廣告 | 點擊查看
摘要：本文針對某機械工程品牌產(chǎn)品線豐富、配件多樣，以及全球物流配送采用總部單一倉儲中心直發(fā)全球的模式的特點，分析了其產(chǎn)品包裝木箱尺寸繁雜、裝箱容積率低（僅維持在約50%的較低水平）等問題。疫情期間及后疫情時代，海運費上漲加劇了這一問題。基于“高質(zhì)量發(fā)展理念”的指引，本文提出系統(tǒng)性優(yōu)化設(shè)計包裝的方案。首先，設(shè)計了兩款標準化的集合包裝木箱，分別適用于輕貨和重貨；其次，為單件裝的大件產(chǎn)品設(shè)計大、小兩款木箱，提升了包裝作業(yè)的規(guī)范性和標準化；再次，針對大批量需求的訂單，通過包裝延遲策略優(yōu)化產(chǎn)品組合方式和木箱尺寸設(shè)計，減少包材和體積；最后，引進裝箱計劃系統(tǒng)（CLP），基于模擬結(jié)果合理增添貨物并同步設(shè)計適配的木箱尺寸，從而精準填充集裝箱空間，進一步提升裝箱容積率。該方案實現(xiàn)了裝箱容積率的最大化，從而達到降本增效的目標。
關(guān)鍵詞：工程機械配件；裝箱優(yōu)化；CLP系統(tǒng)模擬裝箱；提升容積率
作者：黎小娟 袁猷
廣西柳工機械股份有限公司
一
包裝現(xiàn)狀分析
運輸包裝作為物流運輸?shù)年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，在保障產(chǎn)品物流安全、提高物流效率、促進產(chǎn)品銷售等方面，均發(fā)揮著不可替代的重要作用[1]。在工程機械配件的物流運輸中，運輸包裝的重要性尤為凸顯。工程機械配件必須經(jīng)過科學(xué)合理的包裝處理，才能確保其在復(fù)雜的物流流轉(zhuǎn)過程中完好無損，并最終順利交付至客戶手中。
據(jù)統(tǒng)計，截至2023年，L品牌的工程機械配件庫物料SKU累計總數(shù)高達46.73萬條，現(xiàn)有庫存總數(shù)高達11.82萬條。以倉庫包材為例，共有220款紙箱、32款包裝袋，同時配有現(xiàn)場發(fā)泡、牛皮紙、氣泡膜等緩沖填塞物類輔料。在裝箱作業(yè)方面，由12組人員執(zhí)行操作，然而其管理模式較為粗放。具體流程為：操作工直接對實物進行尺寸測量，并將測量所得尺寸和產(chǎn)品信息報送至木箱廠，木箱廠依據(jù)所得信息制作木箱并運送至現(xiàn)場，最后由操作工完成配件裝箱。此作業(yè)模式引發(fā)諸多問題，即使同一訂單內(nèi)的同一SKU，木箱尺寸也參差不齊。木箱尺寸數(shù)據(jù)的繁雜無序源于員工手工測量過程中的主觀差異。部分員工為裝箱便利，傾向于放大尺寸；部分員工為節(jié)省固定材料，偏好緊湊尺寸。以引導(dǎo)輪為例，2022年從系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)出1000余條裝箱數(shù)據(jù)，且各條數(shù)據(jù)對應(yīng)的尺寸各不相同。
圖1 包裝分類示意圖
L品牌的工程機械配件庫的包裝材料類型有袋子、紙箱、木箱和托盤。其中，袋子包裝常用于薄件產(chǎn)品包裝，按材質(zhì)可分為常規(guī)PE袋和防銹袋，如圖1A所示。紙箱包裝常用于中小件產(chǎn)品包裝，如圖1B所示。木箱包裝可細分為兩種形式，其一為集合包裝或組合包裝[2]，該方式通過集裝一定數(shù)量的產(chǎn)品或包裝件，形成一個適宜的作業(yè)單元，以便于物流過程中的裝卸、搬運、儲存和運輸。在實際操作中，通常用紙箱或袋子分別包裝各產(chǎn)品后，再集裝入木箱，如圖1C所示。其二為大件單獨包裝，此類產(chǎn)品通常具有重量較大或體積龐大等特點，需要定制特殊的木箱結(jié)構(gòu)予以保護，如圖1D所示。在集裝箱裝運時，大件產(chǎn)品的木箱通常置于集裝箱底部，上方再堆疊以其他較小的木箱。無論是集合包裝還是大件單獨包裝，均屬于最終的運輸包裝。此外，該企業(yè)明確規(guī)定，除個別空運和快遞的情況可使用紙木結(jié)合外，運輸包裝原則上必須采用木箱。針對形狀特殊且重量較大的結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品，其裝箱時在高度和重量兩方面均不適宜堆疊，通常單個進行打托盤處理，如圖1E所示。
