙箱在乙個人操作時十分吃力.
更有甚者,我在調研中還發現有個廠子的紙箱長1公尺,寬80厘公尺,高60厘公尺,毛重60多公斤,一般的人根本別想搬得動,配貨中心也只好就地開箱,然後將衣物取出裝入乙個小些的紙箱中再送上配貨架,增加了勞動成本,恐怕這個增加出來的成本最終也要算到出口廠家的頭上.
2)托盤的尺寸。這裡主要要考慮到托盤的表面利用率和碼垛貨物的穩定性。
3）貨車車廂的尺寸大小。
4）貨櫃空間的尺寸大小。
以上兩個因素都是要考慮到充分利用容積，方便裝卸作業。
5）配貨架的尺寸大小。這裡要考慮到便於操作，特別要防止紙箱無法放入配貨架中。
3.紙箱尺寸大小與各制約因素之間的關係
下面讓我們具體地分析一下，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，具體應用時應檢視相關的人機工程學方面的資料手冊。這裡只是想簡單地從
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厘公尺（最佳膝前向距離）和50厘公尺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。。
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係密切，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厘公尺內時舉力幾乎是保持不變的，而當超過這個距離之後，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公尺寬，但由於在搬運過程中，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）力之間也有類似於圖2所示關係曲線，這個因素將制約紙箱的長度。
此外，還值得指出的是，乙隻手的負重能力比兩隻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並形成具有同樣大小與形狀的集裝單元，便於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（圖3）和4件旋轉交錯式碼垛（圖4）為例進行分析。至於採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**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。
如果採用圖3所示的碼垛方式，則紙箱的寬度a應為120/3=4厘公尺，但由於實際碼垛時，物品允許超出托盤一些，理論上每邊可以超出5厘公尺，所以紙箱的寬度可以稍微大於40厘公尺。如果不留空隙，則紙箱的長度b應為120/2=60厘公尺。由於60＋40=100厘公尺已經超過了托盤寬度80厘公尺較多(理論上允許超過每邊4厘公尺),所以長度應為44厘公尺,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,採用60厘公尺的長度甚至更大一些也是可以的.
如果採用圖4所示的碼垛方式,也只能採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**的空穴，應儘量減少紙箱的長寬比，最小值就是上面的60（長）×40（寬）厘公尺，最大值可達到70（長）×50（寬）厘公尺。
3）運輸車輛車廂和貨櫃的約束條件。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乙個統一的標準。如果是採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厘公尺.
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係。在這一點上與分析貨櫃的約束條件時類似。
貨櫃是目前常用的一種運輸包裝工具。我國已於2023年頒發了貨物貨櫃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噸貨櫃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。還值得指出的是最後應檢驗是否滿足載重要求。而且國際運輸貨櫃一般都在20噸以上，這主要是為了便於用貨櫃船運輸。
4）配貨架的約束條件。配貨架很象超市中使用的貨架，一般有五層，總高2.5公尺左右，長3公尺左右，寬1公尺左右，在安裝時可以根據需要進行調整，但一旦安裝固定後，在使用過程中一般不再調整。
使用時為兩組併排緊靠在一起連線成乙個長排，頂層作堆放貯備配貨用。所以實際配貨用的是四層，每層層高約50厘公尺。因此，如果紙箱高度超過50厘公尺，操作起來就很麻煩，甚至會無法放入配貨架間，至於紙箱的寬度如果不恰當，就有可能發生最後空隔較大卻又無法放乙個紙箱的情況。
比如說配貨架的長度為3公尺，紙箱的寬度為51厘公尺，變會出現六個放不下，五個又空出45厘公尺的情景。長度方面也有類似的情況。紙箱的尺寸越小，可能浪費的配貨架面積也就越小，但紙箱過小，卻會使得需要更經常地向配貨架新增貨物。
4.小結
從上面的分析可以看出，在確定紙箱尺寸時需要系統地考慮一系列的約束條件，這些約束條件有些是相互能夠容納的（可以定義為相容條件），而有些卻是相互矛盾的（可以定義為相悖條件）。對於相容條件，比較好辦，只要按照其中之一進行設計，其它的條件也就自動滿足了。而對於相悖條件，則需要分別進行設計，從中找出最佳的方案來，而這個最佳的方案肯定會因為設計時所考慮的主要原則不同而不同。
包裝工程本身就是乙個系統工程，紙箱只不過是其中的一環而已，所以必須用系統論的設計思想來指導紙箱的設計（同樣也包括其它包裝容積或工具的設計），為了提高我國的包裝水平，提高商品在國際上的競爭能力，國家應該進一步加強對相關包裝標準的制訂和實施，並努力與國際標準接軌。事實上，除了使用過程外，包裝材料及街道製作工藝都會對紙箱的尺寸形成制約條件。本文就不對此詳加討論了。
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