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姚本海：多约束条件下的集装单元化物流载具设计及其案例分享

时间：2022-06-01 09:35:20 点击：次
来源：中商联商贸物流与供应链分会作者：

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一、前言

所谓单元化物流，即是指将供应链物流中的物品，由发货地整合为规格化、标准化的货物单元，并且保持货物单元形态一直运达物流末端，这种物流形态就是单元化物流。在单元化物流过程中，对货物单元实施集装、搬运、储存、运输等整合作业的承载器具，称之为集装单元物流载具，为区别于传统“包装”概念，以下简称为物流载具或者载具。

进入新的一年，我国政府把建设现代流通体系、提升现代物流与供应链水平，推行单元化物流，作为一项重要的战略任务来抓。因此，研发出科学适用的物流载具并实现有效供给，将成为未来一个时期，推动物流行业高质量健康发展的重要抓手。

二、集装单元化物流载具设计的约束条件

多年来，我们对物流载具的理解还比较肤浅，走了不少弯路，直接影响我国物流现代化，现在很有必要对其深入探讨，形成共识，促进物流载具高水平的研发与评价，以保障单元化物流高质量的推进实施：

2.1、物流载具必须满足低碳环保的要求。我国的基本国策是走绿色低碳循环经济发展道路，大家意见比较一致，但对造什么样的物流载具才是低碳环保的，大家的认识并不一致，因此必须统一：

2.1.1、首先，必须秉持“全生命周期”的理念，量化分析载具对碳排放和环境污染的影响，量值越少越环保。即采用全生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）法，系统化地定量描述某载具全生命周期中的各种资源、能源消耗和环境排放，并评价其环境影响。否则，失去统一的衡量标准和量化分析方法大谈载具的低碳环保，无异于耍流氓。

2.1.2、载具的使用功能集成度越高越环保。在功能设计过程中，消耗有限的自然资源，制造出能够兼具商品包装和物流全程应用场景需要的载具，使用功能集成度越高、资产利用率越高则越低碳环保。

2.1.3、载具的动载能力与自重比值越高越环保。由于载具的使用价值只是承载货物单元完成空间移动，所以自身重量越轻，承载能力越高，则在多次流转过程中能源消耗越少，做无用功越少越环保。

2.1.4、载具的使用寿命越长越环保。消耗一定量级的生产成本，制造出使用寿命越长或循环使用次数越多的载具越环保。循环使用次数的多寡，反应出载具的每次使用折旧成本高低，是考量载具使用经济价值的最核心指标。制造长寿命的载具，是降低物流载具使用成本和节约造载具自然资源的最佳办法。

2.2、物流载具必须满足结构好用的要求。基于物流载具的使用场景与空间变化频繁，因此对其使用功能配置与结构适用性设计的要求就极为严苛：

2.2.1、载具的规格尺寸必须符合国家标准规定。载具的规格尺寸只有满足国标规定，方才具备有进入单元化物流场景使用的资格，才可以获得最大的使用价值和最高的社会效益。

2.2.2、载具的材质选择必须满足物流场景使用需要。物流场景对载具耐候性、耐腐性、防潮性和易洁性提出了严苛要求，必须从设计环节就要满足材质选择单位使用过程多维度的要求。

2.2.3、载具的整体结构必须设计成是可拆装或可折叠的。可拆装或可折叠的载具有利于缩体回收、存储和多次循环使用。

2.2.4、载具的承力结构必须设计成少维修或免维修的稳固可靠产品。载具本属于皮糟肉厚、使用环境恶劣的承载器具，对其结构实施稳固的可靠性设计，是保障作业安全、降低使用维护成本的必然要求。

2.3、物流载具必须满足其商品属性要求。

2.3.1、物流载具必须具备外形美观和与信息器件的安装兼容性。

2.3.2、物流载具必须能够展示出比同类型产品更高的性价比。

综上所述，该十大约束条件要求是我们研发设计单元化物流载具必须遵循的设计规则，缺一不可。否则，推向市场的载具必定是劣质产品。

三、单元化物流载具设计案例分享

近年来，国内外各大物流品牌企业为了抢占物流市场先机，纷纷组建研发团队，投入巨资开展科研攻关，意欲研发出满足上述十大硬约束条件的物流载具。从近两届东京物流展上透露出的消息可以看出，大部分平托盘正转入工厂内部作为工序间的流转载具使用，新研发出的箱式单元化物流载具，正成为企业供应链或物流快递企业普遍采用的主流产品。为此，笔者也将自己研发的几款单元化物流载具专利产品，提供出来供大家参考，抛砖引玉，促进我国单元化物流载具的发展：

3.1、竹制集装单元化物流载具。

3.1.1、应用竹材制造单元化物流载具。竹子，是原生于我国南方的一种多年生草本植物，具有粗生快长、三年成材、一次种植永续砍伐利用的生物特性，被世界公认为是天然环保和可持续利用的绿色材料资源，由于竹材具有比重（d ≈ 0.85）轻、弹性好、承载重（是木材的2至5倍）、耐候性强和来源广泛、价格较低等特点，与载具设计的约束条件十分吻合，因此竹材被我们选定为生产物流载具不可多得的原材料。