二
裝箱現(xiàn)狀分析
L品牌旗下?lián)碛?3家子公司，在全球范圍內(nèi)布局了300余家經(jīng)銷商，其配件均由總部總倉配送全球。近年來，伴隨著機械工程市場占用量的逐步擴大，機械工程配件領(lǐng)域釋放出強勁的發(fā)展?jié)摿?。受益于國家的“一帶一路”政策的推動，該品牌工程機械配件的出口占比逐年遞增。以2023年為例，某公司的工程機械配件的出口額首次超越國內(nèi)銷售額。隨著銷量攀升，每年發(fā)運集裝箱的數(shù)量亦不斷攀升，優(yōu)化裝箱方案、提升裝箱容積率已然迫在眉睫。
集裝箱裝載問題（簡稱裝箱）在L品牌的工程機械配件運輸中頗具挑戰(zhàn)。由于配件種類豐富，致使包裝箱類型繁雜、尺寸各異。實際操作中，一個集裝箱內(nèi)常常需裝入幾十個不同尺寸的木箱，此情況屬于典型的強異構(gòu)貨物裝箱問題[3]。因此，該企業(yè)的配件裝箱無疑歸屬于強異構(gòu)貨物裝箱問題的范疇。
在尺寸切割領(lǐng)域，BMW表現(xiàn)卓越，其尺寸切割技術(shù)成熟，提供了豐富多樣的尺寸鏈選擇，幾乎總能從中找到最優(yōu)解。BMW的尺寸鏈裝箱容積率能達90%以上，堪稱行業(yè)標桿，裝箱模擬如圖2所示。
圖3 產(chǎn)品裝箱實拍圖
在疫情期間，海運費大幅飆升。在此背景下，追求更高的裝箱容積率以節(jié)省運費，成為L品牌亟待解決的關(guān)鍵問題。為提升容積率，L品牌常采取犧牲包裝質(zhì)量的方式。面對雜亂的木箱尺寸，常采用強行堆疊的方式，如圖3所示。這無疑增加了貨損的風(fēng)險，企業(yè)需承擔(dān)在后續(xù)訂單中對受損貨物進行賠償?shù)暮蠊?。同時，裝箱時通常將集合包裝放置在集裝箱內(nèi)部深處，而將大件獨裝的木箱放置在靠近柜門的位置，以便于捆綁固定，如圖4所示。疫情過后，雖然部分地區(qū)的海運費有回落，但由于L品牌的產(chǎn)品特殊，多用于新開礦山，新開發(fā)島嶼等偏遠地區(qū)，溝通此類地區(qū)的航線并不成熟，因此海運費依舊高昂。
基于“高質(zhì)量發(fā)展理念”，L品牌有必要對包裝進行優(yōu)化設(shè)計，深入研究強異構(gòu)貨物裝箱問題。通過設(shè)計一套適用于工程機械配件領(lǐng)域的高效裝箱方案，并搭建智能裝箱模擬平臺，以提升裝箱的工作效率和容積率，從而切實為企業(yè)實現(xiàn)降本增效的目標。
三
包裝和裝箱優(yōu)化措施
基于上述所提及的包裝現(xiàn)狀和裝箱現(xiàn)狀，若要切實提高裝箱容積率，首先是依據(jù)科學(xué)的尺寸切割方法計算出集合包裝箱的尺寸（該尺寸在L企業(yè)內(nèi)被稱為標準箱尺寸），并將中小件產(chǎn)品統(tǒng)一集合收納至標準箱中；其次是針對大件單獨裝包裝的產(chǎn)品，需規(guī)范同品項產(chǎn)品木箱的尺寸，以減少因主觀因素造成的尺寸混亂；再次針對同一SKU存在多件的情況，將多件集合裝于一個木箱內(nèi)，從而減少木箱的使用數(shù)量；最后引入裝箱計劃系統(tǒng)（container load plan,CLP），并結(jié)合企業(yè)內(nèi)部IT進行定制化開發(fā)，實現(xiàn)與公司現(xiàn)有系統(tǒng)數(shù)據(jù)的無縫對接。借助這一優(yōu)化后的系統(tǒng)，能夠直接在系統(tǒng)上對二階段的裝箱操作進行模擬，即一階段中將產(chǎn)品集合或單個包裝入木箱，二階段將各木箱集合裝入集裝箱。通過軟件模擬能夠準確計算集裝箱內(nèi)的剩余空間，以便確定是否能夠承接更多訂單，并將相關(guān)信息及時反饋給客戶。
圖4 產(chǎn)品模擬裝箱圖
1.集合包裝優(yōu)化（標準箱尺寸優(yōu)化設(shè)計）
采用集合包裝時，需通過“由外到內(nèi)”法[4]優(yōu)化設(shè)計標準箱尺寸。首先選出標準集裝箱尺寸規(guī)格，對其長寬高內(nèi)尺寸進行分割，模擬排列分隔后的產(chǎn)品，選擇較優(yōu)尺寸作為標準箱尺寸，最后將標準箱裝入集裝箱直至容積率最優(yōu)。
標準箱尺寸規(guī)格的確定過程包括確定平面尺寸、確定箱體高度、軟件模擬驗證三個步驟。
圖5 由外到內(nèi)法切割出標準箱尺寸
確定平面尺寸。鑒于本企業(yè)40HC集裝箱的使用占比高達80%，僅個別偏遠航線使用20GP集裝箱，故以40HC集裝箱作為尺寸基準，其內(nèi)部尺寸為12030mm×2350mm×2650mm。采用整數(shù)分隔和組合分隔等方法確認標準箱的平面尺寸，同時兼顧運輸卡車寬度（3000mm）、周轉(zhuǎn)托盤尺寸（1200mm×1000mm）等因素，最終獲得標準箱平面尺寸為1140mm×1000mm，具體如圖5所示。
確定箱體高度。標準箱高度的確定需綜合多方面因素。一方面，考慮到集裝箱自身高度為2650mm及裝卸搬運工具的實際操作需求；另一方面，兼顧木板下料最大利用率，所使用的木板尺寸為2440mm×1220mm?；诖耍瑢⒛鞠溥叞甯叨鹊膮⒖贾等?220/2=610mm或1220/4=305mm，其中1220mm為木板寬度。最終確定兩種標準箱外尺寸，即輕貨箱為1140mm×1000mm×720mm（H）（含叉車腳），重貨箱為1140mm×1000mm×415mm（H）（含叉車腳），如圖5所示。
模擬驗證?；谘b箱軟件模擬裝箱測試發(fā)現(xiàn)，在理想狀態(tài)下，以此標準箱尺寸進行裝箱，容積率可高達97%。為實現(xiàn)最大容積率，建議輕貨與重貨按3:1的比例進行裝箱。但在實際操作中，需根據(jù)實際發(fā)貨需求靈活調(diào)整裝箱方案。
2.大件包裝優(yōu)化
由于該企業(yè)的配件在前端設(shè)計階段缺乏系統(tǒng)性規(guī)劃，因此配件種類隨著整機業(yè)務(wù)增長而迅速增加，目前每年新增SKU數(shù)量超過1萬個。在大件單獨包裝時，木箱的尺寸測量工作由包裝操作工自行負責(zé)。同時，公司尚未建立齊套檢查方案，即訂單經(jīng)由定時系統(tǒng)隨機分配給不同操作工。這就導(dǎo)致同一個物料的不同批次訂單，經(jīng)由不同的操作工測量包裝后，木箱尺寸各不相同。
在集裝箱裝載過程中，木箱間的尺寸差異將導(dǎo)致貨物排列參差不齊，不僅引發(fā)綁扎作業(yè)困難、木箱腳懸空等問題，還將迫使裝載人員在裝箱容積率和貨物包裝質(zhì)量間顧此失彼。針對這一因人為因素導(dǎo)致的尺寸差異問題，依據(jù)二八原則（即只對極個別產(chǎn)品進行額外定制），企業(yè)決定為不同類型的產(chǎn)品均設(shè)定大小兩款箱子，如大柴油機箱/小柴油機箱、大油缸箱/小油缸箱等，且做好相應(yīng)的庫存管理。工人在包裝時，從木箱緩沖區(qū)內(nèi)挑選合適尺寸的木箱，從而確保相同品項產(chǎn)品的木箱尺寸一致，以提升裝箱效率與質(zhì)量。
針對大批量需求訂單，如儲備訂單、大客戶促銷訂單等，L公司采用包裝延遲[5]策略。策略的核心在于，待確切的訂單下達后，依據(jù)訂單所確定的產(chǎn)品數(shù)量，重新整合并設(shè)計木箱尺寸，如圖6所示。如此一來，能夠?qū)崿F(xiàn)空間的高效利用，同時有效降低包材成本與運輸成本。
通過這種方式，企業(yè)不再基于預(yù)估進行包裝設(shè)計，而是根據(jù)實際訂單的精準需求來定制木箱。避免了因預(yù)先包裝與實際訂單不符而造成的空間浪費以及材料損耗，在滿足客戶需求的同時，實現(xiàn)了成本的優(yōu)化控制，提升了企業(yè)的經(jīng)濟效益與市場競爭力。
3.裝箱優(yōu)化
企業(yè)引入CLP裝箱計劃，通過購買裝箱軟件，并根據(jù)企業(yè)實際情況在所購裝箱軟件的基礎(chǔ)上進行IT定制化開發(fā)，實現(xiàn)裝箱流程的優(yōu)化升級。該軟件能基于訂單進行裝箱模擬并提出建議，同時生成動態(tài)3D裝箱圖輔助現(xiàn)場操作。
圖7 模擬現(xiàn)有訂單