3.1.2、竹制集装单元化物流载具的基本结构。基于竹材的物理条件及其材质力学特征，我们选取组装式框板结构作为载具的基本结构，即采用铝合金转角件①连接四周的竹片材②构成矩形框架③，在框架③内侧嵌装上竹栅栏④构成箱壁板⑤。由铰链⑥对多片箱壁板⑤实施活动连接，即构成为可拆装的六面体竹载具箱⑦。在竹载具箱的下方配置上平托盘⑦，即构成为擅长于在生鲜或冷链食品行业使用的竹制单元化物流载具。

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3.1.3、竹制单元化物流载具的潜在优势。竹制单元化物流载具不但能够全面满足载具设计的约束条件，而且还可以设计制成零塑型、全降解的物流载具，为迎接未来更加严格的“限塑”留足了技术储备空间。

3.2、布基塑料单元化物流载具

3.2.1、应用布基塑料板造物流载具。目前应用塑料蜂窝板或塑料万通板制造物流载具的厂家较多，但是其箱壁板的耐撞击和抗弯折疲劳强度不够，特别是在低温环境下使用，其折弯处更易产生脆裂，直接影响到载具的循环使用次数。为了改善这一缺陷，我们在箱面层板的内侧，复合上高强度的尼龙丝网或不锈钢丝网或其它的纤维织物层，构成布基强化塑料蜂窝板，应用该板制造出的布基塑料物流载具，能够大幅度地改善和延长使用寿命。

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3.2.2、布基塑料物流载具的基本结构。布基塑料物流载具是在一块平托盘⑧的上方，设置有一个六面体形的布基塑料箱⑦而构成。该布基塑料箱⑦是由上述的布基强化塑料蜂窝板裁切制成，制箱工艺与使用方法与传统的瓦楞纸箱基本一致，平托盘⑦与布基塑料箱⑧之间采用魔术贴或螺栓组件活动连接，上下既可成套合并使用，也可分开单独使用或回收后各自重叠码放，极大地提高了物流载具的周转使用效率和资产利用率。

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3.2.3、布基塑料物流载具的潜在优势。布基塑料物流载具不但能够全面满足载具设计的约束条件，而且还可以设计制成大小不同规格的布基塑料箱⑧，为迎接商品包装共享时代到来提供出可靠的技术支撑。

这里需要特别强调两点，一是在全生命周期内，布基塑料物流载具的LCA值，不一定比木质托盘或钉制木板箱或瓦楞纸箱高，原因是其使用寿命长，摊到每次摊耗量极低，若回收处理措施得当，它是更加环保的；二是限塑令只针对日用塑料制品发力，在工程制造领域，我们还应大力发展以塑代木或以所塑代纸应用，科学地控制和减少对大气的碳排放总量。

3.3、布基竹木皮单元化物流载具。

3.3.1、应用布基竹木皮复合板造物流载具。将上述布基强化塑料蜂窝板材中的塑料蜂窝板和塑料面层板置换成竹木材质的单板，即可以生产出零塑型的布基竹木皮复合板（见下左图）。

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3.3.2、布基竹木皮物流载具的基本结构。对布基竹木皮复合板裁切加工，即可以生产出各种规格大小的、高强度的、长寿命的布基竹木皮物流箱（见上右图）。该箱的制箱工艺与使用方法与传统的瓦楞纸箱基本一致，完全可以替代传统的瓦楞纸箱使用。从而为包装纸箱行业，提供出一种可循环使用的超长寿命的包装箱。

3.3.3、布基竹木皮物流载具的潜在优势。布基竹木皮物流载具不但能够全面满足载具设计的约束条件，而且还可以设计制成大小不同规格的布基竹木皮包装箱，为连续存在了150多年的瓦楞纸箱制造行业，注入了新的包装品种，也为商品生产厂家，提供出可供选择使用的另类商品包装箱，并为我国的减塑和城市包装物减排事业做出了实质性贡献。

四、与现存单元化物流载具的优劣势比较

4.1、对物流平托盘的辨析。

4.1.1、物流平托盘的现状。据权威机构统计资料显示，我国的物流平托盘社会保有量已达10亿片规模，其中的木质平托盘占80%以上，塑料托盘占15%左右，其它所有材质的平托盘与物流箱之和只占5%以内。若以木质平托盘平均使用寿命一年计，砍伐木材所减少的森林吸碳量和报废木托盘所释放的碳量叠加，将是一个惊人的数字。因此,依据LCA的观点,减少木托盘的应用占比,将对保护绿水青山和减少碳排放具有积极的现实意义。

4.1.2、平托盘的装载性缺陷。平托盘又叫拍子或卡板，是一块配合叉车作业的平板。由于其只限制了货物的一个自由度，欲实现单元化物流就必须耗费大量的人工码盘和包材捆扎稳妥方可起运，并且带盘运输还存在有15%的空载损失。因此，平托盘的装载性缺陷，决定了它不宜作为单元化物流载具使用，更适合退居工厂内部作为非捆扎货物的周转器具使用，从而在客观上极大地减轻了我国托盘标准化的任务负担。

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