裝箱模擬與建議。當客戶完成下單后，利用該軟件對二階段裝箱過程開展模擬，此模擬能夠精準呈現(xiàn)現(xiàn)有下單貨物的體積利用率和裝箱情況。如圖7所示，通過模擬發(fā)現(xiàn)剩余8.5m3的裝箱空間，企業(yè)及時告知客戶并建議追加訂單，從而充分利用集裝箱空間以達到最大容積率。通過模擬還可以清晰展現(xiàn)哪些木箱會被壓在底部，企業(yè)可據(jù)此信息增強特定木箱的載荷設(shè)計（如加內(nèi)撐條，如圖8所示），這樣堆疊的同時保證了裝箱質(zhì)量。綜上所述，裝箱模擬可以為客戶節(jié)省海運費、提升包裝質(zhì)量，從而有效提高了客戶滿意度。
圖8 加強內(nèi)支撐
生成動態(tài)3D裝箱圖。該軟件具備自動生成動態(tài)3D裝箱圖的功能，此圖包含二維碼和分層平面視圖，掃碼后可以觀看動態(tài)3D裝箱步驟，如圖9所示。企業(yè)將打印出的相關(guān)資料張貼木箱上，現(xiàn)場操作工只需掃描二維碼，即可直觀觀看動態(tài)裝箱全過程。該功能為現(xiàn)場理貨裝箱操作提供了直觀、準確、實時的指導(dǎo)，顯著提高現(xiàn)場理貨裝箱的工作效率。
圖9 裝箱平面視圖和二維碼及裝箱步驟3D動態(tài)展示
圖10 模擬裝箱提升容積率
4.優(yōu)化效果
該公司通過協(xié)同推進集合包裝優(yōu)化、大件包裝優(yōu)化和裝箱優(yōu)化措施，公司整體的裝箱容積率從過往的50%提高至72%。在個別沒有大件異形件打托的情況下，容積率可進一步提升至78%以上，如圖10所示。
四
挑戰(zhàn)和展望
隨著市場競爭日趨激烈，對包裝質(zhì)量及海運容積率的要求愈發(fā)嚴苛。結(jié)合工程機械配件的特點，企業(yè)嘗試推行尺寸切割和組合、大件包裝延遲等策略。經(jīng)過一段時間的試行，上述策略確實在整體上為企業(yè)帶來了降本增效的積極效果。然而，實踐過程中也暴露出一些不足。例如，標準箱尺寸較為單一，從平面維度考量來僅有1種規(guī)格。一旦遇到超過1米的細長型木箱，便無法采用標準箱，只能單獨定制木箱，這導(dǎo)致木箱尺寸管理變得繁雜無序。
企業(yè)通過引進CLP軟件并開展IT定制開發(fā)，顯著提升了裝箱容積率。但在實操過程中，仍存在一些不盡如人意之處。一方面，該企業(yè)各部門使用的系統(tǒng)各不相同，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和抓取依賴于人工，致使相關(guān)人員工作量激增。另一方面，軟件自動裝箱功能尚不完善，例如生成的裝箱方案可能不利于捆扎，又例如長條異形件的推入操作、放置在柜門口等均需要人工重新編輯。
在后續(xù)搭建智能倉庫體系時，企業(yè)應(yīng)吸取上述經(jīng)驗教訓(xùn)，致力于打通各個數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)，深化IT開發(fā)，通過軟件自動迭代方案來獲取最優(yōu)裝箱解，從而取代人工編輯，實現(xiàn)裝箱方案制定的快速和準確。
參考文獻:
[1]王志偉.運輸包裝[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,(2020):3-4
[2]王志偉.運輸包裝[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,(2020):122
[3]蘇泉成.A企業(yè)家電零部件集裝箱裝箱問題研究[D].濟南:山東財經(jīng)大學(xué),(2024):32
[4]支凱強.集裝箱拼箱中產(chǎn)品包裝尺寸標準化[D].青島:青島大學(xué),(2024):28
[5]程勇.延遲策略在供應(yīng)鏈重構(gòu)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代管理科學(xué),(2002),11:59-60.
———— 物流技術(shù)與應(yīng)用 ————
編輯、排版：王茜
本文內(nèi)容源自
歡迎文末分享、點贊、在看！轉(zhuǎn)載請聯(lián)系后臺。
廣告宣傳
熱門跟貼